[科普中国]-电解金属锰

电解金属锰是用锰矿石经酸浸出获得锰盐，再送电解槽电解析出的单质金属。外观似铁，呈不规则片状，质坚而脆，一面光亮，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，可分解水而放出氢气。1

基本情况金属锰的提炼方式主要有热法（火法）和电解法（湿法）两种，热法生产（金属锰）纯度不超过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。电解法生产已成为金属锰生产的主要方式，方程式为：Mn+H2O(热)=Mn（OH）2+H2↑

锰在放电序中位于氢之前，故易溶于酸，甚至醋酸也能使它溶解而放出氢气，同时生成Mn2+离子。

Mn+2HCl=MnCl2+H2↑

Mn+H2SO4（稀）=MnSO4+H2↑

3Mn+8HNO3（稀）=3Mn（NO3）2+2NO↑+4H2O

生产工艺我国电解金属锰生产主要以99.7%的产品为主（现大部分厂家实际已达到99.8%以上），只有少数几个厂家生产99.9%的产品（因99.9%的产品市场需求量较小，但很多企业在作可行性研究报告时都号称生产99.9%的），主要原材料为氧化锰矿和碳酸锰矿两大类，除前工序制液方式不尽相同外，电解生产工艺基本相同。

碳酸锰矿是直接利用硫酸与碳酸锰化合反应制取硫酸锰溶液，再通过中和、净化、过滤等一系列工艺制备为电解液，经加入添加剂如二氧化硒、亚硫酸铵等即可进入电解槽进行电解；利用二氧化锰生产电解锰的工艺与用碳酸锰生产工艺有所差别，主要是二氧化锰在一般条件下不与硫酸反应，必须经处理为二价锰后再与硫酸反应制备硫酸锰溶液，其处理方法一般为焙烧法，是将二氧化锰与还原性物质（一般为煤炭）共同混合后密闭加热，在一定温度下将四价锰还原为二价锰，粉碎后与硫酸反应，这种方法称为焙烧法；另一种方法是称为两矿法的，即是用二氧化锰矿粉和硫铁矿在硫酸作用下发生氧化还原反应来制备硫酸锰。不过这两种方法由于成本较高，业内基本不与采用，其中，焙烧法较之于两矿法更为普遍，但由于很多的焙烧生产厂使用的焙烧炉是简单易制但能耗较高污染较大的反射炉，前几年，国家发改委已明令取缔反射炉用于生产电解锰生产工艺。

废水治理目前，我国电解金属锰生产能力达到30万吨/年，每吨电解金属锰生产耗用新水近200t，一年将产生废水6000万吨，因电解金属锰生产厂主要集中在湖南湘西自治州、怀化市、湘潭市，重庆市秀山县、西阳县，四川省都江堰市、阿坝藏族自治州；贵州省松桃、玉屏、凯里、镇远、岑巩等地县，因而其废水的90%进入长江水系。电解废水中主要是悬浮物锰离子，六价铬严重超过国家规定的排放标准，不采取措施不允许排放。

（1）实行清浊分流、冷却水循环使用，减少废水量

电解金属锰生产用水中90%是冷却用水，使用后和污水混排，使得污水量很大。我国贵州大龙锰业率先实施清浊分流、冷却水循环使用，减少了总用水量和总排放量，获得了较好效果。

（2）改进工艺降低重铬酸钾的用量

在电解工艺中，为了防止产品氧化以利贮存和运输，采取钝化工艺，钝化剂多数是采用重铬酸钾。

（3）回收利用废水中的有用物质

1）MnSO4、（NH4）2SO4的回收利用。固液分离设备压滤机设嚣洗渣装置，回收渣中MnSO4、（NH4）2SO4，因1号清水池中的水主要含有MnSO4、（NH4）2SO4、SeO2，用1号清水槽的水洗渣提高浓度后进入化合制液（因不加温浸出生产工艺中，每生产1t电解金属锰制液需补充1~1.2m3新水)，这样废水中的有效成分均加以利用。

2）含铬废水的治理与利用。2号钝化槽重铬酸钾溶液（配制浓度为3%~5%）使用一段时间需要清理，含铬废水就要排放，3号清水槽工作一段时问Cr6+升高到一定浓度也得更换排放，这部分废水必须进行处理。2

应用电解锰的纯度很高，它的作用是增加合金属材料的硬度，应用最广的有锰铜合金、锰铝合金，锰在这些合金中能提高合金的强度、韧性、耐磨性和耐腐蚀性。

应用领域锰及锰合金是钢铁工业、铝合金工业、磁性材料工业、化学工业等不可缺少的重要原料之一。

锰是冶炼工业中不可缺少的添加剂，电解锰加工成粉状后是生产四氧化三锰的主要原料，电子工业广泛使用的磁性材料原件就是用四氧化三锰生产的，电子工业、冶金工业和航空航天工业都需要电解金属锰。随着科学技术的不断发展和生产力水平的不断提高，电解金属锰由于它的高纯度、低杂质特点，现已成功而广泛地运用于钢铁冶炼、有色冶金、电子技术、化学工业、环境保护、食品卫生、电焊条业、航天工业等各个领域，

国内电解锰情况电解金属锰生产技术现状，电解金属锰(以下简称为：电解锰)生产企业主要集中在中国和南非。南非金属锰公司(MMC)生产规模为4.3万t/a，以优质的软锰矿为原料，采用还原焙烧→H2SO4浸出→氧化除铁→硫化沉淀除重金属→电解工艺，生产Mn≥99.9%的无硒高纯电解锰产。3

在我国的电解锰产业中，湖南、贵州、重庆交界的锰三角是当仁不让的集中地，

由于开发早和发展快，锰矿在秀山、松桃已经供应紧张，再加上当地政府重复征收资源补偿费、出县要收几十元/吨，矿石价格占到电解锰成本的1/3。重庆、松桃、湘西的矿山都存在乱采乱挖的现象，几万吨储量只剩一半，而且资源回收率很低，只有50%左右，开采中采富弃贫现象严重，矿石品位从19%下降至16%。但广西的矿石供应丰富，大新的储量有一亿吨，够几十年使用。

价格影响因素电解锰的价格主要受供求关系，电力及原料的影响。由于电解锰生产厂商普遍集中在南方，这里通常靠水利发电，因此丰水季和枯水季对电力影响颇大，与电解锰的生产也相关紧密。通常每年4~10月份雨水充足，电力情况较好，生产比较正常。其它月份由于雨量降低导致电力紧张，工厂产量也会相应减少。

本词条内容贡献者为:

李雪梅 - 副教授 - 西南大学