废旧锌锰干电池中锰的回收和碳酸锰的制备
毕业论文关键词：锌锰干电池 回收 碳酸锰 34896
Recovery of waste manganese in zinc-manganese dry cell and the preparation of manganese carbonate
Abstract：A variety of methods about recovery of manganese in waste zinc-manganese dry cell and the principle of preparation of manganese were studied and explored using one way.
Keywords: zinc-manganese dry cell, recovery, manganese carbonate
1.前言：
随着锌锰电池生产和使用的逐年递增，对于废旧锌锰电池的回收和处理引起了人们的很大关注，由于废锌锰电池中含有铜、汞、锌、镉、锰等重金属，对大自然和人类都会产生极大危害。一块一号的电池如果不处理就随意丢弃在田地里会使1立方米的土壤永久的失去农用价值，一颗纽扣电池能够使600吨的水受到严重污染[1]，所以，回收利用废旧锌锰电池能够实现锌、锰等金属资源的再生利用。文献[2]报道，我国每年大约报废锌锰电池60万吨，若能全部回收，则可再生锌8.4万吨、锰13.2万吨、铜1.68万吨，其回收价值是很可观的。
锌锰干电池的结构是将金属锌片挤压成圆筒形状来作为电池的负极兼容器，将天然锰矿（主要是二氧化锰）、固体氯化铵、石墨、乙炔黑等成分按一定比例混合,再加一定量的电解液压制成炭包。在炭包外面包上一周棉纸之后在中间插上炭棒,再在炭棒头上装上铜帽,作为电池的正极。将氯化锌、氯化铵的水溶液作为电解质,再加入淀粉,经过加温糊化、凝固使达到不流动的目的[3]。
其中锰存在于炭包中，炭包的配方略有不同，而且主要成分的含量也存在差异，文献[4]报道了炭包的三种配方，其成分含量如下面表1：
表1 炭包主要成分的百分含量（%）
成分 天然锰矿 NH4Cl 乙炔黑 石墨粉 外加电液
配 一 70 11.2 0 30 12
二 80 11.2 0 20 12
方 三 85 15 10 5 3
很显然，锰的化合物（主要是MnO2）才是炭包的主要组成部分。
碳酸锰外观为无定形亮白棕色粉末或玫瑰色的三角晶系菱形晶体，可作为制造电信器材软磁铁氧体、制造其他锰盐和合成二氧化锰的原料，也可用作清漆的颜料、涂料、瓷釉和脱硫的氧化剂，同时也用作肥料和饲料添加剂并同时用于电焊条辅料、医药等，亦可用作生产电解金属锰的原料[5]。
本文研究了以干电池中的二氧化锰为原料制备碳酸锰。碳酸锰的制备工艺流程如图1所示，将预处理过的黑粉高温灼烧后，用硫酸和双氧水浸出锰再除去铁等杂质，通过硫酸锰与碳酸钠进行复分解来制备碳酸锰。
图1 复分解法生产碳酸锰流程
由于本实验主要探究了解碳酸锰制备原理和方法，遂本实验直接采用实验室现有的纯的氧化锰和二氧化锰来代替灼烧后的含杂质的二氧化锰和氧化锰来进行后续实验。