電解金屬錳的專利技術(shù)分析

伍文軒

(湖南師范大學(xué)附屬中學(xué)，湖南 長(zhǎng)沙 410006)

1 電解金屬錳國(guó)內(nèi)專利統(tǒng)計(jì)分析

通過(guò)湖南省知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索分析平臺(tái)，用“電解金屬錳”為表格檢索名稱，共檢出電解金屬錳(以下簡(jiǎn)稱:電解錳，已申請(qǐng)的專利除外)相關(guān)專利技術(shù)109項(xiàng)，其中發(fā)明專利82項(xiàng)，實(shí)用新型專利27項(xiàng)。國(guó)際專利分類表主分類中屬于B類(作業(yè)、運(yùn)輸)的2項(xiàng)，屬于C類(化學(xué)、冶金)的106項(xiàng)，屬于F類(機(jī)械工程、照明、加熱、武器、爆破)的1項(xiàng)。由此可以看出，各生產(chǎn)廠家重點(diǎn)研究的是電解錳發(fā)明專利生產(chǎn)技術(shù)，電解錳生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)值大，擁有發(fā)明專利可申報(bào)國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)，申請(qǐng)科技項(xiàng)目獎(jiǎng)勵(lì)，為企業(yè)帶來(lái)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。電解錳專利主要集中在化學(xué)、冶金的C類，其他類極少，說(shuō)明電解錳各研究單位主要技術(shù)力量集中在電解錳生產(chǎn)研發(fā)方面，而對(duì)于其擴(kuò)展的上、下游相關(guān)技術(shù)涉及的不多。從申請(qǐng)人上看，寧夏天元錳業(yè)有限公司有關(guān)電解錳的專利最多有5項(xiàng)，但值得關(guān)注的是，其5項(xiàng)專利中的4項(xiàng)發(fā)明專利的申請(qǐng)日集中在2013年9月4日，另一項(xiàng)實(shí)用新型專利的申請(qǐng)日是2013年10月11日，專利申請(qǐng)如此集中，充分說(shuō)明了這家企業(yè)在這段時(shí)間對(duì)專利申請(qǐng)的重視程度。中信錦州鐵合金股份有限公司以及個(gè)人申請(qǐng)人陳榜龍各以4項(xiàng)專利位居第2位。陳榜龍的4項(xiàng)專利包括兩項(xiàng)發(fā)明專利、兩項(xiàng)實(shí)用新型專利，其申請(qǐng)日期都是2010年6月22日，為了迅速獲得專利保護(hù)，并獲得長(zhǎng)時(shí)間的專利保護(hù)期，其專利“兩礦法生產(chǎn)電解金屬錳制造系統(tǒng)”同日申請(qǐng)了發(fā)明專利和實(shí)用新型專利。中信錦州鐵合金股份有限公司的4項(xiàng)發(fā)明專利中3項(xiàng)集中在2009年11月30日申請(qǐng)。從地域看，申請(qǐng)電解金屬錳專利的省份主要集中在湖南(53項(xiàng))、廣西(15項(xiàng))、重慶(9項(xiàng))，說(shuō)明電解錳的生產(chǎn)廠家及主要技術(shù)力量集中在錳礦儲(chǔ)量較多的湖南、廣西、重慶等省市，這些地區(qū)對(duì)電解錳生產(chǎn)技術(shù)的影響也是最大的。在20世紀(jì)80年代電解錳專利申請(qǐng)僅有1項(xiàng)，1990－1999年有9項(xiàng)，2000－2009年有28項(xiàng)，2010－2014年有71項(xiàng)，可以看出專利申請(qǐng)數(shù)量趨勢(shì)越來(lái)越快，各企業(yè)對(duì)于電解錳相關(guān)技術(shù)的研究力度越來(lái)越大。

用“ELECTROLYTIC MANGANESE not DIOXIDE”為表格檢索名稱的世界專利技術(shù)，共檢出相關(guān)專利技術(shù)9項(xiàng)，1990－1999年有1項(xiàng)，2000－2009年有3項(xiàng)，2010－2014年有5項(xiàng)，而且9項(xiàng)專利中，有兩項(xiàng)是中國(guó)專利權(quán)人申請(qǐng)，這說(shuō)明中國(guó)電解錳生產(chǎn)技術(shù)對(duì)世界的影響越來(lái)越大，該行業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)領(lǐng)域中國(guó)的話語(yǔ)權(quán)越來(lái)越大。

我國(guó)電解錳企業(yè)靠不斷的技術(shù)進(jìn)步在市場(chǎng)上相繼淘汰了日本和美國(guó)的幾家電解錳生產(chǎn)企業(yè)。隨著中國(guó)企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，設(shè)備大型化是今后的發(fā)展趨勢(shì)，電解設(shè)備的技術(shù)研發(fā)，電解工藝的創(chuàng)新研究，在提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的同時(shí)，勞動(dòng)條件也將得到不斷改善。經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，電解錳行業(yè)逐步成為一個(gè)環(huán)境友好、資源節(jié)約的綠色產(chǎn)業(yè)［1］。

2 從專利看電解錳技術(shù)發(fā)展

1985年申請(qǐng)的發(fā)明專利“同時(shí)生產(chǎn)電解金屬錳和纖維態(tài)電解二氧化錳的方法”適于電解法同時(shí)制電解錳和二氧化錳。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，隨著國(guó)家對(duì)電解錳生產(chǎn)環(huán)保的重視，相關(guān)電解錳生產(chǎn)工藝涉及環(huán)保的專利越來(lái)越多，“電解金屬錳廢渣為組分的型煤”、“用廢煙道氣中的SO2生產(chǎn)電解金屬錳的工藝方法”、“電解金屬錳廢渣作為肥料的應(yīng)用”、“電解金屬錳廢渣磷化處理制全價(jià)肥的方法”等專利技術(shù)先后發(fā)表，并影響著電解錳的生產(chǎn)工藝。專利“電解金屬錳廢渣為組分的型煤”涉及一種利用錳廢渣的燃料，與現(xiàn)有市售型煤相比，該發(fā)明增添電解錳廢渣及生石灰，得到一種熱值高、外形美的型煤，既節(jié)煤節(jié)土又避免了廢渣污染，是一種理想的生活用燃料。專利“電解金屬錳廢渣作為肥料的應(yīng)用”主要涉及電解錳廢渣的利用，將電解錳廢渣在低溫下烘干后，直接施入農(nóng)田作肥料。其營(yíng)養(yǎng)成分齊全、改土性好，且富含硒、鍺等微量元素。

21世紀(jì)初期，各生產(chǎn)廠家借助全國(guó)錳業(yè)技術(shù)委員會(huì)以及電解錳廠長(zhǎng)(經(jīng)理)聯(lián)誼會(huì)會(huì)議，通過(guò)技術(shù)交流，電解錳環(huán)保技術(shù)日趨完善，當(dāng)價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈的時(shí)候，電解錳研究的主要研究力量放在了降本增效?！袄免伆讖U酸和二氧化錳礦制取電解金屬錳的方法”、“電解金屬錳無(wú)假底電解槽”、“電解金屬錳用陽(yáng)極板”、“一種用于電解金屬錳表面處理的鈍化劑及其制備方法”、“一種電解金屬錳的生產(chǎn)工藝”、“一種免鈍化電解錳的方法及其電解金屬錳”等專利技術(shù)相繼申請(qǐng)?！袄免伆讖U酸和二氧化錳礦制取電解金屬錳的方法”首創(chuàng)利用鈦白粉生產(chǎn)出的廢酸為輔料添加MnO2礦與FeS2，生產(chǎn)出電解錳產(chǎn)品和附產(chǎn)品碳酸錳、硫酸銨產(chǎn)品獲得成功，解決了鈦白廢酸造成的環(huán)境污染問(wèn)題，生產(chǎn)的電解錳產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到Y(jié)B/T051－2003DJMnA高純級(jí)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，碳酸錳與硫酸銨均達(dá)到工業(yè)級(jí)產(chǎn)品?！半娊饨饘馘i無(wú)假底電解槽”公開(kāi)了一種電解金屬錳無(wú)假底電解槽，該電解槽電解效率高，檢修清洗方便，不僅能避免電解液損失和陽(yáng)極二氧化錳堵塞，而且可消除“漏酸”現(xiàn)象，提高產(chǎn)品質(zhì)量?！半娊饨饘馘i用陽(yáng)極板”涉及一種在生產(chǎn)電解錳時(shí)放置在電解內(nèi)使用的陽(yáng)極板，該板導(dǎo)電性能好，易維護(hù)，能提高電解錳的產(chǎn)量，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)。“一種用于電解金屬錳表面處理的鈍化劑及其制備方法”涉及一種用于電解錳表面鈍化處理的鈍化劑及其制備方法。這種用于電解錳表面處理的鈍化劑，其特征在于他主要由硅酸鹽、助溶劑、緩蝕劑、加速劑和水原料制備而成，該鈍化劑不含鉻及其他重金屬污染離子、無(wú)臭味、無(wú)腐蝕性、無(wú)刺激性，極大地改善了工人的操作環(huán)境，減少了有害廢水的排放，同時(shí)，免去了鈍化過(guò)程中的二次沖洗，減少了用水量，降低了成本?！耙环N電解金屬錳的生產(chǎn)工藝”是在電解錳生產(chǎn)的制液工序中用空壓機(jī)的壓縮空氣代替高能耗的鍋爐蒸汽對(duì)物料進(jìn)行升溫及攪拌，縮短了浸出時(shí)間，降低了能耗，而且由于被空壓機(jī)壓縮后的空氣中含有大量的氧，進(jìn)入物料后對(duì)氧化除鐵有利，可減少二氧化錳用量，降低成本，提高效率及效益?！耙环N免鈍化電解錳的方法及其電解金屬錳”在其生產(chǎn)過(guò)程中省去了鈍化步驟，因此，能夠用低成本的方法對(duì)其廢液進(jìn)行無(wú)害化處理，能實(shí)現(xiàn)廢液的無(wú)鉻排放和達(dá)標(biāo)排放，其電解錳的生產(chǎn)成本也大大降低。

2010年以后，電解錳生產(chǎn)技術(shù)向多方向迅速發(fā)展，“一種電解金屬錳生產(chǎn)用硫酸錳溶液中氟離子去除方法”、“電解金屬錳陰極板自動(dòng)插取板多功能一體機(jī)”、“一種電解金屬錳專用添加劑及其制備方法”、“一種電解金屬錳陽(yáng)極板的制造方法”等具有國(guó)際領(lǐng)先技術(shù)的電解金屬錳生產(chǎn)技術(shù)專利陸續(xù)申請(qǐng)?！耙环N電解金屬錳生產(chǎn)用硫酸錳溶液中氟離子去除方法”，該發(fā)明提供了一種電解金屬錳用硫酸錳溶液中氟離子的去除方法，采用菱錳礦、軟錳礦、硫鐵礦和硫酸制取電解金屬錳用硫酸錳溶液時(shí)，加入除氟劑碳酸鈣和硅藻土去除溶液中氟離子，方法操作簡(jiǎn)單，去除氟離子時(shí)不會(huì)造成溶液中錳損失，用去除氟離子的硫酸錳溶液電解生產(chǎn)金屬片時(shí)不會(huì)腐蝕陰極，且單板產(chǎn)量高。“電解金屬錳陰極板自動(dòng)插取板多功能一體機(jī)”包括行走機(jī)體、在行走機(jī)體一端的用于插取陰極板的機(jī)體吊臂、在行走機(jī)體另一端的插板入口和出板出口、在行走機(jī)體內(nèi)的用于插取板的撥叉聯(lián)動(dòng)器、在行走機(jī)體內(nèi)的陰極板傳送鏈條及用于控制上述各部件的可編程序控制器，能減少人工作業(yè)，降低人員安全隱患，提高工作效率，改善生產(chǎn)環(huán)境?！耙环N電解金屬錳專用添加劑及其制備方法”介紹了一種由水合肼、硫二甘醇、發(fā)光劑和水為原料制備而成的添加劑，該專用添加劑用于目前通用的電解錳生產(chǎn)工藝，無(wú)需改變生產(chǎn)工藝或添加任何設(shè)備，能將二氧化硒用量減少50%，電流效率達(dá)70%，電解液中Mn2+回收率90%左右，電解錳質(zhì)量?jī)?yōu)于全部使用二氧化硒的產(chǎn)品?！耙环N電解金屬錳陽(yáng)極板的制造方法”公開(kāi)制備的電解錳陽(yáng)極板強(qiáng)度明顯提高，陽(yáng)極板不易變形，耐腐蝕性大幅提高，其使用壽命提高到22個(gè)月以上，是現(xiàn)有電解錳生產(chǎn)用陽(yáng)極板平均使用壽命的2倍以上，每生產(chǎn)1 t電解錳，陽(yáng)極板消耗降至0.4元左右;綜合經(jīng)濟(jì)效益顯著:按年產(chǎn)5萬(wàn)t電解錳計(jì)算，鉛的價(jià)格保持在19 000元/t，其他元素材料價(jià)格基本保持平穩(wěn)的情況下，每年可節(jié)約成本1 000萬(wàn)元左右。

近年來(lái)，國(guó)家高新技術(shù)政策及項(xiàng)目獎(jiǎng)勵(lì)不斷發(fā)生變化，鼓勵(lì)企業(yè)投入研發(fā)力量，開(kāi)展自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的開(kāi)發(fā)，國(guó)內(nèi)電解錳企業(yè)利用各自技術(shù)優(yōu)勢(shì)，不斷開(kāi)發(fā)的專利技術(shù)對(duì)電解錳生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展起了很大的作用，領(lǐng)先于世界電解錳生產(chǎn)技術(shù)。

3 國(guó)際專利簡(jiǎn)要分析

通過(guò)湖南省知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利檢索分析平臺(tái)，用“ELECTROLYTIC MANGANESE not DIOXIDE”為表格檢索名稱，共檢出世界相關(guān)專利技術(shù)9項(xiàng)，其中WO專利5項(xiàng)，美國(guó)專利4項(xiàng)。9項(xiàng)專利的申請(qǐng)日為1990－2014年，專利分布主要在C25類，共7項(xiàng)。

專利涉及“兩礦石法生產(chǎn)電解金屬錳及其裝置”、“含排氣出口的電解金屬錳電解槽的結(jié)構(gòu)及制作方法”、“從鐵合金廢渣中獲得電解金屬錳的方法”?！皟傻V石法生產(chǎn)電解金屬錳及其裝置”是與中國(guó)專利“改進(jìn)型兩礦法生產(chǎn)電解金屬錳的裝置及方法”同時(shí)申請(qǐng)的世界專利?！皬蔫F合金廢渣中獲得電解金屬錳的方法”涉及一種從鐵合金生產(chǎn)爐的廢氣的經(jīng)濕式處理后的產(chǎn)生的淤泥中獲得電解錳的方法，此類工業(yè)廢氣中含有鎂及大量的錳，通過(guò)酸浸、提純、調(diào)槽工序得到硫酸錳溶液，然后電解獲得電解錳。

從國(guó)際專利看，涉及電解錳生產(chǎn)技術(shù)的專利很少，這與中國(guó)電解錳行業(yè)自20世紀(jì)90年代以來(lái)的快速發(fā)展有很大關(guān)系，像美國(guó)等注重技術(shù)研發(fā)的國(guó)家，因勞動(dòng)力成本等因素的影響，其電解錳產(chǎn)量不斷萎縮，專利研發(fā)力度也隨之越來(lái)越小，其實(shí)用的生產(chǎn)技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于中國(guó)，與之相關(guān)的專利申請(qǐng)量明顯減少。

4 結(jié)語(yǔ)

從專利技術(shù)上看，中國(guó)電解錳行業(yè)從最初生產(chǎn)模式的探索到近期對(duì)生產(chǎn)成本、勞動(dòng)力效率等進(jìn)行的研發(fā)，說(shuō)明生產(chǎn)技術(shù)在不斷的優(yōu)化中得到發(fā)展，已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。隨著國(guó)內(nèi)電控技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，在許多行業(yè)得到了很好的應(yīng)用，而在電解錳行業(yè)中的應(yīng)用仍顯不足，目前未見(jiàn)電控技術(shù)在電解錳行業(yè)的相關(guān)專利。

［1］曾湘波.中國(guó)電解金屬錳行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)［J］.中國(guó)錳業(yè)，2014，32(1):1－4.

［2］秀山天雄錳業(yè)科技有限公司.一種電解金屬錳陽(yáng)極板的制造方法:中國(guó)，201210566300.7［P］.2013 －04－17.