锰产业技术及应用

锰在国民经济中具有重要的战略意义，锰及其化合物广泛应用于国民经济的各个领域。但国内外有关锰产业技术方面的著作较少。本书与《储能材料——基础与应用》、《钒产业技术及应用》、《锌产业技术及应用》配套，作者为锰锌钒产业技术协同创新中心的核心成员。 

本书详细介绍了锰及其化合物的生产实践、锰系材料的深加工和制品的生产工艺。本书的具体内容包括电解金属锰的生产工艺，化学二氧化锰、四氧化三锰、硫酸锰、氯化锰、碳酸锰、硝酸锰、高锰酸钾的生产工艺，锰粉、高炉锰铁、电炉高碳锰铁、硅锰合金、氮化锰的生产工艺，电解二氧化锰（EMD）的生产工艺和国内外产业发展状况。本书还根据国内外科技的发展和市场的需求，介绍了锰基能源材料（主要是锰基锂离子电池和锰基水系电池）、锰资源综合利用和锰产业环境保护方面的知识。本书可供冶金工业、化学工业、能源工业的从业人员作为技术参考书使用，也可供开设相关专业的高等院校作为教学参考用书。

陈上，吉首大学，副教授，浙江大学博士，副教授，硕士研究生导师，吉首大学化学化工学院教师。现主要从事高分子合成、矿物加工及资源综合利用方面的研究。

第1章导论

1.1锰资源分布001

1.1.1世界锰资源情况001

1.1.2国内锰资源情况001

1.2锰的性质002

1.2.1金属锰002

1.2.2锰的氧化物003

1.3锰的用途004

1.3.1锰在钢铁工业中的应用004

1.3.2锰在有色冶金业中的应用004

1.3.3锰在电子工业中的应用005

1.3.4锰在建筑材料中的应用005

1.3.5锰在农业中的应用005

1.3.6锰在净化水方面的应用005

参考文献006

第2章电解金属锰

2.1概述007

2.1.1电解金属锰生产的发展与现状007

2.1.2我国电解锰出口量的变化011

2.1.3国内电解锰的消费量012

2.2电解金属锰生产工艺流程与原材料要求012

2.3锰矿浸出014

2.3.1菱锰矿的浸出014

2.3.2软锰矿的浸出016

2.4锰浸出液的净化除铁019

2.4.1水解净化的pH值019

2.4.2水解净化使用的氧化剂021

2.4.3水解净化除铁021

2.5锰浸出液净化除重金属022

2.5.1硫化沉淀法除重金属理论分析022

2.5.2硫化净化除重金属023

2.6金属锰电解的工业生产024

2.6.1电解液成分与电解技术条件025

2.6.2电解操作025

2.6.3电解锰的后处理027

2.6.4槽液温度管理028

2.7电解金属锰主要技术指标计算方法029

2.8影响电解金属锰生产的主要因素030

2.9锰的无硒电解研究030

2.10电解金属锰产品标准032

2.10.11982年颁布的电解锰国家标准033

2.10.21993年颁布的黑色冶金行业标准《电解金属锰》033

2.10.32003年颁布的电解锰冶金行业标准034

2.10.42015年颁布的电解金属锰行业标准035

2.11电解金属锰生产趋势035

参考文献036

第3章锰主要化合物的生产

3.1化学二氧化锰038

3.1.1化学二氧化锰的生产方法038

3.1.2化学二氧化锰的质量标准040

3.1.3活化二氧化锰040

3.2四氧化三锰043

3.2.1概述043

3.2.2四氧化三锰的生产方法043

3.2.3四氧化三锰的质量标准044

3.3硫酸锰045

3.3.1硫酸锰的性质与用途045

3.3.2工业级硫酸锰的生产045

3.3.3饲料级硫酸锰的生产045

3.3.4电池级硫酸锰的生产046

3.3.5硫酸锰的质量标准047

3.4氯化锰047

3.4.1氯化锰的性质与用途047

3.4.2氯化锰的生产048

3.4.3氯化锰的质量标准048

3.5碳酸锰049

3.5.1碳酸锰的性质与用途049

3.5.2碳酸锰的生产049

3.5.3碳酸锰的质量标准051

3.6硝酸锰052

3.6.1硝酸锰的性质与用途052

3.6.2硝酸锰的生产052

3.6.3硝酸锰的质量标准052

3.7高锰酸钾052

3.7.1高锰酸钾的性质与用途052

3.7.2高锰酸钾的生产052

3.7.3高锰酸钾的质量标准054

参考文献055

第4章锰粉及锰系合金的生产

4.1锰粉的生产技术057

4.1.1锰粉的生产方法057

4.1.2锰粉的质量标准059

4.2高炉锰铁的生产方法059

4.2.1高炉锰铁的用途059

4.2.2高炉锰铁冶炼用原料060

4.3电炉高碳锰铁的生产061

4.3.1电炉高碳锰铁的牌号及用途061

4.3.2电炉法高碳锰铁的冶炼原理061

4.3.3电炉高碳锰铁冶炼用的原料062

4.3.4电炉高碳锰铁冶炼工艺操作063

4.4硅锰合金064

4.4.1硅锰合金的用途及牌号064

4.4.2硅锰合金冶炼原理065

4.4.3硅锰合金冶炼的原料066

4.4.4硅锰合金冶炼工艺操作066

4.5氮化锰的生产067

4.5.1氮化锰的用途067

4.5.2氮化锰的生产方法068

4.5.3氮化锰的质量标准069

参考文献069

第5章电解二氧化锰

5.1概述070

5.1.1二氧化锰种类070

5.1.2二氧化锰的用途071

5.1.3二氧化锰的制备方法073

5.2电解二氧化锰（EMD）的发展历程073

5.3国内外电解二氧化锰生产状况与进出口状况074

5.4电解二氧化锰生产工艺简述075

5.5无汞碱性电解二氧化锰特点077

5.6电解二氧化锰的掺杂改性079

5.7电解二氧化锰生产方法及工艺081

5.7.1常规EMD生产工艺081

5.7.2悬浮电解法（SBP）生产EMD工艺087

5.7.3EMD制备的改进技术091

5.7.4影响EMD生产的主要因素093

5.7.5EMD工业生产实例099

5.7.6EMD产品相关标准102

5.7.7EMD生产危险有害因素相关事项及措施104

5.8金属和二氧化锰同槽电解106

5.8.1Mn-MnO2同槽电解生产试验研究106

5.8.2Zn-MnO2同槽电解工业生产试验研究113

5.8.3Cu-MnO2同槽电解半工业试验研究115

5.9电解二氧化锰市场回顾、生产期望与发展前景117

参考文献117

第6章锰基能源材料

6.1锰基锂离子电池材料120

6.1.1LiMn2O4材料120

6.1.2LiNi0.5Mn1.5O4材料122

6.1.3富锂锰基正极材料124

6.2锰基水系电池材料129

6.2.1MnO2129

6.2.2LiMn2O4130

6.2.3Na0.44MnO2130

6.2.4KxMnO2131

6.2.5ZnMn2O4131

参考文献132

第7章锰资源高效循环利用

7.1低品位锰矿的富集136

7.1.1锰矿石的重选136

7.1.2锰矿磁选137

7.2电解锰渣的利用142

7.2.1电解锰渣的性质特点142

7.2.2电解锰渣的环境危害143

7.2.3电解锰渣的利用143

7.3电解锰阳极泥的利用147

7.3.1阳极泥的产生机理分析147

7.3.2阳极泥的综合利用147

7.4电解二氧化锰矿渣的利用149

7.5锰冶金炉渣的综合利用150

7.5.1锰冶金炉渣综合利用情况150

7.5.2锰冶金炉渣直接回收利用150

7.6锰锌循环生产技术151

参考文献152

第8章锰冶金生产过程的环境保护

8.1概述154

8.2锰冶炼企业“三废”的产生154

8.2.1废气的产生及排放154

8.2.2废水排放155

8.2.3固体废物的排放156

8.3锰冶金废气治理156

8.3.1锰铁高炉煤气净化156

8.3.2全封闭还原电炉烟气净化156

8.3.3半封闭还原电炉烟气净化158

8.3.4焙烧窑（炉）烟气净化158

8.3.5锰合金工业煤气的回收利用158

8.4锰冶金工业废水治理161

8.4.1电解金属锰生产的废水治理161

8.4.2电解二氧化锰废水的治理163

8.4.3锰业废水治理的技术及研究现状164

8.4.4炉气洗涤水的治理167

8.5锰冶金工业固体废物处理技术168

8.5.1锰及锰合金炉渣化学成分及物理性质169

8.5.2炉渣治理方法169

参考文献170

 

锰在国民经济中具有重要的战略意义，锰及其化合物广泛应用于国民经济的各个领域。近年来对于锰和其他传统锰化合物的应用研究上有一些新的进展，在工业化生产上也有新技术的应用。本书详细介绍了锰及其化合物的生产实践、锰系材料的深加工；结合近年来锰基新能源材料的日趋广泛应用以及业界的快速研发进展，介绍了锰基新能源材料的基础知识和最新进展。另外在我国日趋关注环境保护的大环境下，锰产业中实施清洁生产的目标成了保持行业可持续发展的重要条件，为此本书有专门章节介绍锰资源的综合利用和锰产业环境保护。本书编撰的初衷是既为锰产业入门者提供较全面的基础知识介绍，也为高级锰产业技术人员提供较系统的锰产业相关新技术发展动态，希望能为读者提供有用的行业信息。

本书由从事锰产业研究、生产、设计与教学的专家教授编写。本书的编写人员为：第1章吴显明；第2章陈上；第3章张帆；第4章吴显明；第5章陈上；第6章吴贤文；第7章吴显明；第8章张帆。在本书的编写过程中，得到了湖南省2011计划锰锌钒产业技术协同创新中心、吉首大学化学国家实验教学示范中心、吉首大学的领导以及相关专家的大力支持，在此一并表示感谢。

由于编者水平有限，时间仓促，书中难免有不足与疏漏之处，敬请广大读者批评指正。

编者

2019年5月