金属锰生产(proaluction  of  manganese  metal)

从锰矿中提取金属锰的过程。金属锰的生产方法有铝热法、电硅热法和电解法三种。铝热法必须采用优质锰矿作原料，且耗铝多，成本高；电硅热法工艺流程长，操作比较复杂；电解法则由于可用贫锰矿作原料，并获得高纯度的产品，而得到广泛应用。

铝热法       在镁砂砌衬的竖式炉内，以铝作还原剂，还原氧化锰矿物(Mn₂O₃或Mn₃ O₄)产出金属锰的过程。为了获得合格的产品，铝热法一般选用含杂质低的氧化锰矿为原料。磨细后的氧化锰矿和约理论需要量90％的铝粒和相当于铝量10％～20％的石灰混合均匀，点火还原制得含锰90％以上的金属锰。此法在西德已有生产实例。

电硅热法         在处理非优质锰矿时，一般采用三步还原法。第一步，用锰矿石配加少量焦炭在电炉中进行还原，制得低铁低磷富锰渣(Mn>45％，P<0.03％，Fe<0.8％)。第二步，用木炭还原富锰渣，炼出低磷碳素锰铁；低磷碳素锰铁再加硅石、木炭炼得高硅锰合金(Si>30％)。第三步，以高硅锰合金和富锰渣配加石灰，一般控制碱度CaO／SiO₂在1.8～2.2之间，在电弧炉内进行脱硅精炼，得到纯度93％～97％的金属锰。总反应方程式为：

             2MnO+MnSi+CaO=3Mn+3CaO+SiO₂

电解法          电解法生产金属锰的原料可以是氧化锰矿，也可以是碳酸锰矿。若以氧化锰矿为原料，可以加还原剂直接浸出，也可以经还原焙烧后再浸出。中国多采用碳酸锰矿为原料，对碳酸锰矿石的成分和粒度要求如表1。以碳酸锰矿为原料的工艺流程由浸出、氧化中和、净化、电解沉积等作业组成(图)。

浸出          以硫酸和电解沉积过程返回的阳极液为溶剂，在耐酸浸出槽内加入已浆化了的碳酸锰矿粉。在液固比为(9～10)：1、酸矿比0.5～0.55、浸出温度363K条件下，浸出4～8h，控制浸出终点pH1.0～1.5，MnCO₃中的锰便大部分生成水溶性MnSO₄进入溶液：

          MnCO₃+H₂SO₄→MnSO₄+H₂O+CO₂↑

氧化中和           目的是除去浸出液中铁、铝等杂质。常以二氧化锰矿粉作氧化剂，将浸出液中铁(Ⅱ)氧化成铁(Ⅲ)，以液氨或石灰作中和剂，调整溶液至pH7.0～7.2，使铁、铝等杂质水解沉淀除去。

净化         合格浸出液经粗滤后，滤液送净化处理。净化作业在净化槽内进行的，往槽内的滤液中加入净化除去。净化后的溶液经精滤后，即为电解沉积所需的新剂乙硫氮(二乙硫氮铵甲酸钠)或硫化物使重金属沉淀液。

电解沉积         对新液的杂质量有一定要求(表2)。锰电解沉积采用隔膜电解法。电解槽用隔膜分为阳极室和阴极室，阳极一般采用银、锡、锑、铅合金板，阳极导电净面积为阴极导电面积的60％～65％，电流密度比阴极高40％～35％。阴极一般采用1Crl8Ni9Ti不锈钢板或钛板，阴极电流密度450～500A／m。，槽电压约5V。电解沉积新液经高位槽送入阴极室槽面，含有MnO₂的阳极液从槽底排出。电解沉积在308～311K温度下进行，在直流电作用下，在阴极发生金属锰沉积、在阳极发生氧气析出的反应：

           MnSO₄+H₂→Mn↓+H₂SO₄+l/2O₂↑

当金属锰在阴极上沉积1.5～2mm厚时(一般需电解24h)，便取下阴极板，并同时放入新的阴极板继续电解。取下的阴极经清洗、烘干后，剥离金属锰。剥离的金属锰经整装即为电解锰产品。