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電解二氧化錳生產(chǎn)中銅含量偏高的原因分析及措施

文檔作者：丁延庚文檔來源：湘潭電化科技股份有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2022年03月19日
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化工設計通訊第４０ 卷第４ 期
Chemical Engineering Design Communications ２０１４ 年８ 月
電解二氧化錳生產(chǎn)中銅含量偏高的原因分析及措施
丁延庚
（湘潭電化科技股份有限公司，湖南湘潭　４１１１３１）
收稿日期： ２０１４‐０７‐０６
作者簡介： 丁延庚（１９６９ － ） ，男，湖南湘潭人，工程師，從事電池材料的研究與管理工作。
　　摘　要： 針對電解二氧化錳生產(chǎn)中產(chǎn)品和電解廢液中銅含量偏高的問題，分析其原因， 提出相應的改
進措施，使銅含量控制在一個較低的水平，產(chǎn)品質(zhì)量大大提高。
關(guān)鍵詞： 電解二氧化錳； 銅含量偏高； 原因分析； 改進措施
中圖分類號： TM９１１暢１４ 　　文獻標志碼：B 　　文章編號： １００３‐６４９０（２０１４）０４‐００９２‐０２
Cause and Measures of High Copper Content in Electrolyzing Manganese Dioxide Process
DING Y an‐geng
(Xiangtan Electrochemical Scientific Ltd ., Xiangtan Hunan ４１１１３１ ,China) Abstract :Analyze the cause of the high copper content in both the product and the electrolysis
waste water in the electrolyzing manganese dioxide process ,propose the improvement measures .The
copper content is controlled to a lower level ,the product quality is greatly improved . Key words : electrolyzing manganese dioxide ; high copper content ; analyze the cause ;
improvement measures
　　電解二氧化錳主要用作一次鋅錳電池的正極
活性材料， 對電解二氧化錳的質(zhì)量要求很高， 對
銅等金屬雜質(zhì)的含量一般要求在５ × １０ － ６ 以下，
因為銅等金屬雜質(zhì)容易造成電池短路而使其性能
迅速下降。隨著電池技術(shù)的發(fā)展， 無汞堿錳電池
所占比例迅速提高， 對電解二氧化錳中銅等金屬
雜質(zhì)含量要求更低， 由５ × １０ － ６ 以下降低到２ ×
１０ － ６ 以下， 甚至１ × １０ － ６ 以下。
為了適應市場的需求， 湘潭電化科技股份有
限公司于２０１２ 年新建了一條無汞堿錳電池專用
電解二氧化錳生產(chǎn)線， 運行一個月后， 單槽粗產(chǎn)
品中的銅含量達到１暢２ × １０ － ６ 以上， 電解廢液中
的銅含量達到３暢４６ × １０ － ６ 。經(jīng)過一段時間的實
驗探索改進， 我們不僅找出了粗產(chǎn)品中銅含量和
電解廢液中銅含量偏高的原因， 了解了電解液中
銅含量在裝出槽升降電流過程中的變化規(guī)律， 而
且采取了有效的改進措施使產(chǎn)品中銅含量降低到
０暢７ × １０ － ６ 以下， 保證了生產(chǎn)的正常進行， 產(chǎn)品
質(zhì)量達到國際優(yōu)質(zhì)堿性鋅錳電池的要求。
1 　銅含量偏高的原因分析
針對電解二氧化錳生產(chǎn)中單槽粗產(chǎn)品和電解
廢液中銅含量偏高的異常情況（見表１ 、表２ ） ，
公司召開專題會議， 技術(shù)品管部與分廠積極配
合， 及時查找分析原因， 其分析結(jié)果如下。
表１ 　４０４ ＃ （洗槽３ ０００ A）中銅含量數(shù)據(jù)
運行時間出口銅含量／１０ － ６ 槽底銅含量／１０ － ６
裝槽前 ３暢 ９６ ４暢 ２８ ３０ min １１暢 ４６ ８暢 ５４ ６０ min ８暢 ７１ ７暢 ７０ ２４０ min １暢 ５８ １暢 ００ 　　注： ５ d 銅含量平均值為１暢２ × １０ － ６ 。
表２ 　４０８ ＃ （未洗槽３ ０００ A）中銅含量數(shù)據(jù)
運行時間出口銅含量／１０ － ６ 槽底銅含量／１０ － ６
裝槽前 １５暢 ８２ １５暢 ８９ ３０ min １２暢 ８１ ９暢 ３０ ６０ min ８暢 １４ ９暢 ５２ ２４０ min １暢 ４９ １暢 ６５ 　　注： ５ d 銅含量平均值為１暢５ × １０ － ６ 。
（１） 出槽過程中銅陰極在缺電保護下， 與高
溫高酸電解液反應， 使電解液中銅含量遠高于正
常運行水平； 同時， 銅陰極出槽后， 表層銅呈粉
化態(tài)， 容易與電解液反應， 導致電解液中銅含量
升高。
· ９２ ·
第４ 期　丁延庚： 電解二氧化錳生產(chǎn)中銅含量偏高的原因分析及措施
（２） 銅陰極內(nèi)腐蝕漏液嚴重， 裝槽后電流從
３ ０００ A 升至６ ０００ A 的過程中， 電解液中銅含量
明顯上升； 降下時間長， 在升滿１３ ０００ A 后需正
常運行５ h 左右， 電解液中銅含量才能維持在
１暢０ × １０ － ６ 以下。由此造成該段時間產(chǎn)品銅含量
遠高于正常水平。
（３） 電解槽電壓高， 產(chǎn)品生產(chǎn)周期短， 裝槽
廢液銅含量遠高于正常水平。
2 　改進措施
據(jù)單槽粗產(chǎn)品和電解廢液中銅含量偏高原因
分析的結(jié)果， 公司一方面組織人員精細焊補漏液
嚴重的銅陰極， 另一方面組織專人進行銅含量質(zhì)
量控制和跟蹤。具體改進措施如下。
（１） 銅陰極在裝槽前用大量水沖洗干凈后凈
置， 瀝去殘液后再裝槽； 損壞嚴重的則進行修理
和更換。
（２） 降低裝槽前基體溶液中的銅含量， 把銅
含量高的電解廢液直接抽入硫酸錳廢液池， 而只
留銅含量低的廢液用于電解新裝槽， 這樣， 從根
本上降低了基體溶液中的銅含量。
（３） 把原來的從３ ０００ A 開始裝槽改為６ ０００
A 開始裝槽， 減少升電流過程中銅含量的增量。
（４） 加快停槽裝槽速度， 減少停槽后極板在
電解液中的停留時間。
3 　改進效果
采取上述改進措施后， 從２０１３ 年１ 月１７ 日
開始， 公司無汞堿錳電池專用電解二氧化錳產(chǎn)品
中銅含量全部控制在０暢７ × １０ － ６ 以下， 大部分電
解二氧化錳產(chǎn)品中銅含量降至０暢６ × １０ － ６ 以下，
見表３ 、表４ 。
表３ 　改進后４０４ ＃ （洗槽３ ０００ A）中銅含量數(shù)據(jù)
運行時間出口銅含量／１０ － ６ 槽底銅含量／１０ － ６
裝槽前 ６暢 ６６ ５暢 ９７ ３０ min ８暢 ４２ ９暢 ５７ ６０ min ６暢 ０６ ６暢 ５６ ２４０ min ０暢 ５２ ０暢 ５７ 　　注： ５ d 銅含量平均值為０暢６ × １０ － ６ 。
表４ 　改進后４０８ ＃ （未洗槽３ ０００ A）中銅含量數(shù)據(jù)
運行時間出口銅含量／１０ － ６ 槽底銅含量／１０ － ６
裝槽前 ７暢 ３１ ４暢 ３８ ３０ min ８暢 ６７ ７暢 ３２ ６０ min ７暢 ０２ ７暢 ３３ ２４０ min ０暢 ５１ ０暢 ５５ 　　注： ５ d 銅含量平均值為０暢５ × １０ － ６ 。
4 　結(jié)束語
作為鋅錳電池正極活性材料的電解二氧化
錳， 對銅等金屬雜質(zhì)的含量要求很低； 無汞堿錳
電池專用電解二氧化錳， 對銅等金屬雜質(zhì)的含量
要求更低， 一般要求控制在２ × １０ － ６ 以下， 甚至
１ × １０ － ６ 以下。導致電解二氧化錳生產(chǎn)中單槽粗
產(chǎn)品和電解廢液中銅含量偏高的因素較多， 無論
是技術(shù)人員、管理人員， 還是操作人員， 只要我
們在日常生產(chǎn)中多觀察、多分析， 就會快速、準
確地作出判斷， 然后采取有效的措施， 為裝置的
運行贏得時間， 并提高產(chǎn)品質(zhì)量。
參考文獻：
［１］ 李同慶， 王金良， 王益波．無汞堿錳電池專用EMD ［J］ ．
電池， １９９８ ， ２８ （６） ： ２６３ ～ ２６７ ．
［２］ 王金良， 黎鳳鳴．堿性鋅錳電池內(nèi)部短路的探討［J］ ． 電
池工業(yè)， ２００２ ， ７ （S１） ： １０１ ～ １０５ ．
［３］ 王金良． 再談堿性鋅錳電池的無汞化［J］ ． 電池工業(yè)，
２０００ ， ５ （３） ： ９９ ～ １０４ ．
［４］ 吳雪平． 堿性鋅錳電池性能改善實例［J］ ． 電池工業(yè)，
２０００ ， ５ （３） ： １２０ ～ １２４ ．
（上接第８５ 頁）
進行卸料作業(yè)。據(jù)工藝要求， 催化劑３ ～ ４ a 需
更換一次， 卸料大約需要２ d 。改造后， 無法直
接從卸料口進行卸料作業(yè)， 需要將變換爐上部封
頭打開， 然后用真空泵抽取， 卸料需要４ d 左
右， 速度雖然較慢， 但是在時間充裕的檢修期
間， 它對整個工期的影響可以忽略。
改造后， 從變換爐運行半年的情況來看， 現(xiàn)
場經(jīng)過檢測， 漏點已經(jīng)徹底消除， 而且切除卸料
口接管后， 不存在盲區(qū)， 使得工藝氣冷凝液不會
在此處富集， 消除了內(nèi)部腐蝕的隱患； 原來增設
的伴熱管也徹底去除， 節(jié)省了蒸汽。
從工藝角度來看， 卸料口接管改造后， 對變
換爐系統(tǒng)的各工藝參數(shù)均無影響， 操作更加穩(wěn)
定， 更有利于長周期運行。
從經(jīng)濟效益來看， 此次卸料口接管的裂紋一
旦造成事故， 給變換爐及其配套設施帶來的直接
損失就已經(jīng)很嚴重， 長時間停產(chǎn)則會造成更大的
經(jīng)濟損失。所以， 卸料口接管改造是及時而且很
有必要的。
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