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锰元素及电解锰

2019-03-07    来源:    
一、锰元素及其用处
锰,是瑞典化学家、的发现者社勒于1774年从软锰矿中发现的。其时,这种软锰矿通称为“Manganese”,社勒就用这姓名作为新元素的姓名,即“锰”。 它的化学符号是Mn,它的原子序数是25,是一种过渡金属。
锰是银灰色的金属,很象铁,但比铁要软一些。假如锰中含有少数的杂质——碳或硅,便变得十分坚固,并且很脆。不过,纯洁的金属锰的用处并不太广,由于它比铁还易生锈,在湿润的空气中,没一瞬间便变得灰蒙蒙的,失去了光泽——表面生成了一层氧化锰。再说,锰的熔点又比铁低,机械强度不如钢铁,而报价又比钢铁贵得多,因而人们几乎不出产金属锰,而很多出产钢铁。
锰最重要的用处是制作合金——锰钢。锰钢的脾气十分乖僻而风趣:假如在钢中参加2.5—3.5%的锰,那么所制得的低锰钢几乎脆得象玻璃相同,一敲就碎。但是,假如参加13%以上的锰,制成高锰钢,那么就变得既坚固又赋有耐性。高锰钢加热到淡橙色时,变得十分柔软,很易进行各种加工。其他,它没有磁性,不会被磁铁所招引。现在,人们很多用锰钢制作钢磨、滚珠轴承、推土机与掘土机的铲斗等常常受磨的构件,以及铁轨、桥梁等。上海新建的文明广场观众厅的房顶,选用新颖的网架结构,用几千根锰钢钢管焊接而成。在纵76米、横138米的扇形大厅里,中间没有一根柱子。由于用锰钢作为结构材料,十分健壮,并且用料比其他钢材省,均匀每平方米的房顶只用45公斤锰钢。1973年兴健的上海体育馆(包容一万八千人),也相同选用锰钢作为网架房顶的结构材料。在军事上,用高锰钢制作钢盔、坦克钢甲、的弹头号。炼制锰钢时,是把含锰达60一70%的软锡矿和铁矿一同混合治炼而成的。
除了锰钢外,锰钢也是重要的锰合金,锰钢含有30%的锰,具有很好的机械强度。由84%的钢、12%的锰和4%的镍组成的“孟加臬”合金(又叫锰镍铜齐),它的电阻随温度的改动很小,被用来制作精细的电学仪器。
锰的重要化合物是二氧化锰。在大自然中,便有很多天然的二氧化锰——软锰矿。人们早在远古时代便知道软锰矿了。二氧化锰是黑构色的粉末。干电池中那些黑色的粉末,就是二氧化锰。二氧化锰可以催化油类的氧化效果,人们常在油漆中参加它,以便加快油漆枯燥的速度。人们在制作玻璃时,常往里参加二氧化锰,由于它能消除玻璃的绿色,使绿色玻璃变得无色通明。
锰的另一重要化合物是(俗称“灰锰氧”)。是紫色针状晶体。只需参加一点儿,便足以使一大桶水变成紫色。是很强的氧化剂,能灭菌。在公共场所的茶缸旁,常放着一桶紫色的消毒用水,人们称之为“灰锰水”,其实,这就是溶液,浓度为千分之一。不过,这种水不能喝进肚里,由于它有催吐效果,在医学上用作洗胃剂和催吐剂。在分析化学上,常用作氧化剂,闻名的法就是用它作滴定液进行化学分析的。被复原后,常变成二氧化锰。“灰锰水”用完后,底下常有些黑色的渣子,那就是二氧化锰。
此外,碳酸锰是重要的白色颜料,俗称“锰白”,而硫酸锰在农业上,则用作种子催芽剂或作“锰肥”——微量元素肥料。
在动植物体中,锰的含量一般不超越十万分之几。但红蚂蚁体内含锰竟达万分之五,有些细菌含锰乃至达百分之几。人体中含锰为百万分之四,大部分散布在心脏、和脏。锰首要是影响人体的成长、血液的构成与内分泌功用。
在大自然中,锰是散布很广的元素之一,约占地壳总原子数的万分之三。最重要的锰矿是软锰矿和硬锰矿。尽管海水中含锰量很少,但在海洋深处的淤泥中,含锰却达千分之三。有人预言,在不久的将来,人们将从海底挖掘锰矿。
二、电解锰与金属锰
金属锰的提炼办法首要有热法(火法)和电解法(湿法)两种,热法出产(金属锰)纯度不超越95~98%,而纯的金属锰则是由电解法制备(电解金属锰),其纯度可达99.7~99.9%以上。现在,电解法出产已成为金属锰出产的首要办法。
电解金属锰是用锰矿石经酸浸出取得锰盐,再送电解槽电解分出的单质金属。外观似铁,呈不规则片状,质坚而脆,一面亮光,另一面粗糙,为银白色到褐色,加工为粉末后呈银灰色;在空气中易氧化,遇稀酸时溶解并置换出氢,在略高于室温时,可分解水而放出。
三、电解锰的牌号及分类
电解金属锰按其锰及杂质含量的不同分为四个牌号(表1)



FormatImgID_0
Mn
C
S
P
Si
Fe
Se










DJMn99.9
99.9
 


DJMn99.8
99.8
0.02
0.03
0.005
0.005
0.01
0.03
0.06


DJMn99.7
99.7
0.04
0.05
0.005
0.015
0.01
0.03
0.1


DJMn99.5
99.5
0.08
0.1
0.01
0.01
0.05
0.15



四、电解锰的效果及其出产工艺
电解锰的纯度很高,它的效果是添加合金属材料的硬度,使用最广的有锰铜合金、锰铝合金,锰在这些合金中能进步合金的强度、耐性、耐磨性和耐腐蚀性,电解锰首要直销于不锈钢的出产。
金属锰的出产办法有两种。一种是选用电解法,所得产品为电解金属锰;另一种是以富锰矿及高硅锰硅合金为质料,用电炉脱硅精粹法出产,产品称金属锰。后者含锰稍低(Mn93%~97%),含铁较高(Fe≈2.0%)。金属锰一般用作冶炼低碳优质钢的合金添加剂,或用作有色金属合金的合金剂。产品计划有必要依据产品需求,经过计划比较进行优选断定。规划规划首要是依据矿石资源、电力直销和市场需求断定。现在用于不锈钢的多是电解锰。 
工艺流程:常以含锰较低(Mn 20%~23%)的碳酸锰矿为质料,经破碎、磨细成矿粉,参加已有回来阳极液的浸取罐中,加硫酸、通入蒸汽加热近于欢腾,使矿粉中的锰浸取进入溶液,参加适量缓冲剂硫酸铵,并在酸性矿浆中参加二氧化锰粉除铁,再通入液或参加石灰乳使矿浆成中性(pH≈7),固液别离去除残渣,往滤液中参加硫化剂(二甲基胺荒酸钠, (CH3)2NCS2Na,简称SDD)或乙硫氮净化,使镍、钴、铁等离子成硫化物形状堆积分出,经第2次固液别离除掉硫化渣,参加添加剂(SeO2或SO2:),即得合格电解液。电解时,合格电解液接连不断地参加电解槽,经通电电解至必定时刻(一般为24h),取出附有电堆积锰的阴极板(一起放入洁净的阴极板,使电解接连进行),经钝化、水洗、烘干后,将金属锰剥下,即为制品。电解时电解液穿过隔阂布进入阳极房,经过假底溢流出电解槽,此液称阳极液,经搜集后回来浸取罐,供浸取锰矿用。
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