马晓磊 王顺林

（阿克陶科邦锰业制造有限公司 阿克陶 845550）

1 前言

在电解锰的生产过程中，阳极区Mn2＋不可避免的被氧化并形成Mn4＋的水合氧化物（水羟锰矿），同时阳极板中的铅锡合金亦被氧化并与锰氧水合物一起沉淀，形成典型的胶状构造。电解锰阳极泥为黑色大小不一的固体物质，其中分散着白色结晶物（NH4）2SO4，阳极泥主要成份为MnO2，其基本结构是由1个锰原子核与6 个氧原子配位形成的六方密堆积结构，这种结构形成的复杂网络可容纳不同的阳离子。目前电解锰阳极泥的处理并没有成熟的工业产业化方案，国内大部分的电解锰冶炼企业采用堆存、外售以及火法处理生产锰合金产品等方式进行处理。本研究利用还原焙烧技术，资源化回收利用电解锰阳极泥，实现了铅锰分离，为电解锰阳极泥的资源化工程应用提供参考。

2 试验原料

以新疆某电解锰冶炼企业阳极泥作为原料，还原剂选用活性炭，浸出剂选用工业硫酸（93%），其阳极泥成分见表1。

表1 阳极泥主要成分（%）

3 试验方法

称取10g 阳极渣，将阳极渣研磨后与石灰100:1在坩埚内混合均匀，加入一定量的活性炭（活性炭用量为理论用量的1-4.5 倍），在相关温度下（500℃-900℃），按照要求时间（45min-4h）在马弗炉内进行焙烧，并验证密封性对还原的影响，待冷却后取样进行分析检测，后进行硫酸浸出试验。

试验原理：

阳极渣主要成分为MnO2，还原剂用活性炭，主反应如下：

考虑到阳极渣中还有残余的酸，且阳极渣高温焙烧会有SO2酸性气体，用石灰来中和吸收，反应如下：

阳极渣还原焙烧后主要成分为MnO 和PbSO4，MnO 会和H2SO4发生反应生成溶于水的硫酸锰，Pb⁃SO4不溶于水也不和酸反应留在渣中，反应如下：

4 试验结果与讨论

4.1 温度对还原率的影响

称取10g 阳极渣，将阳极渣研磨后与石灰100:1在坩埚内混合均匀，加入过量1.5 倍的活性炭，温度控制在500℃-900℃，在马弗炉内进行焙烧1h，待冷却后取样进行分析检测。

由图1 可以看出，随着温度降低，锰的还原率也随之降低，在800℃时还原率最高，可达到88.67%，且随着温度继续升高，对于还原没有明显影响。

4.2 密封对还原率的影响

称取10g 阳极渣，将阳极渣研磨后与石灰100:1在坩埚内混合均匀，加入过量1.5 倍的活性炭，温度控制在800℃，对坩埚在敞开和加盖情况下分别在马弗炉内进行焙烧1h，待冷却后取样进行分析检测。

图1 温度对锰还原率的影响

图2 密封对还原率的影响

从图2 可看出，有盖密封时还原率较高，有盖密封时冷却过程中可以隔绝空气中的氧气，防止被还原的锰氧化再次被氧化成为二氧化锰。

4.3 活性炭加入量对还原率的影响

称取10g阳极渣，将阳极渣研磨后与石灰100:1在坩埚内混合均匀，温度控制在800℃，加入过量的活性炭（活性炭用量为理论用量的1-4.5倍），加盖密封在马弗炉内进行焙烧1h，待冷却后取样进行分析检测。

由图3 可看出，活性炭用量为理论计算的量的2-2.5倍即可获得较高的还原率，随着活性炭用量的增加，还原率也在增加，但增加幅度较小，为节约成本考虑，活性炭用量为理论计算的量的2-2.5倍即可。

4.4 焙烧时间对还原率的影响

称取10g 阳极渣，将阳极渣研磨后与石灰100:1在坩埚内混合均匀，温度控制在800℃，加入过量2.5倍的活性炭，加盖密封在马弗炉内进行焙烧45min-4h，待冷却后取样进行分析检测。

从图4可以看出，焙烧时间在45min—2h之间还原率逐渐升高，2h 时还原率最高，2h 后还原率下降，分析原因可能是随着焙烧时间延长，氧化锰再次被氧化成为二氧化锰，造成还原率下降。

4.5 浸出实验

按照还原焙烧试验探索出的最佳条件进行还原焙烧，称取50g 阳极泥还原渣进行浸出试验，以阳极液为浸出剂，初始酸浓控制在100-150g/l，浸出条件为液固比10:1，浸出温度45℃，浸出时间8h，阳极泥还原渣及阳极液成分分析见表2。

图3 活性炭加入量对还原率的影响

图4 焙烧时间对还原率的影响

表2 阳极泥还原渣及阳极液成分

表3 浸出实验数据

从表3中可以看出，除第一组实验锰浸出率较低外，分析原因为反应前总酸量不足造成浸出率较低，渣含锰较高，其余二价锰浸出率均能达到98%以上，证明该还原渣非常容易浸出。

5 结论

通过研究发现，还原焙烧可有效处置阳极泥，在温度800℃焙烧2h，活性炭用量为理论计算的量的2-2.5 倍，保持还原气氛的条件下，锰的还原率可达到96.56%。该还原渣极易浸出，利用稀硫酸浸出锰的浸出率可达到98%，不仅可有效回收阳极泥中锰资源，提高综合回收率，且浸出渣中Pb可富集至45%左右，可直接作为铅精矿计价卖出，使得资源综合利用。