CN102367181A - 液相法制备锰酸钾的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液相法制备锰酸钾的工艺，包括以下步骤：A)使氢氧化钾溶液在加热熔融的液相状态下与锰粉发生氧化反应，得到锰酸钾与熔融氢氧化钾的混合物；和B)对所述混合物进行固液分离，得到锰酸钾晶体。根据本发明实施例的液相法制备锰酸钾的工艺，可以实现锰酸钾与高温液碱的热液分离，这不仅很好地解决了系统体积平衡问题，也使得热液分离后的锰酸钾晶体的纯度大幅提高，不但提高了锰酸钾粗晶体的品质，而且降低了后续除杂的难度。此外，热液分离后得到的熔融的热碱可以直接返回配料，以利于热能很好的有效利用。

Description

液相法制备锰酸钾的工艺

技术领域

本发明属于化学化工领域，特别是涉及一种液相法制备锰酸钾的工艺。

背景技术

高锰酸钾制备最关键的一步是锰酸钾的制备。传统的液相法制备锰酸钾工艺中将氧化反应完的高温料液用电解母液稀释后冷却析晶，然后过滤，滤饼溶解除杂后得到锰酸钾，滤液送配料工序。

该工艺中存在以下问题：

首先，高温料液直接用电解母液稀释时会产生大量蒸汽，蒸汽回收需冷凝回收装置，且有大部分热能散失。

其次，液相法制备锰酸钾的一个特点是碱锰比较高，反应完的料液主要是高度浓缩的氢氧化钾和锰酸钾的混合物，用电解母液直接稀释会产生大量相比于配料浓度而言浓度较低的碱液，若控制不好容易使整个体系体积膨胀。

此外，在冷却结晶的时候会用大量冷却水冷却，不但处理量大而且造成大量液碱热量的损失。

发明内容

本发明旨在至少解决上述技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种能耗低、操作简单、杂质含量低的液相法制备锰酸钾工艺。

根据本发明实施例的液相法制备锰酸钾的工艺，包括以下步骤：

A)使氢氧化钾溶液在加热熔融的液相状态下与锰粉发生氧化反应，得到锰酸钾与熔融氢氧化钾的混合物；和B)对所述混合物进行固液分离，得到锰酸钾晶体和滤液。

根据本发明实施例的液相法制备锰酸钾的工艺，由于锰酸钾氧化反应后的高温物料主要含锰酸钾晶体和液碱，杂质绝大部分溶在液碱里，由于锰酸钾晶体难溶于高温液碱，因此本发明通过将高温物料进行固液分离，可以实现锰酸钾与高温液碱的热液分离。这不仅很好地解决了系统体积平衡问题，也使得热液分离后的锰酸钾晶体的纯度大幅提高，不但提高了锰酸钾粗晶体的品质，而且降低了后续除杂的难度。此外，本发明的液相法制备锰酸钾的工艺可操作性强、效果显著。并且，热液分离后得到的熔融的热碱可以直接返回配料，以利于热能很好的有效利用。

另外，根据本发明上述实施例的液相法制备锰酸钾的工艺还可以具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，在所述步骤A)中，所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾的浓度为60wt％～90wt％，在250～300℃条件下进行所述氧化反应。

根据本发明的一些实施例，在所述步骤A)中，所述锰粉中的二氧化锰的含量为45wt％～75wt％。

有利地，所述锰粉的平均粒度为100μm以下。

根据本发明的一些实施例，在所述步骤B)中，通过过滤法或沉降法进行所述固液分离。

其中，所述过滤法可以为真空抽滤法，所述过滤法还可以为压滤法。有利地，所述过滤法中采用陶瓷过滤板进行过滤。

根据本发明的一些实施例，该液相法制备锰酸钾的工艺还包括以下步骤：C)对所述滤液进行除杂处理并返回步骤A)中以用于所述氧化反应。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明实施例的液相法制备锰酸钾的工艺的流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

根据本发明实施例的液相法制备锰酸钾的工艺，包括以下步骤：

A)使氢氧化钾溶液在加热熔融的液相状态下与锰粉发生氧化反应，得到锰酸钾与熔融氢氧化钾的混合物。

熔融的氢氧化钾与锰粉发生如下式所示的氧化反应，得到锰酸钾沉淀：

2MnO₂+4KOH+O₂→2K₂MnO₄↓+2H₂O

其中，氢氧化钾呈熔融状态，反应在液相中进行。

对于氢氧化钾的浓度及反应温度没有特殊的限制。从操作简单性、对设备的低要求以及降低成本等方面考虑，所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾的浓度为60wt％～90wt％，在250～300℃条件下进行所述氧化反应。

同样地，本发明的工艺对锰粉没有特殊的限制。从提高锰酸钾的产率考虑，所述锰粉中的二氧化锰的含量为45wt％～75wt％。为了提高氧化反应速率、所得锰酸钾的品质，有利地，所述锰粉的平均粒度为100μm以下。

B)对所述混合物进行固液分离，得到锰酸钾晶体和滤液。

所述固液分离方法没有特殊的限制，例如可以采用过滤法、沉降法等。其中从生产效率和成本等考虑，优选通过过滤法进行所述固液分离。

进一步，为了提高过滤的速度，可以采用真空抽滤法或压滤法。其中，由于陶瓷铝板具有耐高温、耐碱、耐强氧化腐蚀等特点，故而优选采用陶瓷铝板进行过滤。

综上可知，根据本发明实施例的液相法制备锰酸钾的工艺，由于锰酸钾氧化反应后的高温物料主要含锰酸钾晶体和液碱，杂质绝大部分溶在液碱里，由于锰酸钾晶体难溶于高温液碱，因此本发明通过将高温物料进行固液分离，可以实现锰酸钾与高温液碱的热液分离。这不仅很好地解决了系统体积平衡问题，也使得热液分离后的锰酸钾晶体的纯度大幅提高，不但提高了锰酸钾粗晶体的品质，而且降低了后续除杂的难度。此外，本发明的液相法制备锰酸钾的工艺可操作性强、效果显著。

此外，根据本发明的一些实施例，液相法制备锰酸钾的工艺还包括以下步骤：

C)对所述滤液进行除杂处理并返回步骤A)中以用于所述氧化反应。

由此，热液分离后得到的熔融的热碱可以直接返回配料，以利于热能很好的有效利用。

下面，通过具体实施例说明根据本发明的液相法制备锰酸钾的工艺。

实例一

首先，使浓度为60wt％的氢氧化钾在加热熔融的状态下与MnO₂的含量为65wt％、粒度为80μm的锰粉进行氧化反应，得到锰酸钾与熔融氢氧化钾的混合物。

接着，将氧化反应后的高温料液通过陶瓷滤板，使得熔融液碱和大部分杂质以及少量的锰酸钾穿过滤板，而绝大部分锰酸钾晶体留在滤板上。为提高效率，使用了真空抽滤。

将滤液和滤饼分别冷却后送样分析，结果滤饼中锰酸钾含量达92.5wt％，滤液中的锰酸钾为总共反应生成的锰酸钾的7.5wt％。

实例二

首先，使浓度为70wt％的氢氧化钾在加热熔融的状态下与MnO₂的含量为48wt％、粒度为100μm的锰粉进行氧化反应，得到锰酸钾与熔融氢氧化钾的混合物。

将氧化反应后的高温料液通过陶瓷滤板，熔融液碱和大部分杂质以及少量的锰酸钾穿过滤板，绝大部分锰酸钾晶体留在滤板上，为提高效率，使用了高温压滤。

将滤液和滤饼分别冷却后送样分析，结果滤饼中锰酸钾含量达90.1wt％，滤液中的锰酸钾为总共反应生成锰酸钾9.9wt％。

与实施例一相比，压滤比真空抽滤所用时间缩短了约三分之一，因此其生产效率更高。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，包括以下步骤：

A)使氢氧化钾溶液在加热熔融的液相状态下与锰粉发生氧化反应，得到锰酸钾与熔融氢氧化钾的混合物；和

B)对所述混合物进行固液分离，得到锰酸钾晶体和滤液。

2.根据权利要求1所述的液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，在所述步骤A)中，所述氢氧化钾溶液中的氢氧化钾的浓度为60wt％～90wt％，在250～300℃条件下进行所述氧化反应。

3.根据权利要求1所述的液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，在所述步骤A)中，所述锰粉中的二氧化锰的含量为45wt％～75wt％。

4.根据权利要求3所述的液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，所述锰粉的平均粒度为100μm以下。

5.根据权利要求1所述的液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，在所述步骤B)中，通过过滤法或沉降法进行所述固液分离。

6.根据权利要求5所述的液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，所述过滤法为真空抽滤法。

7.根据权利要求5所述的液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，所述过滤法为压滤法。

8.根据权利要求6或7所述的液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，所述过滤法中采用陶瓷过滤板进行过滤。

9.根据权利要求1所述的液相法制备锰酸钾的工艺，其特征在于，还包括以下步骤：

C)对所述滤液进行除杂处理并返回步骤A)中以用于所述氧化反应。

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