电解金属锰的专利技术分析

时间：2024-09-03

伍文轩

(湖南师范大学附属中学，湖南长沙 410006)

1 电解金属锰国内专利统计分析

通过湖南省知识产权局专利检索分析平台，用“电解金属锰”为表格检索名称，共检出电解金属锰(以下简称:电解锰，已申请的专利除外)相关专利技术109项，其中发明专利82项，实用新型专利27项。国际专利分类表主分类中属于B类(作业、运输)的2项，属于C类(化学、冶金)的106项，属于F类(机械工程、照明、加热、武器、爆破)的1项。由此可以看出，各生产厂家重点研究的是电解锰发明专利生产技术，电解锰生产企业产值大，拥有发明专利可申报国家高新技术企业，申请科技项目奖励，为企业带来可观的经济效益。电解锰专利主要集中在化学、冶金的C类，其他类极少，说明电解锰各研究单位主要技术力量集中在电解锰生产研发方面，而对于其扩展的上、下游相关技术涉及的不多。从申请人上看，宁夏天元锰业有限公司有关电解锰的专利最多有5项，但值得关注的是，其5项专利中的4项发明专利的申请日集中在2013年9月4日，另一项实用新型专利的申请日是2013年10月11日，专利申请如此集中，充分说明了这家企业在这段时间对专利申请的重视程度。中信锦州铁合金股份有限公司以及个人申请人陈榜龙各以4项专利位居第2位。陈榜龙的4项专利包括两项发明专利、两项实用新型专利，其申请日期都是2010年6月22日，为了迅速获得专利保护，并获得长时间的专利保护期，其专利“两矿法生产电解金属锰制造系统”同日申请了发明专利和实用新型专利。中信锦州铁合金股份有限公司的4项发明专利中3项集中在2009年11月30日申请。从地域看，申请电解金属锰专利的省份主要集中在湖南(53项)、广西(15项)、重庆(9项)，说明电解锰的生产厂家及主要技术力量集中在锰矿储量较多的湖南、广西、重庆等省市，这些地区对电解锰生产技术的影响也是最大的。在20世纪80年代电解锰专利申请仅有1项，1990－1999年有9项，2000－2009年有28项，2010－2014年有71项，可以看出专利申请数量趋势越来越快，各企业对于电解锰相关技术的研究力度越来越大。

用“ELECTROLYTIC MANGANESE not DIOXIDE”为表格检索名称的世界专利技术，共检出相关专利技术9项，1990－1999年有1项，2000－2009年有3项，2010－2014年有5项，而且9项专利中，有两项是中国专利权人申请，这说明中国电解锰生产技术对世界的影响越来越大，该行业知识产权领域中国的话语权越来越大。

我国电解锰企业靠不断的技术进步在市场上相继淘汰了日本和美国的几家电解锰生产企业。随着中国企业生产规模的扩大，设备大型化是今后的发展趋势，电解设备的技术研发，电解工艺的创新研究，在提高劳动生产率的同时，劳动条件也将得到不断改善。经过多年的发展，电解锰行业逐步成为一个环境友好、资源节约的绿色产业［1］。

2 从专利看电解锰技术发展

1985年申请的发明专利“同时生产电解金属锰和纤维态电解二氧化锰的方法”适于电解法同时制电解锰和二氧化锰。进入20世纪90年代，随着国家对电解锰生产环保的重视，相关电解锰生产工艺涉及环保的专利越来越多，“电解金属锰废渣为组分的型煤”、“用废烟道气中的SO2生产电解金属锰的工艺方法”、“电解金属锰废渣作为肥料的应用”、“电解金属锰废渣磷化处理制全价肥的方法”等专利技术先后发表，并影响着电解锰的生产工艺。专利“电解金属锰废渣为组分的型煤”涉及一种利用锰废渣的燃料，与现有市售型煤相比，该发明增添电解锰废渣及生石灰，得到一种热值高、外形美的型煤，既节煤节土又避免了废渣污染，是一种理想的生活用燃料。专利“电解金属锰废渣作为肥料的应用”主要涉及电解锰废渣的利用，将电解锰废渣在低温下烘干后，直接施入农田作肥料。其营养成分齐全、改土性好，且富含硒、锗等微量元素。

21世纪初期，各生产厂家借助全国锰业技术委员会以及电解锰厂长(经理)联谊会会议，通过技术交流，电解锰环保技术日趋完善，当价格竞争越来越激烈的时候，电解锰研究的主要研究力量放在了降本增效。“利用钛白废酸和二氧化锰矿制取电解金属锰的方法”、“电解金属锰无假底电解槽”、“电解金属锰用阳极板”、“一种用于电解金属锰表面处理的钝化剂及其制备方法”、“一种电解金属锰的生产工艺”、“一种免钝化电解锰的方法及其电解金属锰”等专利技术相继申请。“利用钛白废酸和二氧化锰矿制取电解金属锰的方法”首创利用钛白粉生产出的废酸为辅料添加MnO2矿与FeS2，生产出电解锰产品和附产品碳酸锰、硫酸铵产品获得成功，解决了钛白废酸造成的环境污染问题，生产的电解锰产品质量达到YB/T051－2003DJMnA高纯级产品标准，碳酸锰与硫酸铵均达到工业级产品。“电解金属锰无假底电解槽”公开了一种电解金属锰无假底电解槽，该电解槽电解效率高，检修清洗方便，不仅能避免电解液损失和阳极二氧化锰堵塞，而且可消除“漏酸”现象，提高产品质量。“电解金属锰用阳极板”涉及一种在生产电解锰时放置在电解内使用的阳极板，该板导电性能好，易维护，能提高电解锰的产量，使用寿命长的优点。“一种用于电解金属锰表面处理的钝化剂及其制备方法”涉及一种用于电解锰表面钝化处理的钝化剂及其制备方法。这种用于电解锰表面处理的钝化剂，其特征在于他主要由硅酸盐、助溶剂、缓蚀剂、加速剂和水原料制备而成，该钝化剂不含铬及其他重金属污染离子、无臭味、无腐蚀性、无刺激性，极大地改善了工人的操作环境，减少了有害废水的排放，同时，免去了钝化过程中的二次冲洗，减少了用水量，降低了成本。“一种电解金属锰的生产工艺”是在电解锰生产的制液工序中用空压机的压缩空气代替高能耗的锅炉蒸汽对物料进行升温及搅拌，缩短了浸出时间，降低了能耗，而且由于被空压机压缩后的空气中含有大量的氧，进入物料后对氧化除铁有利，可减少二氧化锰用量，降低成本，提高效率及效益。“一种免钝化电解锰的方法及其电解金属锰”在其生产过程中省去了钝化步骤，因此，能够用低成本的方法对其废液进行无害化处理，能实现废液的无铬排放和达标排放，其电解锰的生产成本也大大降低。

2010年以后，电解锰生产技术向多方向迅速发展，“一种电解金属锰生产用硫酸锰溶液中氟离子去除方法”、“电解金属锰阴极板自动插取板多功能一体机”、“一种电解金属锰专用添加剂及其制备方法”、“一种电解金属锰阳极板的制造方法”等具有国际领先技术的电解金属锰生产技术专利陆续申请。“一种电解金属锰生产用硫酸锰溶液中氟离子去除方法”，该发明提供了一种电解金属锰用硫酸锰溶液中氟离子的去除方法，采用菱锰矿、软锰矿、硫铁矿和硫酸制取电解金属锰用硫酸锰溶液时，加入除氟剂碳酸钙和硅藻土去除溶液中氟离子，方法操作简单，去除氟离子时不会造成溶液中锰损失，用去除氟离子的硫酸锰溶液电解生产金属片时不会腐蚀阴极，且单板产量高。“电解金属锰阴极板自动插取板多功能一体机”包括行走机体、在行走机体一端的用于插取阴极板的机体吊臂、在行走机体另一端的插板入口和出板出口、在行走机体内的用于插取板的拨叉联动器、在行走机体内的阴极板传送链条及用于控制上述各部件的可编程序控制器，能减少人工作业，降低人员安全隐患，提高工作效率，改善生产环境。“一种电解金属锰专用添加剂及其制备方法”介绍了一种由水合肼、硫二甘醇、发光剂和水为原料制备而成的添加剂，该专用添加剂用于目前通用的电解锰生产工艺，无需改变生产工艺或添加任何设备，能将二氧化硒用量减少50%，电流效率达70%，电解液中Mn2+回收率90%左右，电解锰质量优于全部使用二氧化硒的产品。“一种电解金属锰阳极板的制造方法”公开制备的电解锰阳极板强度明显提高，阳极板不易变形，耐腐蚀性大幅提高，其使用寿命提高到22个月以上，是现有电解锰生产用阳极板平均使用寿命的2倍以上，每生产1 t电解锰，阳极板消耗降至0.4元左右;综合经济效益显著:按年产5万t电解锰计算，铅的价格保持在19 000元/t，其他元素材料价格基本保持平稳的情况下，每年可节约成本1 000万元左右。

近年来，国家高新技术政策及项目奖励不断发生变化，鼓励企业投入研发力量，开展自主知识产权的开发，国内电解锰企业利用各自技术优势，不断开发的专利技术对电解锰生产技术的发展起了很大的作用，领先于世界电解锰生产技术。

3 国际专利简要分析

通过湖南省知识产权局专利检索分析平台，用“ELECTROLYTIC MANGANESE not DIOXIDE”为表格检索名称，共检出世界相关专利技术9项，其中WO专利5项，美国专利4项。9项专利的申请日为1990－2014年，专利分布主要在C25类，共7项。

专利涉及“两矿石法生产电解金属锰及其装置”、“含排气出口的电解金属锰电解槽的结构及制作方法”、“从铁合金废渣中获得电解金属锰的方法”。“两矿石法生产电解金属锰及其装置”是与中国专利“改进型两矿法生产电解金属锰的装置及方法”同时申请的世界专利。“从铁合金废渣中获得电解金属锰的方法”涉及一种从铁合金生产炉的废气的经湿式处理后的产生的淤泥中获得电解锰的方法，此类工业废气中含有镁及大量的锰，通过酸浸、提纯、调槽工序得到硫酸锰溶液，然后电解获得电解锰。

从国际专利看，涉及电解锰生产技术的专利很少，这与中国电解锰行业自20世纪90年代以来的快速发展有很大关系，像美国等注重技术研发的国家，因劳动力成本等因素的影响，其电解锰产量不断萎缩，专利研发力度也随之越来越小，其实用的生产技术已远远落后于中国，与之相关的专利申请量明显减少。