一種從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法
【專利摘要】一種從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，首先將電解錳陽(yáng)極泥干燥后破碎成粉末，加入還原性碳粉煅燒得到主要成分為氧化亞錳的灰綠色粉末，用硫酸溶解，得到硫酸錳溶液，硫酸錳與高錳酸鉀在酸性條件下發(fā)生氧化還原反應(yīng)得到納米二氧化錳。本發(fā)明將電解錳陽(yáng)極泥中的錳元素回收制備成納米二氧化錳，解決了電解錳陽(yáng)極泥的資源再利用問(wèn)題，避免了重金屬污染，同時(shí)節(jié)約了資源。
【專利說(shuō)明】
一種從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電解錳陽(yáng)極泥資源再利用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]二氧化錳材料由于其結(jié)構(gòu)的多樣性及其獨(dú)特的物理化學(xué)特性，另外價(jià)格低廉、環(huán)境友好，作為一種重要的電極材料，廣泛應(yīng)用于干電池、堿錳電池、鋅錳電池、鎂錳電池、埋錳電池等化學(xué)電源中，作為一種多功能精細(xì)無(wú)機(jī)功能材料，可應(yīng)用為分子篩、高級(jí)催化劑料等。作為一種兩性過(guò)渡金屬氧化物，在工業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境治理中有著廣泛的應(yīng)用，如有機(jī)污染物的吸附降解、處理含汞、福、鉛、鉻以及類金屬砷等重金屬?gòu)U水方面也有較強(qiáng)的應(yīng)用前景。特別是納米級(jí)二氧化錳具有很多獨(dú)特的性能，如特殊的微觀結(jié)構(gòu)和較大的比表面積、表面的鍵態(tài)和電子態(tài)與顆粒內(nèi)部不同、表面原子配位不全，導(dǎo)致表面活性位置增加，隨著粒徑的減小，表面光滑程度變差，形成了凹凸不平的原子臺(tái)階，增加了化學(xué)反應(yīng)的接觸面。特別是其擁有良好的電化學(xué)性能、優(yōu)越的離子/電子傳導(dǎo)率和相對(duì)高的電位使其在電化學(xué)領(lǐng)域有著非常重要的應(yīng)用。
[0003]電解錳陽(yáng)極泥是電解金屬錳生產(chǎn)時(shí)，產(chǎn)生于陽(yáng)極區(qū)的黑褐色副產(chǎn)物，每生產(chǎn)I噸電解金屬錳，就會(huì)產(chǎn)生50公斤一 150公斤的電解錳陽(yáng)極泥。電解錳陽(yáng)極泥中二氧化錳的含量約占50%_70%，由于其成分復(fù)雜，活性低，除少量用于電解錳廠的錳礦浸取液除鐵外，絕大部分陽(yáng)極泥被廉價(jià)出售或堆放，造成資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法。
[0005]本發(fā)明是通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)的:
一種從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，包括如下步驟:
(1)煅燒:將電解錳陽(yáng)極泥干燥后破碎成粉末，與碳粉攪拌均勻，300-600°C煅燒15-30min，得到灰綠色粉末，其主要成分為氧化亞錳；
(2)酸溶:將灰綠色粉末用硫酸浸泡10-15min，每隔2-5 min攪拌一次，反應(yīng)完全后加入石灰乳將PH調(diào)節(jié)到4.5-5.5，過(guò)濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，抽濾，得二次濾液，其主要成分為硫酸錳；
(3)結(jié)晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當(dāng)濾液中有晶體析出時(shí)將濾液降溫析出硫酸鈉晶體，過(guò)濾，在剩余濾液中加入硫酸錳晶種，繼續(xù)于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當(dāng)不再析出新的硫酸錳晶體時(shí)停止真空濃縮，過(guò)濾，得到硫酸錳晶體；
(4)氧化還原:將硫酸錳晶體與高錳酸鉀按質(zhì)量比為1:2-2.5混合，并加入雙蒸水和酸，800-1200 W超聲120-360 min，將產(chǎn)物過(guò)濾，先用100 ml 70%乙醇洗滌2-3次，再用雙蒸水洗滌至中性，真空干燥，得到納米二氧化錳。
[0006]優(yōu)選的，步驟(I)中所述含錳混合物與所述碳粉的質(zhì)量比為2.2-3:1。
[0007]優(yōu)選的，步驟(2)所述硫酸的濃度為5-8mol/L。
[0008]優(yōu)選的，步驟(2)中加入硫化鈉至不再產(chǎn)生沉淀為止。
[0009]優(yōu)選的，步驟(3)所述降溫為將溫度降至2_5°C。
[0010]優(yōu)選的，步驟(3)中所述硫酸錳晶種的加入量為0.1-0.5 g/100 ml剩余濾液。
[0011 ]優(yōu)選的，步驟(4)中所述酸為鹽酸或硫酸。
[0012]優(yōu)選的，所述鹽酸其濃度彡30%。
[0013]優(yōu)選的，所述硫酸其濃度彡80%。
[0014]本發(fā)明的有益效果是:
1.本發(fā)明將電解錳陽(yáng)極泥中的錳元素回收制備成納米二氧化錳，解決了電解錳陽(yáng)極泥的資源再利用問(wèn)題，避免了重金屬污染，同時(shí)節(jié)約了資源。
[0015]2.本發(fā)明制備的納米二氧化錳具有較大的比表面積，增大活性物質(zhì)的反應(yīng)區(qū)域，在作為電極材料時(shí)，可以大大減小電極的內(nèi)阻，使得電子在材料中轉(zhuǎn)移順暢，大大的提高了材料的導(dǎo)電性能，是一種優(yōu)良的電極材料。
[0016]3.本發(fā)明制備的二氧化錳在化工催化、環(huán)境治理、生物傳感能等領(lǐng)域也有著良好的應(yīng)用前景。
[0017]4.本發(fā)明的制備方法簡(jiǎn)便易操作，需要的化學(xué)藥品種類少且成本低廉，反應(yīng)簡(jiǎn)單，易于控制，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，不需要昂貴的設(shè)備，適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述，但不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍和應(yīng)用范圍。
[0019]實(shí)施例1
一種從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，包括如下步驟:
(1)煅燒:將電解錳陽(yáng)極泥干燥后破碎成粉末，與碳粉以質(zhì)量比為2.6:1攪拌均勻，450°C煅燒20 min，得到灰綠色粉末；
(2)酸溶:將灰綠色粉末用6mol/L硫酸浸泡12 min，每隔3 min攪拌一次，反應(yīng)完全后加入石灰乳將PH調(diào)節(jié)到5.0，過(guò)濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，至不再產(chǎn)生沉淀為止，抽濾，得二次濾液；
(3)結(jié)晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當(dāng)濾液中有晶體析出時(shí)將濾液降溫至4°C析出硫酸鈉晶體，過(guò)濾，在剩余濾液中以0.3 g/100 ml的量加入硫酸錳晶種，繼續(xù)于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當(dāng)不再析出新的硫酸錳晶體時(shí)停止真空濃縮，過(guò)濾，得到硫酸猛晶體；
(4)氧化還原:將硫酸錳晶體與高錳酸鉀按質(zhì)量比為1:2.3混合，并加入雙蒸水和濃度彡30%鹽酸，1000 W超聲180 min，將產(chǎn)物過(guò)濾，先用100 ml 70%乙醇洗滌3次，再用雙蒸水洗滌至中性，真空干燥，得到納米二氧化錳。
[0020]實(shí)施例2
(I)煅燒:將電解錳陽(yáng)極泥干燥后破碎成粉末，與碳粉以質(zhì)量比為2.2:1攪拌均勻，600°C煅燒15min，得到灰綠色粉末； (2)酸溶:將灰綠色粉末用8 mol/L硫酸浸泡10 min，每隔5 min攪拌一次，反應(yīng)完全后加入石灰乳將PH調(diào)節(jié)到4.5，過(guò)濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，至不再產(chǎn)生沉淀為止，抽濾，得二次濾液；
(3)結(jié)晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當(dāng)濾液中有晶體析出時(shí)將濾液降溫至5°C析出硫酸鈉晶體，過(guò)濾，在剩余濾液中以0.1 g/100 ml的量加入硫酸錳晶種，繼續(xù)于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當(dāng)不再析出新的硫酸錳晶體時(shí)停止真空濃縮，過(guò)濾，得到硫酸猛晶體；
(4)氧化還原:將硫酸錳晶體與高錳酸鉀按質(zhì)量比為1: 2.5混合，并加入雙蒸水和濃度彡80%硫酸，800 W超聲360 min，將產(chǎn)物過(guò)濾，先用100 ml 70%乙醇洗滌2次，再用雙蒸水洗滌至中性，真空干燥，得到納米二氧化錳。
[0021]實(shí)施例3
(1)煅燒:將電解錳陽(yáng)極泥干燥后破碎成粉末，與碳粉以質(zhì)量比為3:1攪拌均勻，300°C煅燒30 min，得到灰綠色粉末；
(2)酸溶:將灰綠色粉末用5mol/L硫酸浸泡15 min，每隔2 min攪拌一次，反應(yīng)完全后加入石灰乳將PH調(diào)節(jié)到5.5，過(guò)濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，至不再產(chǎn)生沉淀為止，抽濾，得二次濾液；
(3)結(jié)晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當(dāng)濾液中有晶體析出時(shí)將濾液降溫至2°C析出硫酸鈉晶體，過(guò)濾，在剩余濾液中以0.5 g/100 ml的量加入硫酸錳晶種，繼續(xù)于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當(dāng)不再析出新的硫酸錳晶體時(shí)停止真空濃縮，過(guò)濾，得到硫酸猛晶體；
(4)氧化還原:將硫酸錳晶體與高錳酸鉀按質(zhì)量比為1: 2混合，并加入雙蒸水和濃度多30%鹽酸，1200 W超聲120 min，將產(chǎn)物過(guò)濾，先用100 ml 70%乙醇洗滌3次，再用雙蒸水洗滌至中性，真空干燥，得到納米二氧化錳。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)煅燒:將電解錳陽(yáng)極泥干燥后破碎成粉末，與碳粉攪拌均勻，300-600°C煅燒15-30min，得到灰綠色粉末； (2)酸溶:將灰綠色粉末用硫酸浸泡10-15min，每隔2-5 min攪拌一次，反應(yīng)完全后加入石灰乳將PH調(diào)節(jié)到4.5-5.5，過(guò)濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，抽濾，得二次濾液； (3)結(jié)晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當(dāng)濾液中有晶體析出時(shí)將濾液降溫析出硫酸鈉晶體，過(guò)濾，在剩余濾液中加入硫酸錳晶種，繼續(xù)于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當(dāng)不再析出新的硫酸錳晶體時(shí)停止真空濃縮，過(guò)濾，得到硫酸錳晶體； (4)氧化還原:將硫酸錳晶體與高錳酸鉀按質(zhì)量比為1: 2-2.5混合，并加入雙蒸水和酸，800-1200 W超聲120-360 min，將產(chǎn)物過(guò)濾，先用100 ml 70%乙醇洗滌2-3次，再用雙蒸水洗滌至中性，真空干燥，得到納米二氧化錳。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，步驟(1)中所述含錳混合物與所述碳粉的質(zhì)量比為2.2-3:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，步驟(2)所述硫酸的濃度為5-8mol/L。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，步驟(2 )中加入硫化鈉至不再產(chǎn)生沉淀為止。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，步驟(3)所述降溫為將溫度降至2-5°C。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，步驟(3)中所述硫酸錳晶種的加入量為0.1-0.5g/100 ml剩余濾液。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，步驟(4)中所述酸為鹽酸或硫酸。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，所述鹽酸其濃度多30%。9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的從電解錳陽(yáng)極泥中回收二氧化錳的方法，其特征在于，所述硫酸其濃度多80%。
【文檔編號(hào)】C22B47/00GK105886781SQ201610492364
【公開(kāi)日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月29日
【發(fā)明人】覃勝先, 陳建強(qiáng), 許雄新, 羅馳飛, 吳元花
【申請(qǐng)人】廣西桂柳化工有限責(zé)任公司