ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЕ ИЗВЛЕЧЕНИЕ ПОРОШКА ЦИНКА И ДИОКСИДА МАРГАНЦА  В СЕРНОКИСЛОМ ЭЛЕКТРОЛИТЕ ВЫЩЕЛАЧИВАНИЯ

Г. Г. Печенова; А. А. Черник

Г. Г. Печенова Белорусский государственный технологический университет
А. А. Черник Белорусский государственный технологический университет

Ключевые слова: марганцево-цинковые источники тока, электрохимическое извлечение цинка из водных растворов, цинк, марганец, ЭДМ-2

Аннотация

В работе изложены результаты исследования электрохимического способа одновременного извлечения порошка цинка на катоде и диоксида марганца, в виде ЭДМ-2, на аноде, путем растворения отработанной активной массы марганцево-цинковых химических источников тока в растворе 10 % серной кислоты. Данный технологический процесс позволит одновременно получать готовые продукты, которые будут вторично использоваться в производстве первичных марганцево-цинковых химических источниках тока. Преимуществом этого способа является получение диоксида марганца марка ЭДМ-2 и порошка цинка высокого качества. Электролиз растворов серной 10 % кислоты проводился при плотности тока 20 А/дм² в течении двух часов с интенсивным перемешиванием. Входе процесса электролиза в сернокислом с щелочной (1) и солевой (2) активной массой электролите контролировалась концентрация ионов цинка Zn²⁺ и выход по току цинка. Так же были получены зависимости концентрации, выхода по току и удельные затраты электроэнергии от времени электролиза, и выхода по току от концентрации, которые показали, что с увеличением времени электролиза выход по току порошка цинка снижается от 27% до 5%, так как уменьшается концентрация ионом по ионам цинка Zn²⁺ от 20,7 до 18 г/дм³, но при этом возрастают удельные затраты электроэнергии от времени электролиза. Рассмотрены размеры зерен диоксида марганца и порошка цинка на электронном микроскопе, данные которые показали, что полученный диоксид марганца имеет размер зерен 6-7 мкм, что соответствует ЭДМ-2, а порошок цинка имеет размер 20-30 мкм, и обладает высокими антикоррозионными свойствами.

Литература

Ivanova, N.P. Chemical current sources. Laboratory workshop: educational method. manual for students of specialty 1-48 01 04 “Technology of electrochemical production” / N.P. Ivanova, I.M. Zharsky, V.V. Zhilinsky. – Minsk: BSTU, 2010. – 218 p.

Method for recycling waste chemical power sources: Pat. 2164955 Russian Federation, IPC C22B 7/00, C22B 19/00, C22B 47/00 / A. N. Ptitsyn, L. I. Galkova, V. V. Ledviy, S. V. Skopov; applicant JSC Elizavetinsky Experimental Plant – No. 99115669/02; application 07/14/19; publ. 04/10/20 // Federal Service for Intellectual Property. – 2020. – N 11.

Method of recycling used chemical current sources of the manganese-zinc system: Pat. 2734205 Russian Federation, IPC C22B 7/00, B09B 3/00, C22B 19/30, C22B 3/08, C22B 47/00 / P. A. Zimovets; applicant Zimovets P.A. – N 2020114846; application 04/27/20; publ. 13.10.20 // Federal Service for Intellectual Property. – 2020. – N 29.

Method for recycling spent power sources containing zinc and manganese: Pat. 2723168 Russian Federation, IPC C22B 7/00, B09B 3/00 C22B 19/38, C22B 47/00 / A. A. Klimov; applicant A. A. Klimov – No. 2020103762; application 01/29/20; publ. 06/09/20 // Federal Service for Intellectual Property. – 2020. – N 16.

Gorbunova V.V., Zaitsev V.A. Collection and recycling of waste chemical power sources. Chemical Technology. – 2005. – N 9. – P. 33–41.

Vysokinskaya R.V. Possibilities of minimizing the negative impact of solid waste landfills on the environment in the conditions of the Middle Urals: abstract of thesis. dis. Ph.D. geol.-mineral.Sciences: 25.00.36 / Institute of Mineral, Geochemistry and Crystal Chemistry of Rare Elements. – M., 2006. – 25 p.

Vaisman Ya.I., Glushankova I.S. Conditions for the formation and purification of filtration water from solid waste disposal sites. – Perm, 2003. – 168 p.

Critical review of the literature regarding disposal of household batteries. Final report. Rep. CalRecovery, Inc., Concord, California, 2007. – 184 r.

Karnchanawong S., Limpiteeprakan P. Evaluation of heavy metal leaching from spent household batteries disposed in municipal solid waste // Waste Management. 2009. – V. 29. – N 2. – P. 550–558.

Agourakis D.C., Camargo I.M.C., Cotrim M.B. Flues M. Behavior of zinc and manganese from alkaline batteries in a soil column // Quimica Nova. – 2006. – V. 29. – N 5. – P. 960–964.

Martynov M.M. Method for determining chemical composition. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2016. V. 59. N 5. P. 123-125. DOI: 10.6060/2012.01.01.

Shekhanov R.F., Gridchin S.N., Bratkov I.V., Ershova T.V., Dontsov M.G. Current methods of electrochemical surface treatment. ChemChemTech [Izv. Vyssh. Uchebn. Zaved. Khim. Khim. Tekhnol.]. 2023. V. 66. N 7. P. 151-158. DOI: 10.6060/20236607.6841j.

Ashtari, P., & Pourghahramani, P. Zinc extraction from zinc plants residue using selective alkaline leaching and electrowinning. 2015. journal of the institution of engineers (India): Series D. 96(2). 179–187. https://doi.org/10.1007/s40033-015-0068-6.

Biswas, R. K., Habib, M. A., Karmakar, A. K., & Tanzin, S. Recovery of manganese and zinc from waste Zn-C cell powder: Mutual separation of Mn(II) and Zn(II) from leach liquor by solvent extraction technique.2016.Waste Management, 51, 149–156. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2015.09.041.

Pechenova G.G., Chernik A.A. Electrochemical processing of the active mass of spent manganese-zinc chemical current sources.“Proceedings of the National Academy of Sciences of Belarus”. Ser. chem. Sciences 2022.V. 58. N 2. P. 216–223.

Pechenova G.G., Chernik A.A., Kavrus I.V. Electrochemical extraction of zinc from an alkaline electrolyte for leaching the active mass of spent manganese-zinc chemical current sources / Minsk: Belarusian State Technological University, 2021. 251 p.

Chemical sources of current and their influence on living organisms / O. N. Ivanova [et al.] // Synergy of Sciences. – 2018. N 20. P. 343–349.

Kabanova T.S., Zaitsev V.A., Yagodin G.A. Environmental problems of thermal processing of municipal solid waste // Ecology and industry of Russia. – 2010. – February. – P. 47–49.

Almeida M.F., Xará S.M., Delgado J.N., Costa C.A. Laboratory study on the behavior of spent AA household alkaline batteries in incineration // Waste Management.

– 2009. – V. 29. – N 1. – P. 342–349.

Harris T. M., Wilson J. L., Bleakley M. // J. Electrochem. Soc. 1999. V. 146.

Xara S.M., Delgado J.N., Almeida M.F., Costa C.A. Laboratory study on the leaching potential of spent alkaline batteries // Waste Management. – 2009. – V. 29. – N 7. – P. 2121–2131.

Almeida M.F., Xará S.M., Delgado J.N., Costa C.A. Laboratory study on the behavior of spent AA household alkaline batteries in incineration // Waste Management. – 2009. – V. 29. – N 1. – P. 342–349.