權利要求書： 1.一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的工藝，其特征在于：包括以下步驟：步驟1、同槽電解；電解槽通過陰離子交換膜分隔為陰極室與陽極室，注入含硫酸銨的2+硫酸錳水溶電解液進行電解；在電場力的牽引作用下，陰極室中的Mn 受陰極吸引，向陰極2?做定向遷移，在陰極上被還原為金屬錳單質(zhì)；陰極室中的SO4 在電滲析的作用下透過陰離2+子交換膜進入陽極室；陽極室中Mn 的則被陰離子交換膜阻隔在陽極室中，在陽極發(fā)生氧化反應生成二氧化錳。

步驟2、收集；分別將陽極生成的二氧化錳原料與陰極生成的金屬錳單質(zhì)剝離收集，將二氧化錳原料送入下一工序；

步驟3、一級跳汰分離；將二氧化錳原料經(jīng)第一跳汰機處理進行分離除雜；

步驟4、一級沉降分離；使用第一沉降分離機對原料進行固液分離，收集固態(tài)物；

步驟5、液體射流粉碎；使用射流粉碎機對原料進行粉碎；

步驟6、二級跳汰分離；使用第二跳汰機處理進行分離除雜；

步驟7、二級沉降分離；使用第二沉降分離機對原料進行固液分離；

步驟8、使用帶式過濾機對原料進行過濾；

步驟9、氣流烘干；使用氣流烘干機對原料進行烘干；

步驟10、烘干后收集；使用袋式除塵器作為收集器對原料進行收集；

步驟11、永磁除鐵；

步驟12、振動篩分；

步驟13、產(chǎn)品真空包裝；

所述步驟3中，分離后的原料送入下一工序，分離出的雜質(zhì)送至RO膜水處理系統(tǒng)；RO分離的濃水返回至電解槽陽極室內(nèi)，剩余物料直接送至步驟8作為原料；所述步驟7中，收集的固態(tài)物送入下一工序，剩余物料返回至步驟3中作為原料；所述步驟8中，收集固態(tài)物送入下一工序，剩余物質(zhì)返回至步驟5中作為原料。

2.如權利要求1所述的一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的工藝，其特征在于：所述步驟1中發(fā)生的電化學反應為：陰極室：

2+ Mn +2e→Mn

2H2O+4e→H2↑+2OH

陽極室：

3.如權利要求1所述的一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的工藝，其特征在于：所述電2+ 2解槽的陰極Mn 濃度為40g/L、(NH4)2SO4濃度為120g/L、電流密度為400A/m、pH調(diào)節(jié)至7.0、2+ 2溫度為40℃；所述電解槽的陽極Mn 濃度為40g/L、電流密度800A/m、溫度為40℃；所述步驟1的電解時間為6h。

4.一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的設備，包括電解槽(1)、第一跳汰機(2)、第一沉降分離機(3)、射流粉碎機(4)、第二跳汰機(5)、第二沉降分離機(6)、帶式過濾機(7)、氣流烘干機(8)、收集器(9)、永磁除鐵器(10)和圓振篩(11)；其特征在于：所述第一跳汰機(2)的物料入口用于投入電解槽(1)產(chǎn)生的原料；所述第一跳汰機(2)、第一沉降分離機(3)、射流粉碎機(4)、第二跳汰機(5)、第二沉降分離機(6)、帶式過濾機(7)、氣流烘干機(8)、收集器(9)、永磁除鐵器(10)、圓振篩(11)的物料出口與物料入口依次配裝連接；所述第一跳汰機(2)的物料出口與第一沉降分離機(3)的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與RO膜水處理系統(tǒng)配裝連接；所述第二沉降分離機(6)的物料出口與帶式過濾機(7)的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與第一跳汰機(2)的物料入口連接；所述帶式過濾機(7)的物料出口與氣流烘干機(8)的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與射流粉碎機(4)的物料入口配裝連接；所述電解槽(1)包括槽體、陰極室(12)、陽極室(13)、陰離子交換膜(14)、陰極板(15)和陽極板(16)；所述槽體的內(nèi)部固定連接有陰離子交換膜(14)；所述陰離子交換膜(14)將槽體分隔為體積相同的兩個空間，分別作為陰極室(12)與陽極室(13)；所述陰極板(15)放置在陰極室(12)內(nèi)，陽極板(16)放置在陽極室(13)內(nèi)，陰極板(15)與陽極板(16)分別接電源的負極與正極。

5.如權利要求4所述的一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的設備，其特征在于：所述陰極板(15)為不銹鋼電極；所述陽極板(16)為鈦基二氧化錳電極；所述陰離子交換膜(14)的選擇透過率大于92％。

6.如權利要求4所述的一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的設備，其特征在于：所述射流粉碎機(4)包括粉碎倉(41)、進料管(42)、介質(zhì)溶液進管(43)、出料管(44)、射流管(45)和均質(zhì)閥(46)；所述粉碎倉(41)為底部是圓錐形的倉體；所述進料管(42)、介質(zhì)溶液進管(43)設置在粉碎倉(41)的倉壁上，與粉碎倉(41)的內(nèi)部空腔連通；所述出料管(44)設置在粉碎倉(41)的底部，與粉碎倉(41)的內(nèi)部空腔連通；所述出料管(44)的出口端與均質(zhì)閥(46)配裝固定連接；所述射流管(45)與出料管(44)固定連通連接，且與出料管(44)之間呈四十五度夾角布置。

7.如權利要求4所述的一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的設備，其特征在于：所述第一跳汰機(2)與第二跳汰機(5)的構造相同，均為上(旁)動型隔膜跳汰機；所述第一沉降分離機(3)與第二沉降分離機(6)的構造相同，均為臥式螺旋離心機。

說明書： 一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的工藝及設備技術領域[0001] 本發(fā)明涉及冶金領域，具體涉及一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的工藝及設備。背景技術[0002] 目前生產(chǎn)錳和二氧化錳方法主要有化學法和電解法.電解法因具有設備簡單、操作安全、產(chǎn)品較純凈等諸多優(yōu)點而被廣泛采用.而電解法制備錳或二氧化錳主要是以硫酸錳或氯化錳為電解液體系。硫酸錳電解液體系電解金屬錳過程的陽極板一般采用銀、錫、銻、鉛等合金，陰極板一般采用不銹鋼板。電解二氧化錳足使二價的錳離子在陽極被氧化成二氧化錳。陽極一般采用碳棒、鈦板或鉛合金等材料，陰極板一般采用碳棒或不銹鋼。值得注意的是電解生產(chǎn)錳或二氧化錳均是單極產(chǎn)品。例如：在生產(chǎn)錳時，陰極出產(chǎn)品錳，陽極放空不用，而且能耗達到了8～10千度/t；電解生產(chǎn)二氧化錳，陽極析出二氧化錳而陰極也放空不用，電能消耗達到了2.5～3千度/t。它們生產(chǎn)中均有一極白白浪費電能，以至于能耗特別高。為此研究一種能同槽電解產(chǎn)出錳和二氧化錳的方法，具有很大應用價值。發(fā)明內(nèi)容[0003] 本發(fā)明的目的在于提供一種實現(xiàn)了電解錳二氧化錳同槽電解，設備投資少，生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟效益高；可有效回收利用在電解錳生產(chǎn)過程中放空不用的陽極，使電解錳降低成本5％左右；且生產(chǎn)的二氧化錳純度高，質(zhì)量好的同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的工藝及設備。[0004] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：[0005] 本發(fā)明的一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的工藝，包括以下步驟：[0006] 步驟1、同槽電解；電解槽通過陰離子交換膜分隔為陰極室與陽極室，注入含硫酸2+

銨的硫酸錳水溶電解液進行電解；在電場力的牽引作用下，陰極室中的Mn 受陰極吸引，向2陰極做定向遷移，在陰極上被還原為金屬錳單質(zhì)；陰極室中的S04 在電滲析的作用下透過2陰離子交換膜進入陽極室；陽極室中Mn 的則被陰離子交換膜阻隔在陽極室中，在陽極發(fā)生氧化反應生成二氧化錳。

[0007] 步驟2、收集；分別將陽極生成的二氧化錳原料與陰極生成的金屬錳單質(zhì)剝離收集，將二氧化錳原料送入下一工序；[0008] 步驟3、一級跳汰分離；將二氧化錳原料經(jīng)第一跳汰機處理進行分離除雜；[0009] 步驟4、一級沉降分離；使用第一沉降分離機對原料進行固液分離，收集固態(tài)物；[0010] 步驟5、液體射流粉碎；使用射流粉碎機對原料進行粉碎；[0011] 步驟6、二級跳汰分離；使用第二跳汰機處理進行分離除雜；[0012] 步驟7、二級沉降分離；使用第二沉降分離機對原料進行固液分離；[0013] 步驟8、使用帶式過濾機對原料進行過濾；[0014] 步驟9、氣流烘干；使用氣流烘干機對原料進行烘干；[0015] 步驟10、烘干后收集；使用袋式除塵器作為收集器對原料進行收集；[0016] 步驟11、永磁除鐵；[0017] 步驟12、振動篩分；[0018] 步驟13、產(chǎn)品真空包裝。[0019] 優(yōu)選地，上述步驟1中發(fā)生的電化學反應為：[0020] 陰極室：[0021] Mn2++2e?→Mn[0022] 2H2O+4e?→H2↑+2OH?[0023] 陽極室：[0024][0025] 優(yōu)選地，上述電解槽的陰極Mn2+濃度為40g/L、(NH4)2SO4濃度為120g/L、電流密度為2 2+

400A/m 、pH調(diào)節(jié)至7.0、溫度為40℃；上述電解槽的陽極Mn 濃度為40g/L、電流密度800A/2m、溫度為40℃；上述步驟1的電解時間為6h。

[0026] 優(yōu)選地，上述步驟3中，分離后的原料送入下一工序，分離出的雜質(zhì)送至RO膜水處理系統(tǒng)；RO分離的濃水返回至電解槽陽極室內(nèi)，剩余物料直接送至步驟8作為原料；上述步驟7中，收集的固態(tài)物送入下一工序，剩余物料返回至步驟3中作為原料；上述步驟8中，收集固態(tài)物送入下一工序，剩余物質(zhì)返回至步驟5中作為原料。[0027] 一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的設備，包括電解槽、第一跳汰機、第一沉降分離機、射流粉碎機、第二跳汰機、第二沉降分離機、帶式過濾機、氣流烘干機、收集器、永磁除鐵器和圓振篩；其中：上述第一跳汰機的物料入口用于投入電解槽產(chǎn)生的原料；上述第一跳汰機、第一沉降分離機、射流粉碎機、第二跳汰機、第二沉降分離機、帶式過濾機、氣流烘干機、收集器、永磁除鐵器、圓振篩的物料出口與物料入口依次配裝連接；上述第一跳汰機的物料出口與第一沉降分離機的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與RO膜水處理系統(tǒng)配裝連接；上述第二沉降分離機的物料出口與帶式過濾機的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與第一跳汰機的物料入口連接；上述帶式過濾機的物料出口與氣流烘干機的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與射流粉碎機的物料入口配裝連接。

[0028] 優(yōu)選地，上述電解槽包括槽體、陰極室、陽極室、陰離子交換膜、陰極板和陽極板；上述槽體的內(nèi)部固定連接有陰離子交換膜；上述陰離子交換膜將槽體分隔為體積相同的兩個空間，分別作為陰極室與陽極室；上述陰極板放置在陰極室內(nèi)，陽極板放置在陽極室內(nèi)，陰極板與陽極板分別接電源的負極與正極。

[0029] 優(yōu)選地，上述陰極板為不銹鋼電極；上述陽極板為鈦基二氧化錳電極；上述陰離子交換膜的選擇透過率大于92％。[0030] 優(yōu)選地，上述射流粉碎機包括粉碎倉、進料管、介質(zhì)溶液進管、出料管、射流管和均質(zhì)閥；上述粉碎倉為底部是圓錐形的倉體；上述進料管、介質(zhì)溶液進管設置在粉碎倉的倉壁上，與粉碎倉的內(nèi)部空腔連通；上述出料管設置在粉碎倉的底部，與粉碎倉的內(nèi)部空腔連通；上述出料管的出口端與均質(zhì)閥配裝固定連接；上述射流管與出料管固定連通連接，且與出料管之間呈四十五度夾角布置。[0031] 優(yōu)選地，上述第一跳汰機與第二跳汰機的構造相同，均為上旁動型隔膜跳汰機；上述第一沉降分離機與第二沉降分離機的構造相同，均為臥式螺旋離心機。[0032] 本發(fā)明的有益效果在于：實現(xiàn)了電解錳二氧化錳同槽電解，設備投資少，生產(chǎn)效率高，經(jīng)濟效益高；可有效回收利用在電解錳生產(chǎn)過程中放空不用的陽極，使電解錳降低成本5％左右；且生產(chǎn)的二氧化錳純度高，質(zhì)量好。

附圖說明[0033] 圖1：本發(fā)明的工藝流程圖；[0034] 圖2：本發(fā)明的連接布置示意圖；[0035] 圖3：本發(fā)明電解槽的結(jié)構示意圖；[0036] 圖4：本發(fā)明射流粉碎機的結(jié)構示意圖；[0037] 圖中：1?電解槽、2?第一跳汰機、3?第一沉降分離機、4?射流粉碎機、5?第二跳汰機、6?第二沉降分離機、7?帶式過濾機、8?氣流烘干機、9?收集器、10?永磁除鐵器、11?圓振篩、12?陰極室、13?陽極室、14?陰離子交換膜、15?陰極板、16?陽極板、41?粉碎倉、42?進料管、43?介質(zhì)溶液進管、44?出料管、45?射流管、46?均質(zhì)閥。具體實施方式[0038] 下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明：[0039] 實施例：如圖1?4所示，一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的工藝，包括以下步驟：[0040] 步驟1、同槽電解；電解槽1通過陰離子交換膜14分隔為陰極室12與陽極室13，注入2+

含硫酸銨的硫酸錳水溶電解液進行電解；在電場力的牽引作用下，陰極室12中的Mn 受陰極2吸引，向陰極做定向遷移，在陰極上被還原為金屬錳單質(zhì)；陰極室12中的S04 在電滲析的作2+用下透過陰離子交換膜14進入陽極室13；陽極室13中Mn 的則被陰離子交換膜14阻隔在陽極室13中，在陽極發(fā)生氧化反應生成二氧化錳。

[0041] 步驟2、收集；分別將陽極生成的二氧化錳原料與陰極生成的金屬錳單質(zhì)剝離收集，將二氧化錳原料送入下一工序；[0042] 步驟3、一級跳汰分離；將二氧化錳原料經(jīng)第一跳汰機2處理進行分離除雜；[0043] 步驟4、一級沉降分離；使用第一沉降分離機3對原料進行固液分離，收集固態(tài)物；[0044] 步驟5、液體射流粉碎；使用射流粉碎機4對原料進行粉碎；[0045] 步驟6、二級跳汰分離；使用第二跳汰機5處理進行分離除雜；[0046] 步驟7、二級沉降分離；使用第二沉降分離機6對原料進行固液分離；[0047] 步驟8、使用帶式過濾機7對原料進行過濾；[0048] 步驟9、氣流烘干；使用氣流烘干機8對原料進行烘干；[0049] 步驟10、烘干后收集；使用袋式除塵器作為收集器9對原料進行收集；[0050] 步驟11、永磁除鐵；[0051] 步驟12、振動篩分；[0052] 步驟13、產(chǎn)品真空包裝。[0053] 其中，上述步驟1中發(fā)生的電化學反應為：[0054] 陰極室：[0055] Mn2++2e?→Mn[0056] 2H2O+4e?→H2↑+2OH?[0057] 陽極室：[0058][0059] 其中，上述電解槽1的陰極Mn2+濃度為40g/L、(NH4)2SO4濃度為120g/L、電流密度為2 2+

400A/m 、pH調(diào)節(jié)至7.0、溫度為40℃；上述電解槽1的陽極Mn 濃度為40g/L、電流密度800A/2m、溫度為40℃；上述步驟1的電解時間為6h。

[0060] 其中，上述步驟3中，分離后的原料送入下一工序，分離出的雜質(zhì)送至RO膜水處理系統(tǒng)；RO分離的濃水返回至電解槽1陽極室13內(nèi)，剩余物料直接送至步驟8作為原料；上述步驟7中，收集的固態(tài)物送入下一工序，剩余物料返回至步驟3中作為原料；上述步驟8中，收集固態(tài)物送入下一工序，剩余物質(zhì)返回至步驟5中作為原料。[0061] 一種同槽電解生產(chǎn)電池級二氧化錳的設備，包括電解槽1、第一跳汰機2、第一沉降分離機3、射流粉碎機4、第二跳汰機5、第二沉降分離機6、帶式過濾機7、氣流烘干機8、收集器9、永磁除鐵器10和圓振篩11；其中：上述第一跳汰機2的物料入口用于投入電解槽1產(chǎn)生的原料；上述第一跳汰機2、第一沉降分離機3、射流粉碎機4、第二跳汰機5、第二沉降分離機6、帶式過濾機7、氣流烘干機8、收集器9、永磁除鐵器10、圓振篩11的物料出口與物料入口依次配裝連接；上述第一跳汰機2的物料出口與第一沉降分離機3的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與RO膜水處理系統(tǒng)配裝連接；上述第二沉降分離機6的物料出口與帶式過濾機7的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與第一跳汰機2的物料入口連接；上述帶式過濾機7的物料出口與氣流烘干機8的物料入口配裝連接，雜質(zhì)出口與射流粉碎機4的物料入口配裝連接。

[0062] 其中，上述電解槽1包括槽體、陰極室12、陽極室13、陰離子交換膜14、陰極板15和陽極板16；上述槽體的內(nèi)部固定連接有陰離子交換膜14；上述陰離子交換膜14將槽體分隔為體積相同的兩個空間，分別作為陰極室12與陽極室13；上述陰極板15放置在陰極室12內(nèi)，陽極板16放置在陽極室13內(nèi)，陰極板15與陽極板16分別接電源的負極與正極；上述陰極板15為不銹鋼電極；上述陽極板16為鈦基二氧化錳電極；上述陰離子交換膜14的選擇透過率大于92％。

[0063] 其中，上述射流粉碎機4包括粉碎倉41、進料管42、介質(zhì)溶液進管43、出料管44、射流管45和均質(zhì)閥46；上述粉碎倉41為底部是圓錐形的倉體；上述進料管42、介質(zhì)溶液進管43設置在粉碎倉41的倉壁上，與粉碎倉41的內(nèi)部空腔連通；上述出料管44設置在粉碎倉41的底部，與粉碎倉41的內(nèi)部空腔連通；上述出料管44的出口端與均質(zhì)閥46配裝固定連接；上述射流管45與出料管44固定連通連接，且與出料管44之間呈四十五度夾角布置；上述第一跳汰機2與第二跳汰機5的構造相同，均為上旁動型隔膜跳汰機；上述第一沉降分離機3與第二沉降分離機6的構造相同，均為臥式螺旋離心機。[0064] 工作時，陰極室同時也發(fā)生著析氫副反應，影響金屬錳單質(zhì)的析出，但由[0065] 于析氫副反應的過電位較高，陰極室中仍以錳單質(zhì)的還原反應為主。陽極室生成+ + 2?二氧化錳的同時水電解生成O2和H ，H與陰極室遷移至陽極室的SO4 形成H2SO4，隨著電沉積反應的進行，H2SO4的濃度越來越高，亦可從而實現(xiàn)對酸的富集回收。

[0066] 然后電解生成的金屬錳與二氧化錳分別收集，而二氧化錳經(jīng)除雜、洗滌、粉碎、固液分離、烘干、篩分包裝工藝裝備及自動化控制等措施，生產(chǎn)出符合鋰離子電池生產(chǎn)原料高品質(zhì)電解二氧化錳。[0067] 另外，鈦基二氧化錳電極的制備方法為：將鈦板與不銹鋼用氧化鋁砂布打磨光滑，將鈦板浸入到Mn(NO3)2(50％)溶液中10min，然后再放入坩堝電阻爐，控溫250℃保持10min。此過程連續(xù)重復10次，烘干，再在50mLMnSO4電解液中電解，控制水溫90℃，槽電壓2.3，電2流密度90A/m，電極間距2cm，預電解一小時，直到在電機表面生成一層二氧化錳為止。

[0068] 不銹鋼陰極的制備方法為：不銹鋼切成1.0cm×1.5cm，2.0cm×1.5cm，2.0cm×3.0cm，2.0cm×4.0cm各3塊做電解陰極板。先將電極放在堿溶液中去油并用水沖洗，再對不銹鋼表面拋光處理。拋光液組成為：85％磷酸30mL；濃硫酸10mL；聚乙二醇(相對分子量

4000)2g；葡萄糖10g。將電壓調(diào)至8，在溫度70℃下進行拋光。取出拋光的不銹鋼放入稀硫酸中浸泡lmin，然后在稀釋的水玻璃中浸泡片刻，烘干。

[0069] 關于射流粉碎機4，其通入的介質(zhì)溶液為純水，使原料在粉碎倉41內(nèi)混合均勻，然后從出料管44排出，在射流管45的一端接有高壓水流，帶動原料從出料管44內(nèi)射出，借助大的摩擦力與剪切力并將其粉碎；而均質(zhì)閥46的設置，進一步放大了剪切力，使粉碎效果更好。[0070] 最后應說明的是：以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換,凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。