电解锰阳极泥利用新技术

电解锰阳极泥是指在用电解法生产金属锰时产生的副产物，在我国每年有十几万吨电解锰阳极泥产生。由于种种原因，电解锰阳极泥并没有得到很好的利用。目前，只有少量电解锰阳极泥被用于电解锰厂的除铁环节，而大多数则被当作一般工业固体废弃物被廉价出售或堆存处置，这对电解锰厂周围环境中的水、空气、土地和植被等造成较大的影响，甚至危害人体健康。近年来，人们对电解锰阳极泥开展了一些探索性利用研究，但仍存在转化率和回收率低、能耗高、工艺路线长、成本高、难以形成规模效益等一系列问题，甚至会产生二次污染现象。电解锰阳极泥引发的环境问题变得日益严峻，为了适应电解锰产业的可持续发展，其资源化利用就显得尤为必要和迫切。

电解锰阳极泥的成份十分复杂，含有Fe、Mn、Ca、Mg、Ag、Cu、Ni、Co、S和Si等元素，烘干后主要含MnO2，质量分数一般为42~59％。经过合适的处理，电解锰阳极泥的杂质大幅减少，其活性提高。众所周知，用于制备锌锰干电池正极材料的天然二氧化锰矿日益枯竭，而把经过除杂和活化的电解锰阳极泥用于电池行业，不仅可以缓解上述难题，而且能够为电解锰阳极泥的资源化利用找到了合适的途径。考虑工艺成本和环保等因素，在对电解锰阳极泥的物理化学性质进行分析的基础上，本研究提出采用湿法处理工艺对其进行除杂活化研究，最终将其制成具有良好放电活性的活化二氧化锰，应用于锌锰干电池中。实验结果表明，除杂活化主要分为3个过程，适宜的条件为：

（1）稀酸浸取：硫酸浓度1mol/L，液固比5，反应温度50℃，反应时间2h，氯化钠在溶液中的质量分数5%，（或者添加少量离子液体）；

（2）碱洗中和，氢氧化钠浓度0.25mol/L，液固比4，反应温度50℃，反应时间1h，过程中添加少量表面活性剂，抽滤洗涤并调整电解锰阳极泥pH至5~7；

（3）烘干除水。在105℃下烘干10h除去吸附水，即得到活化二氧化锰，过200目筛后制成R20电池。

XRD、SEM、BET等仪器分析和化学分析的结果表明，处理后，电解锰锰阳极泥中MnO2的质量分数提高到86~93%，晶体结构和表面活性得到很好的改善，颗粒的板结现象减少，BET比表面积增加到97m2/g以上，MnOx的x值由1.5~1.7提高到1.9~2.0。其3.9Ω、0.9V连续放电时间超过260min，优于天然二氧化锰，另外初步探讨了离子液体的作用机理。本研究为电解锰阳极泥的资源化利用探索出了一条切实可行的经济环保之路。