Nghiên cứu chế tạo MnO2 điện giải từ quặng pyrolusit Tuyên Quang, làm nguyên liệu sản xuất pin khô Mn - Zn

Bài viết là kết quả nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện phân dung dịch MnSO4 - H2SO4 để chế tạo MnO2 điện giải như: nồng độ MnSO4, nồng độ H2SO4, mật độ dòng điện anot, thời gian điện phân đến hiệu suất quá trình điện phân dung dịch MnSO4.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu chế tạo MnO2 điện giải từ quặng pyrolusit Tuyên Quang, làm nguyên liệu sản xuất pin khô Mn - Zn TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MnO2 ĐIỆN GIẢI TỪ QUẶNG PYROLUSIT TUYÊN QUANG, LÀM NGUYÊN LIỆU SẢN XUẤT PIN KHÔ Mn - Zn Nguyễn Mạnh Tiến1*, Trần Thị Sáu2 1 Phòng Khoa học , Công nghệ và Đảm bảo chất lượng giáo dục 2 Khoa Kỹ thuật Phân tích *Email: manhtien25@gmail.com ABSTRACT Tuyen Quang pyrolusite ore containing 71.24% MnO 2 was calcined to form MnO, then dissolve MnO by H2SO4. The solution obtained after dissolution is purified to separate iron and prepare the solution to be a raw material for electrolysis. When electrolysis uses titanium anode and cathode electrodes, solution MnSO4 - H2SO4 for electrolysis: MnSO4 ~ 200 g/l, Fe3+ 0.002 g/l, H2SO4 0.01 g/l. Appropriate conditions of the electrolysis of the solution MnSO 4 - H2SO4: concentration MnSO4 200 g/l, concentration H2SO4 49 g/l, density of anode current 1.0 A/dm 2, electrolysis temperature 90 oC, when the electrolysis time is 2 hours the current efficiency of MnO 2 ~ 100%. In the study, electrolyte MnO2 size 5 - 25 nm, structure γ - MnO2, containing 99.99% MnO2. Keywords: electrolyte MnO2, Tuyen Quang pyrolusite, electrolysis. 1. GIỚI THIỆU 2MnO2 + C = 2MnO + CO2↑ [1] Hiện nay nhu cầu mangan đioxit điện giải dùng Sản phẩm thu được sau nung để nguội sau đó cho sản xuất pin trên thế giới cũng như ở Việt được hòa tách MnO trong dung dịch H2SO4, theo Nam là khá lớn. Hàng năm Việt Nam phải nhập phản ứng [2]: cỡ hàng nghìn tấn mangan đioxit điện giải để trộn MnO + H2SO4 = MnSO4 + H2O [2] lẫn với tinh quặng mangan đioxit thiên nhiên (pyrolusit) phục vụ cho sản xuất pin. Việt Nam là Dung dịch MnSO4 - H2SO4 thu được sau hòa nước giàu khoáng sản mangan, đứng hàng thứ tách được tinh chế để tách sắt và pha chế để làm tám trên thế giới với trữ lượng khoảng 5 triệu tấn. nguyên liệu cho quá trình điện phân. Dung dịch MnSO4 - H2SO4 có nồng độ và thể tích xác định Khoáng sản mangan ở Việt Nam chủ yếu là được đun nóng ở bể ổn nhiệt đến nhiệt độ cần khoáng pyrolusit (MnO2 thiên nhiên) ở Lũng khảo sát. Khi dung dịch đã được đun nóng đến Luông, Roỏng Tháy, Bản Khuông (tỉnh Cao nhiệt độ cần khảo sát thì nhúng hai điện cực anot Bằng), Hát Pan, Nộc Cu (Cao Bằng), Phiềng và catot vào dung dịch điện phân. Phần điện cực Lang, Thượng Giáp (Tuyên Quang)…., có hàm được nhúng vào dung dịch điện phân có diện tích lượng MnO2 tương đối cao, trữ lượng lớn là là 80 x 125 (mm) hay tương ứng với 1 dm2, nguồn nguyên liệu dồi dào để sản xuất MnO2 điện khoảng cách 2 điện cực là 30 mm, sau đó nối giải. Chính vì vậy, chúng tôi đặt vấn đề “Nghiên nguồn điện l chiều với hai điện cực. Khi điều cứu chế tạo MnO2 điện giải từ quặng pyrolusit chỉnh được dòng điện thích hợp thì trên anot và Tuyên Quang, làm nguyên liệu sản xuất pin khô catot sẽ xảy ra các phản ứng sau: Mn - Zn ”. Mục tiêu nghiên cứu là chế tạo được MnO2 điện giải có hàm lượng ≥ 99,99% MnO2. Ở anot (cực +): Nội dung của bài báo là kết quả nghiên cứu các Mn2+ + 2H2O – 2e → MnO2↓ + 4H+ [3] yếu tố ảnh hưởng đến quá trình điện phân dung Ở catot (cực -): dịch MnSO4 - H2SO4 để chế tạo MnO2 điện giải như: nồng độ MnSO4, nồng độ H2SO4, mật độ 2H+ + 2e → H2↑ [4] dòng điện anot, thời gian điện phân đến hiệu suất Phản ứng tổng quát: quá trình điện phân dung dịch MnSO4. MnSO4 + 2H2O → MnO2↓ + H2↑ + H2SO4 [5] 2. THỰC NGHIỆM Khi điện phân đã đạt được khoảng thời gian Quặng pyrolusit Tuyên Quang được tiến hành cần thiết thì ngắt nguồn điện. Sản phẩm MnO2 nung khi đó MnO2 sẽ bị khử về MnO theo phản điện giải bám trên điện cực anot được tách ra ứng sau: ngâm trong nước và đun nóng để tách H2SO4 và ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 1 NĂM 2020 10 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ MnSO4, sau đó tiến hành rửa nhiều lần bằng nước MnSO4 sau tinh chế, mặt khác có thể tránh được cho đến khi nước rửa trung tính. Sấy sản phẩm hiện tượng kết tinh của MnSO4. MnO2 điện giải ở 90 - 100 °C trong thời gian 2 giờ. 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ H2SO4 Cân để xác định lượng Mn ...