湿法冶炼废旧锌锰干电池回收工艺研究(8)
表3.2.1 不同种类酸的浸取结果
项目 碳包重m1/g 产物重m1/g 滤渣重m1/g 浸取率G/%
1:1硫酸 4.45 3.61 1.63 61.4
1:1盐酸 4.45 4.76 0.67 81
实验所用酸的体积都是40ml，浓度都是1:1，按照实验的反应方程式，一摩尔MnO2完全反应所需盐酸和硫酸的摩尔数是一样，如果换算成摩尔浓度的话，硫酸的摩尔浓度还要比盐酸的大（即H2SO4的摩尔数比HCl的摩尔数多，）离子浓度是两倍多，理论上应该硫酸比盐酸浸取效果好，但是实际上却相反。可能的原因是浓硫酸中电离出来的氢离子并不多，而盐酸是完全电离的。
另外，对于所得的产物MnCO3，硫酸浸取的颜色是土黄色，盐酸是米白色（空气中晾干时被氧化的），可能的原因是浓硫酸具有强氧化性，而还原出来的2价Mn2+很不稳定，其中有一部分被氧化成4价Mn4+ ，而4价锰盐的颜色确实很深，所以才造成这种结果。其产品图片如下：
图3.2.1 不同种类酸的浸取结果
如上图所示，左图为盐酸浸取所得碳酸锰，右图为硫酸浸取所得碳酸锰
再者考虑到盐酸的价格（浓盐酸每吨200元人民币）比工业用浓硫酸的价格（每吨480元人民币）便宜，所以看上去盐酸更合适。但是有一个重要的问题摆在面前：硫酸溶解碳包产生的是氧气，而盐酸浸取则产生的是有剧毒的Cl2，所以更好的办法是找到替代这些酸的试剂或者是其它方法。
3.2.2 酸的浓度影响
本实验取三种浓度的酸来探讨酸的浓度对浸取率的影响，
浸取率的计算公式：G=m2*M2/(m1*M1)*100%
式中 G——浸取率；
M2——MnO2的相对分子质量，87g/mol；
M1——MnCO3的相对分子质量，115g/mol；
结果如下表所示：
不同浓度盐酸的浸取效果：
表3.2.2-1 不同浓度浓盐酸的浸取结果
项目 碳包重m1/g 产物重m2/g 滤渣重m3/g 浸取率G/%
浓盐酸
1:1的盐酸
1:2的盐酸
图3.2.2-1 不同浓度浓盐酸的浸取结果
从表和图中都可以看出1:1的盐酸的浸取率是最高的。
不同浓度硫酸的浸取效果：
表3.2.2-2 不同浓度浓硫酸的浸取结果
项目 碳包重m1/g 产物重m2/g 滤渣重m3/g 浸取率G/%
浓硫酸
1:1的硫酸
1:2的硫酸
图3.2.2-2 不同浓度浓硫酸的浸取结果
对于硫酸而言，虽然其浸取率不如盐酸，但是从实验结果也可看出并不是酸的浓度越高回收率最高，最好的浸取率也是1:1的硫酸。
另外本次实验尝试用3mol/L的硫酸来浸取碳包，其他工序不变，发现同样能得到白色粉末，索性就做了一组对比实验，发现还是有规律的。由于时间关系没有仔细分析其成分，实验所得产品如下表所示：
表3.2.2-3 不同体积稀硫酸的浸取结果
硫酸体积/mL 碳包重m1/g 产物重m2/g 滤渣重m3/g
30 7
3.2.3 3%的H2O2添加与否的影响