锰电解液中氯离子的腐蚀行为与脱除研究

摘要

锰系产品在钢铁、冶金、化工、轻工、电子材料、农牧业等部门均有着十分广泛的用途，几乎涉及到人类生产生活的方方面面。随着世界对锰产品需求量的快速增长，中、高品位锰矿资源无法满足市场的需要，从低品位锰矿中以较低成本浸出锰，变得越来越重要。近年来，使用天然有机物为还原剂浸出低品位软锰矿，因其具有成本低廉、可再生性、节能环保等优点而越来越受到重视。但是，一些电解锰企业在尝试采用此方法生产电解锰的过程中发现，由于阳极液在电解锰生产中循环使用，使得锰电解液中氯离子含量积累达到1000mg/L以上，大量氯离子的存在，会对阳极板造成较严重的腐蚀。因此，必须降低锰电解液中的氯离子含量。本文研究了氯化亚铜沉淀法对利用天然有机物还原浸出软锰矿后的锰电解液中氯离子的脱除工艺，并探讨了利用高锰酸钾氧化法处理离子交换树脂吸附氯离子的洗脱液的脱氯工艺条件。
　　在氯化亚铜沉淀法脱除锰电解液中的氯离子的工艺实验中，分别采用正交实验和单因素实验，研究了反应温度、反应时间、硫酸铜用量和铁粉用量对氯离子脱除率的影响。结果表明，硫酸铜用量对氯离子脱除效果影响最大，其次是反应温度、反应时间、铁粉用量。较适宜的氯离子脱除条件为:反应温度40℃，反应时间30min，硫酸铜用量30.0g/L，铁粉用量3.0g/L。在此条件下，氯离子的脱除率为60.8％。
　　在用高锰酸钾氧化法脱除离子交换树脂洗脱液中氯离子的工艺研究中，首先通过探索实验获得了加入沸石及煮沸溶液能够有效提高氯离子的脱除率的途径;然后分别采用正交实验和单因素实验，对高锰酸钾用量、硫酸浓度、反应温度和反应时间等因素的影响进行研究。结果表明，KMnO4用量对氯离子脱除率的影响最大，其次是煮沸时间和硫酸用量。较适宜的脱氯条件为:煮沸时间10min，溶液中硫酸浓度为65～70g/L，KMnO4用量约为氯离子含量的1倍。在此条件下，氯离子的脱除率能达到90％以上。此外，实验还发现常压下煮沸的脱氯效果优于真空煮沸。

目录

声明

摘要

前言

1．1 含氯离子溶液的概述

1．1．1 含氯离子的锰电解液

1．1．2 氯离子腐蚀机理

1．2 溶液中氯离子的脱除方法

1．2．1 物理除氯法

1．2．2 化学脱氯法

1．3 氯离子的检测方法

1．3．1 分光光度法

1．3．2 电位滴定法

1．3．3 汞量法

1．3．4 莫尔法

1．3．5 比浊法

1．3．6 离子色谱法

1．4 研究意义

1．5 研究内容

第二章 理论分析

2．1 氯化亚铜沉淀法理论分析

2．1．1 氯化亚铜形成原理分析

2．1．2 氯化亚铜沉淀法除氯能力分析

2．2 高锰酸钾氧化法

2．2．1 脱氯可行性分析

2．2．2 机理分析

第三章 实验部分

3．1 实验原料

3．2 实验试剂及仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．3 实验装置图

3．4 实验步骤

3．4．1 氯化亚铜沉淀法除氯实验

3．4．2 高锰酸钾氧化法除氯实验

3．5 Cl-含量的分析方法

第四章 电解锰生产过程中氯离子腐蚀现象研究

4．1 阳极板使用情况分析

4．2 氯离子来源分析

4．3 锰电解液中氯离子腐蚀机理分析

4．4 经济损失核算

4．5 小结

第五章 氯化亚铜沉淀法脱除锰电解液中氯离子的研究

5．1 氯化亚铜沉淀法正交实验

5．2 氯化亚铜沉淀法单因素实验研究

5．2．1 五水硫酸铜用量对氯脱除率的影响

5．2．2 温度对氯脱除率的影响

5．2．3 反应时间对氯脱除率的影响

5．2．4 铁粉用量对氯脱除率的影响

5．3 小结

第六章 高锰酸钾氧化法脱除氧离子的研究

6．1 高锰酸钾脱除溶液中氯离子的探索实验

6．1．1 反应温度对氯离子脱除率的影响

6．1．2 HCl和NaCl溶液体系脱氯效果的比较

6．1．3 煮沸时间对溶液中氯离子脱除率的影响

6．1．4 溶液中硫酸用量对氯离子脱除率的影响

6．1．5 在溶液中加入沸石对Cl-脱除率的影响

6．2 去除离子交换树脂洗脱液中氯离子的研究

6．2．1 正交实验

6．2．2 单因素实验

6．2．3 小结

7．1 结论

7．2 建议

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录