一種從電解錳陽極泥中回收二氧化錳的方法
【專利摘要】一種從電解錳陽極泥中回收二氧化錳的方法，首先將電解錳陽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生氧化還原反應得到納米二氧化錳。本發明將電解錳陽極泥中的錳元素回收制備成納米二氧化錳，解決了電解錳陽極泥的資源再利用問題，避免了重金屬污染，同時節約了資源。
【專利說明】
一種從電解錳陽極泥中回收二氧化錳的方法
技術領域
[0001]本發明屬于電解錳陽極泥資源再利用技術領域，具體涉及一種從電解錳陽極泥中回收二氧化錳的方法。
【背景技術】
[0002]二氧化錳材料由于其結構的多樣性及其獨特的物理化學特性，另外價格低廉、環境友好，作為一種重要的電極材料，廣泛應用于干電池、堿錳電池、鋅錳電池、鎂錳電池、埋錳電池等化學電源中，作為一種多功能精細無機功能材料，可應用為分子篩、高級催化劑料等。作為一種兩性過渡金屬氧化物，在工業生產和環境治理中有著廣泛的應用，如有機污染物的吸附降解、處理含汞、福、鉛、鉻以及類金屬砷等重金屬廢水方面也有較強的應用前景。特別是納米級二氧化錳具有很多獨特的性能，如特殊的微觀結構和較大的比表面積、表面的鍵態和電子態與顆粒內部不同、表面原子配位不全，導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階，增加了化學反應的接觸面。特別是其擁有良好的電化學性能、優越的離子/電子傳導率和相對高的電位使其在電化學領域有著非常重要的應用。
[0003]電解錳陽極泥是電解金屬錳生產時，產生于陽極區的黑褐色副產物，每生產I噸電解金屬錳，就會產生50公斤一 150公斤的電解錳陽極泥。電解錳陽極泥中二氧化錳的含量約占50%_70%，由于其成分復雜，活性低，除少量用于電解錳廠的錳礦浸取液除鐵外，絕大部分陽極泥被廉價出售或堆放，造成資源的浪費和環境污染。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種從電解錳陽極泥中回收二氧化錳的方法。
[0005]本發明是通過如下方式實現的:
一種從電解錳陽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，反應完全后加入石灰乳將PH調節到4.5-5.5，過濾，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)結晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當濾液中有晶體析出時將濾液降溫析出硫酸鈉晶體，過濾，在剩余濾液中加入硫酸錳晶種，繼續于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當不再析出新的硫酸錳晶體時停止真空濃縮，過濾，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，將產物過濾，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]優選的，步驟(I)中所述含錳混合物與所述碳粉的質量比為2.2-3:1。
[0007]優選的，步驟(2)所述硫酸的濃度為5-8mol/L。
[0008]優選的，步驟(2)中加入硫化鈉至不再產生沉淀為止。
[0009]優選的，步驟(3)所述降溫為將溫度降至2_5°C。
[0010]優選的，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 ]優選的，步驟(4)中所述酸為鹽酸或硫酸。
[0012]優選的，所述鹽酸其濃度彡30%。
[0013]優選的，所述硫酸其濃度彡80%。
[0014]本發明的有益效果是:
1.本發明將電解錳陽極泥中的錳元素回收制備成納米二氧化錳，解決了電解錳陽極泥的資源再利用問題，避免了重金屬污染，同時節約了資源。
[0015]2.本發明制備的納米二氧化錳具有較大的比表面積，增大活性物質的反應區域，在作為電極材料時，可以大大減小電極的內阻，使得電子在材料中轉移順暢，大大的提高了材料的導電性能，是一種優良的電極材料。
[0016]3.本發明制備的二氧化錳在化工催化、環境治理、生物傳感能等領域也有著良好的應用前景。
[0017]4.本發明的制備方法簡便易操作，需要的化學藥品種類少且成本低廉，反應簡單，易于控制，對環境無污染，不需要昂貴的設備，適合于工業化生產。
【具體實施方式】
[0018]下面結合具體實施例對本發明作進一步描述，但不限制本發明的保護范圍和應用范圍。
[0019]實施例1
一種從電解錳陽極泥中回收二氧化錳的方法，包括如下步驟:
(1)煅燒:將電解錳陽極泥干燥后破碎成粉末，與碳粉以質量比為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，反應完全后加入石灰乳將PH調節到5.0，過濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，至不再產生沉淀為止，抽濾，得二次濾液；
(3)結晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當濾液中有晶體析出時將濾液降溫至4°C析出硫酸鈉晶體，過濾，在剩余濾液中以0.3 g/100 ml的量加入硫酸錳晶種，繼續于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當不再析出新的硫酸錳晶體時停止真空濃縮，過濾，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，將產物過濾，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]實施例2
(I)煅燒:將電解錳陽極泥干燥后破碎成粉末，與碳粉以質量比為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，反應完全后加入石灰乳將PH調節到4.5，過濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，至不再產生沉淀為止，抽濾，得二次濾液；
(3)結晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當濾液中有晶體析出時將濾液降溫至5°C析出硫酸鈉晶體，過濾，在剩余濾液中以0.1 g/100 ml的量加入硫酸錳晶種，繼續于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當不再析出新的硫酸錳晶體時停止真空濃縮，過濾，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，將產物過濾，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]實施例3
(1)煅燒:將電解錳陽極泥干燥后破碎成粉末，與碳粉以質量比為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，反應完全后加入石灰乳將PH調節到5.5，過濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，至不再產生沉淀為止，抽濾，得二次濾液；
(3)結晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當濾液中有晶體析出時將濾液降溫至2°C析出硫酸鈉晶體，過濾，在剩余濾液中以0.5 g/100 ml的量加入硫酸錳晶種，繼續于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當不再析出新的硫酸錳晶體時停止真空濃縮，過濾，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，將產物過濾，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。
【主權項】
1.一種從電解錳陽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，反應完全后加入石灰乳將PH調節到4.5-5.5，過濾，得濾液，濾液邊攪拌邊加入硫化鈉，抽濾，得二次濾液； (3)結晶:將二次濾液于常溫下真空濃縮，當濾液中有晶體析出時將濾液降溫析出硫酸鈉晶體，過濾，在剩余濾液中加入硫酸錳晶種，繼續于常溫下真空濃縮，大量析出硫酸錳晶體，當不再析出新的硫酸錳晶體時停止真空濃縮，過濾，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，將產物過濾，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.根據權利要求1所述的從電解錳陽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量比為2.2-3:1。3.根據權利要求1所述的從電解錳陽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.根據權利要求1所述的從電解錳陽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生沉淀為止。5.根據權利要求1所述的從電解錳陽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.根據權利要求5所述的從電解錳陽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.根據權利要求1所述的從電解錳陽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.根據權利要求7所述的從電解錳陽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.根據權利要求7所述的從電解錳陽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】C22B47/00GK105886781SQ201610492364
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月29日
【發明人】覃勝先, 陳建強, 許雄新, 羅馳飛, 吳元花
【申請人】廣西桂柳化工有限責任公司