[发明专利]一种用电解锰阳极泥制备电池原料的方法及其制品

说明书

技术领域

本发明涉及对电解锰阳极泥改性的方法和改性后的制品。

背景技术

我国的锰矿资源丰富，是世界上最大的电解金属锰(简称“电解锰”)生产国、消费国和出口国。而在电解锰生产过程中要产生大量的粉尘、废气、废水和固体废弃物，其中的固体放弃物包括在清槽过程中收集的阳极泥。这种阳极泥包括由电解液中的部分Mn²⁺在阳极泥区被氧化形成Mn⁴⁺的水合氧化物和其他一些成份，因其组份复杂，且在电解过程严重改变了化合物的性质。所以，资源化利用难度大，除少量的用于氧化二价铁外，大部分都成为废弃物，目前只能堆存或廉价销售。所以，对电解锰阳极泥进行改性、以利于资源化利用，就成为人们关注的课题。申永强等提出的用碱氧化法将电解锰阳极泥制备成含二氧化锰的电池原料的方法{申永强，符智荣等.电解金属锰阳极泥回收制备化学二氧化锰工艺研究[J].中国锰业，2007.8(25-3)}，就是一种比较有效的回收利用电解锰阳极泥的方法。然而，由于该工艺采用的碱氧化法，首先是将这些电解锰阳极泥和碱通过“高温锻烧”的，所以，虽然通过进一步的处理后，最终能够制备出视比重为1.61g/cm³、能达到电化学性能要求的含二氧化锰的电池原料，但却会对环境造成二次污染，并且，如果电解锰生产厂为了取得更大的经济效益、而由自己直接应用该方法来处理电解锰阳极泥的话，又还得添置焙烧炉及其相关设备和设施，也即需要另外加大设备投资。

发明内容

本发明的第一目的是，提供一种不产生二次污染、无能耗、且投资小的用电解锰阳极泥制备电池原料的方法。

本发明的第二目的是，提供一种由实现第一发明目的之方法所制备的电池原料。

实现所述第一发明目的之技术方案，是这样一种用电解锰阳极泥制备电池原料的方法，该方法包括如下步骤：

①将收集的电解锰阳极泥干燥至其含水率不高于3％的程度，然后与2mol/L的H₂SO₄充分混合，并在常温下搅拌100～150分钟；其中，干燥阳极泥∶H₂SO₄溶液＝1g∶5～10mL；

②接着进行固液分离、并用清水洗涤固状物，直至洗涤液中无硫酸根离子为止；

③将洗涤后的固状物置于100℃～110℃环境下烘干，直至该烘干固状物的含水率为1～3％；

④在烘干固状物中加入离子液体并混合均匀，该烘干固状物与离子液体的比例为：75g∶1～10mL；得含活性二氧化锰的原料。

实现所述第二发明目的之技术方案，是这样一种用电解锰阳极泥制备的电池原料，该原料电池由实现第一发明目的方案制备：即该电池原料由电解锰阳极泥的烘干固状物和离子液体混合而成，该烘干固状物与离子液体的比例为：75g∶1～10mL；其中，烘干固状物是电解锰阳极泥与H₂SO₄经过混合处理，接着进行固液分离、并用清水洗涤固状物，直至洗涤液中无硫酸根离子为止，再经烘干得到的固状物，该烘干固状物的含水率为1～3％。

从上述制备方法的方案中可以看出，本发明没有采用现有技术中那种把电解锰阳极泥和碱通过“高温锻烧”的方法，因此，与现有技术相比较，本发明不仅无能耗，而且也不会对环境造成二次污染，如果电解锰生产厂自己要应用本发明方法来处理电解锰阳极泥的话，也不需要另外添置焙烧炉及其相关设备和设施，也节省了设备投资。并且，其效果也优于现有技术，经验证，仅是本发明第③步后得到的烘干固状物，其视比重就达到了1.73～2.04g/cm³，其中具有充、放电活性的MnO₂含量稳定在78.8％以上。从方案中还可以看出，本发明第④步实际是通过与离子液体混合来对第③步后得到的烘干固状物进行改性的。由于离子液体本身“导电率高，具有较宽的电化学窗口的特性”{包伟良，王治明.离子液体的研究现状与发展趋势[R].中国科协第143次青年科学家论坛——离子液体与绿色化学}，所以，在通过离子液体改性后，本发明的最终制品就具有了更好的连续放电和间歇放电的性能。

简言之，本发明方法是综合成本低、易于操作、有利于环保，尤其有利于电解锰生产厂来进行工业化生产的方法。本发明的制品完全能够替代现有的各种二氧化锰来作为电池原料，自然也节省了大量的资源。

以下通过具体实施方式对本发明进一步详细说明。

具体实施方式

一种用电解锰阳极泥制备电池原料的方法，该方法包括如下步骤：