工业硫酸锰深度除钙、镁、铁的试验研究

研究了工业MnSO₄净化除去钙、镁和铁的工艺。具体工艺包括: 采用先溶成浆再两步加料的方式, 向MnSO₄溶液中加入MnF₂浆料净化溶液中的Ca²⁺、Mg²⁺。加入适量的高锰酸钾优先氧化Fe²⁺后, 再氧化溶液中1%的Mn²⁺生成活性MnO₂, 从而有效吸附沉淀CaF₂、MgF₂和水解产物Fe(OH)₃。试验结果表明: 控制pH为4, 反应温度90 ℃, 搅拌时间2 h, 当硫酸锰的浓度为300 g/L时, 钙、镁和铁的净化率分别高达98.8%、97.25%和99.92%。最后以净化除杂后的硫酸锰为锰源, 采用液相共沉淀法合成MnO₂。SEM和XRD表征表明, 合成的MnO₂产品具有球形形貌, 衍射峰峰型较尖锐, 属于四方晶系α-MnO₂。     

中空球形碳酸锰合成及热分解制备MnOx研究

以MnC₄H₆O₄·4H₂O和NH₄HCO₃为原料,通过水热法制备了中空球形结构MnCO₃。基于MnCO₃在空气、氩气及氢气气氛中的TG-DSC分析结果,研究了MnCO₃在400~800 ℃、不同气氛中焙烧2 h后的产物变化。结果表明,空气中焙烧产物主要为MnO₂及Mn₂O₃,氩气条件下焙烧产生的MnO被氧化为Mn₃O₄,氢气条件下焙烧产物主要为MnO。不同气氛条件下焙烧后获得的MnO_x基本保持MnCO₃的形貌特征,且表面结构明显改善,有利于后续MnO_x的功能化应用。通过调控MnCO₃形貌及气氛焙烧条件,可制备不同形貌、价态、成分的锰氧化物及复合材料。     

锂锰氧化合物的分子模型及理论容量计算

以LiNO₃ 和电解MnO₂ 为原料, 以含羟基有机溶剂和水的混合溶液为分散剂, 采用流变相法合成尖晶石型Li_xMn₂O₄, 提出了锂锰氧的分子模型并计算了其理论容量。结果表明, 在700～800 ℃温度范围, 所得化合物为化学计量尖晶石型材料, 其理论容量为148 mAh/g;当合成温度达900 ℃以上时, 产物为缺氧型尖晶石, 其理论容量为120 mAh/g, 材料中电化学活性物质Mn³⁺的含量降低是材料理论容量降低的主要原因。实验结果表明, 当锂锰摩尔比为0.488 时, 锰的平均氧化价态为3.52, 在煅烧温度为760 ℃时, 所合成锂锰氧材料的充电容量可达128.1 mAh/g, 放电效率为92.3%。     

微电解Fenton法处理有机废水可行性研究

采用微电解Fenton法处理硫铵酯-苯甲羟肟酸-苯胺黑有机废水。考察了初始pH值、铁屑及活性炭投入量、曝气量、H₂O₂用量、催化剂MnO₂加入量和反应时间对废水COD、NH₃-N和色度去除率的影响。最佳条件为:初始pH=3、铁屑用量70 g/L、活性炭用量80 g/L、H₂O₂用量7 mg/L、MnO₂用量8.0 g/L、曝气量500 mL/(min·L)、反应时间20 min,此时废水COD、NH₃-N和色度的去除率达88.21%、93.57%和98.68%。通过多因素正交实验确定了影响COD、NH₃-N和色度去除率的因素强弱顺序为:铁屑投入量=活性炭投入量>H₂O₂用量>pH值>MnO₂用量。     

Pb-Ag阳极涂层制备及其电催化析氧性能

基于提升湿法冶金中Pb-Ag阳极析氧活性、降低析氧过电位的目的, 通过电镀技术在室温条件下制备了一系列不同涂层的Pb-Ag阳极。采用X射线衍射和扫描电镜对涂层的晶体结构和表面形貌进行了表征。并运用线性扫描(LSV)、循环伏安(CV)和交流阻抗(EIS)技术分析比较了不同阳极涂层的电化学性质。研究表明, 加入Mn²⁺、Co³⁺可促进阳极析氧反应的动力学过程, 其中加入Mn²⁺的作用强于Co³⁺; 同时加入Mn²⁺和Co³⁺的电极比单独加入Mn²⁺或Co³⁺离子的电极对析氧反应的促进更明显, 说明具有双复合涂层(PbO₂/MnO₂/Co₃O₄)的铅基阳极最能有效促进氧气的析出, 降低铅基阳极板的析氧电位。     

SiO2质量分数及烧成温度对陶瓷板性能的影响

以某陶瓷大板企业提供的9种矿物原料和石英砂为原料，根据其化学组成和K₂O-Al₂O₃-SiO₂三元系统相图设计4种SiO₂含量不同陶瓷板原料配方。通过摩尔比例换算出每种原料中所含SiO₂、Al₂O₃和K₂O含量。研究配方SiO₂含量及烧成温度对陶瓷板试样性能的影响，并结合X射线衍射与断口显微形貌进行分析。结果表明，陶瓷板中SiO₂含量过高、过低均不利于陶瓷板烧结和性能提高。本试验原料配方中适宜SiO₂含量为63.58%，在1 130℃烧结性能最佳，试样抗折强度达75.69 MPa，体积密度为2.48 g/cm³，吸水率为0.13%。     

高纯硫酸锰制备球形四氧化三锰的研究

以高纯硫酸锰、片碱及氯化铵为原料, 采用化学络合沉淀法制备球形四氧化三锰, 通过优化氨锰比、搅拌强度、pH值、温度等工艺参数, 于30 L反应器中制备出球形四氧化三锰产品。实验结果表明, 在锰浓度120 g/L、pH值8.3~8.7、铵锰比1∶4、搅拌频率40 Hz时, 能够得到Mn含量70.4%、Na含量0.019%、S含量0.048%、颗粒粒径D₅₀=10.50 μm、比表面积0.44 m²/g、振实密度2.41 g/cm³、具有良好分散性的球形四氧化三锰。     

粒度分布对锰酸锂极片压实密度的影响

从改善锰酸锂材料的粒度分布出发, 考察了粒度分布对锰酸锂产品压实密度的影响。实验结果表明, 产品粒度D₁₀为6.330 μm 、D₅₀为11.431 μm、D₉₀为19.424 μm、D₉₀-D₁₀=13.094 μm, 粒度分布比较集中时, 产品的压实密度最高, 达到了3.14 g/cm³, 对应的全电池1C初始放电容量为105.3 mAh/g, 50次循环容量衰减为4.26%, 能较好满足锂电厂的要求。     

铝富马酸金属有机骨架成型颗粒CO2动态吸附特性

燃烧后CO₂捕集技术能够有效减少CO₂排放,可缓解温室效应带来的一系列问题。铝富马酸作为一种金属有机骨架材料,因具有丰富的孔道结构且可大规模生产而备受关注。为了探索铝富马酸颗粒的CO₂吸附特性,首先在粉末中添加羧甲基纤维素钠黏结剂制备圆柱形颗粒,通过扫描电子显微镜、比表面积及孔隙分析仪和傅里叶红外变换光谱仪对表面形貌、多孔结构和物质组成进行表征,发现铝富马酸颗粒具有发达的孔隙结构和多个明显的光谱吸收峰,比表面积和微孔容积分别为726.06 m²/g和0.33 cm³/g,成功合成铝富马酸颗粒。然后在固定床吸附系统中研究气体流量、吸附温度、CO₂浓度、水蒸气含量对CO₂动态吸附性能和循环稳定性的影响,结果表明：气体流量增加可以加快CO₂的传输速率,缩短气体在吸附床中的穿透时间。吸附温度升高虽然有利于加快CO₂的吸附速率,但会导致吸附量降低。不同CO₂浓度下的穿透时间几乎相...     

DDTC 体系中黄铁矿电极过程动力学的研究

在pH 值为11.4 的二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)体系中, 采用循环伏安电位扫描、恒电位阶跃和计时电位法研究了黄铁矿的电极过程。循环伏安曲线表明, 当c(DDTC)=1 ×10^-4 mol/L 时, 电极电位大于0.2V(SHE)以后, 黄铁矿电极表面发生四乙基二硫化秋兰姆(TETD 或D₂)的电化学沉积并残留在电极表面;采用恒电位阶跃法可以确定反应电流密度(i)与反应时间(t)之间的关系式为i =(9.08 ×10^-5 +4.77 ×10^-3 t^0.5)^-1, 由此可以确定DDTC 在黄铁矿电极表面的扩散系数D为3.72 ×10^-6 cm²/s, TETD 在黄铁矿电极表面的吸附厚度可达1.63 个单分子层;计时电位法则确定了pH 为11.4 时, 吸附于黄铁矿电极表面的TETD 的电化学动力学方程为η=0.116-0.064 lg[1-(t/τ)^0.5], 电化学动力学参数确定为:交换电流密度i₀ =3.08 μA/cm², 反应电子数n=2, 反应传递系数α=0.462。电化学动力学方程和电化学动力学参数值表明吸附于黄铁矿电极表面的TETD 易于还原。     

高铁氧化锰矿还原过程中铁锰氧化物同步还原动力学研究

分别采用气基(CO)和煤粉为还原剂,在管炉中进行了高铁氧化锰矿还原焙烧试验,探究了焙烧温度和焙烧时间对高铁氧化锰矿中锰和铁氧化物同步还原的影响。结果表明,气基还原焙烧条件下,Mn₂O₃还原过程受化学反应控制,还原反应表观活化能为42.64 kJ/mol; Fe₂O₃还原过程受内扩散控制,还原反应表观活化能为21.30 kJ/mol。与煤基焙烧相比,气基还原焙烧过程中Mn₂O₃和Fe₂O₃还原反应更容易进行,且锰氧化物由Mn₂O₃直接还原为MnO,不需要先还原为Mn₃O₄中间产物。     

硫酸直接浸出贫锰矿制备化学二氧化锰

本对贫锰矿采用硫酸直接浸出制备化学二氧化锰作了研究，对制备工艺的各工序试验结果进行了论述。结果表明，以含锰３０％左右的软锰矿为原料，可获得质量稳定的ｒ－型化学二氧化锰，锰利用率高，燕可同时生产一级品的硫酸锰和碳酸锰，为开发利用贫锰矿资源提供了可行的技术途径。     

深海锰结核液相氧化动力学

通过考察反应时间、反应温度以及氧分压对深海锰结核中锰的氧化的影响,研究深海锰结核在高浓氢氧化钾介质中的液相氧化宏观动力学.结果表明,在试验条件下,结核中锰的氧化反应符合未反应核收缩模型,表观活化能为53.26kJ/mol,反应受界面化学反应控制.     

工业硫酸锰高温结晶纯化制备电池级硫酸锰的研究

基于硫酸锰与杂质离子硫酸盐在较高温度下溶解度的差异,采用结晶纯化法制备电池级硫酸锰。研究了结晶次数、结晶温度、保温时间对杂质含量和硫酸锰回收率的影响。在结晶温度180 ℃、保温时间8 h的优化条件下,工业级硫酸锰经过3次结晶纯化,杂质金属离子和氯离子含量均达到电池级硫酸锰的要求,硫酸锰回收率为79.9%。     

两矿法浸出电解锰阳极渣中锰的研究

采用两矿法还原浸出电解锰阳极渣中的锰。以硫铁矿为还原剂、电解金属锰阳极渣作氧化剂,在硫酸溶液中实现电解锰阳极渣中锰的浸出。考察了硫铁矿与阳极渣质量比、硫酸与阳极渣中MnO₂摩尔比、反应时间、反应温度对锰浸出效果的影响。结果表明,最佳实验条件为: 硫铁矿与阳极渣质量比2∶1、硫酸与阳极渣中MnO₂摩尔比1.8∶1、反应时间5.5 h、实验温度90 ℃、液固比6∶1,此时锰浸出率达到99.1%。     

电解锰阳极液锰镁组元选择性分离实验研究

为降低电解锰生产工序中杂质镁带来的危害,对电解锰阳极液中锰、镁的选择性分离进行了理论分析,并通过实验研究了不同条件下锰、镁分离效果。结果表明,通过碳酸盐沉淀的方式可以实现先沉锰、后沉镁的选择性分离。合适的沉锰条件为:溶液体系pH值8左右、碳酸氢铵与溶液中锰离子物质的量比1.25、反应温度38 ℃、反应时间30 min,沉锰后溶液中锰离子浓度可降至0.56 g/L,沉锰率达到96.34%;合适的沉镁条件为:沉锰后滤液pH值8以上、碳酸氢铵与溶液中镁离子物质的量比2.44、反应温度20 ℃、反应时间30 min,沉镁后溶液中镁离子浓度可减至2.33 g/L,沉镁率达到94.63%。     

硫铁矿还原浸出半氧化锰矿的工艺研究

以半氧化锰矿为研究对象, 采用硫铁矿还原酸浸工艺浸出其中的锰。利用正交和单因素实验考察了硫酸浓度、硫铁矿用量、反应时间和反应温度对锰浸出率的影响, 结果表明, 各因素影响锰浸出率的大小顺序为:硫铁矿用量>硫酸浓度>反应时间>反应温度, 较优工艺条件为:硫酸浓度3.0 mol/L, 硫铁矿与半氧化锰矿质量比为0.2, 反应时间2 h, 反应温度85 ℃, 液固比为3∶1, 在此条件下, 半氧化锰矿中锰浸出率达92%。     

氯化锰溶液的净化工艺

研究以工业废盐酸浸出低品位菱锰矿制得的氯化锰溶液净化工艺,主要包括除重金属和除钙、镁两部分,探讨金属锰粉去除重金属的净化效果以及用草酸和硫酸锰搭配使用去除钙和镁的新工艺.结果表明,氯化锰溶液采用金属锰粉作为重金属净化剂除杂效果较好,使用草酸和硫酸锰去除钙和镁杂质,不但实现了较好的除钙和除镁效果,而且得到了纯度和价值较高的副产品草酸钙,产品质量最终也达到了HG-T3816-2006标准.     

含镁三元系锰电解液理化性能研究

研究了MgSO₄-MnSO₄-(NH₄)₂SO₄三元系锰电解液的理化性能。选取电解锰合格液作为研究对象,研究了温度、溶液成分对锰电解液密度、电导率和缓冲能力的影响。结果表明,锰电解液密度随溶液温度降低、硫酸铵浓度和镁离子浓度升高而增加;镁离子对电解液密度影响较大,镁离子浓度从0增至30 g/L,40 ℃下锰电解液密度从1.133 g/mL增至1.263 g/mL。电导率随溶液温度、硫酸铵浓度升高而增加,随镁离子浓度升高而降低;硫酸铵浓度从70 g/L增至100 g/L时,溶液电导率增幅超过27%;镁离子浓度从0增至30 g/L时,溶液电导率降幅将近14%。硫酸铵能显著增加锰电解液的缓冲能力,镁离子浓度对缓冲容量影响不大,但是镁离子浓度超过25 g/L后会降低锰电解液对pH值的调节能力。