CN102849800B

CN102849800B - 一种四氧化三锰的制备方法

Info

Publication number: CN102849800B
Application number: CN201210304680.7A
Authority: CN
Inventors: 王雄; 张晓东; 杨军; 陈斌; 王哲
Original assignee: CHANGSHA SYNO-THERM Co Ltd
Current assignee: Hunan Longtai Environmental Energy Technology Co., Ltd.
Priority date: 2012-08-24
Filing date: 2012-08-24
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2032-08-24
Also published as: CN102849800A

Abstract

本发明公开了一种四氧化三锰的制备方法，是以碳酸锰为原料，加入碳源，然后置于密封的微波设备中，以升温速度为8～20℃/min升至650～750℃后保持并进行0.5～2h的烧结，出炉后经湿磨研磨得到四氧化三锰。本发明通过微波设备的快速整体加热与“非热效应”缘故，使得碳酸锰分解所产生的二氧化碳在较低的温度下，能够及时与一氧化锰反应，产生四氧化三锰，具有工艺简单、过程容易控制、能耗低、反应过程彻底，比表面积稳定的优点。

Description

一种四氧化三锰的制备方法

技术领域

本发明涉及无机非金属材料技术领域，特别涉及一种四氧化三锰的制备方法。

背景技术

四氧化三锰是制备锰锌铁氧体这种软磁材料的重要原料之一，由于软磁材料在电子工业中有广泛的用途，因此，制备出优质四氧化三锰已被国家发展计划委员会和科学技术部列为当前发展的高技术产业化项目，是国家鼓励优化发展的高技术产品。

目前，现有技术中制备四氧化三锰的方法大体有以下几种。

1、还原法：美国专利4411878中所介绍的四氧化三锰制备方法下，在有还原性气体特别是甲烷存在的条件下，还原焙烧高价锰的氧化物。按此专利所说，将高价锰的氧化物如二氧化锰，三氧化二锰及类似锰的高价氧化物，在窑内有甲烷气体存在下加热，限制温度在250～550℃，以防止已生成的四氧化三锰进一步还原为一氧化锰，该方法的优点比相应的湿法过程简单，杂质含量少，与高温火法相比，温度和能耗低，但是要求以高价锰的氧化物和甲烷为反应物，成本高，经济效益低，另外温度低结晶性能差。

2、氧化法：如公开号CN101177304A，公开日为2008年5月14日的中国发明专利，该专利以碳酸锰为原料在120～800℃下，用空气或氧气将碳酸锰经热氧化分解为二氧化锰、一氧化锰和碳酸锰等的混合物，然后在800～1200℃下将锰的混合物焙烧为四氧化三锰；而该该方法分为两步，能耗高，很难避免烧结现象的发生，产品的比表面积和活性低。此外，在《中国有色金属学报》1998年9月第八卷第三期中介绍了微波促进二氧化锰的分解的动力学，该文献在微波作用下，二氧化锰逐步分解为四氧化三锰，反应式如下：

该方法最高温度控制在1100℃，要求气氛严格，操作复杂，在实践工业化不易实现。

3、湿法：如公开号CN101948138A，公开日为2011年1月19日的中国发明专利，该专利属于湿法冶金，用碱性物质调节硫酸锰容易的PH值，以把该硫酸锰容易转换为氢氧化锰容易；加入离子液体，在暴露于空气状态下进行微波辅助加热，以氢氧化锰氧化为四氧化三锰，经过滤，洗涤、烘干后得到棕红色四氧化三锰固体，该方法能耗小，生产成本低，但是过程太过复杂，比表面积不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种产品质量稳定、耗能小、成本低的四氧化三锰的制备方法。

为了解决以上提出的问题，本发明采用如下技术方案：一种四氧化三锰的制备方法，是以碳酸锰为原料，加入碳源，然后置于密封的微波设备中，以升温速度为8～20℃/min升至650～750℃后保持并进行0.5～2h的烧结，出炉后经湿磨研磨得到四氧化三锰。

上述的四氧化三锰的制备方法，其中：所述碳源为葡萄糖或淀粉中的任何一种。

上述的四氧化三锰的制备方法，其中：所述碳酸锰的含水量以质量百分比计小于15%。

上述的四氧化三锰的制备方法，其中：所述碳源占总量以质量百分比计为5～10%。

上述的四氧化三锰的制备方法，其中：所述湿磨研磨将所述四氧化三锰磨至1000目以下。

本发明的有益效果在于：1）采用微波设备进行加热，利用微波直接穿透物体与物质直接耦合，高频振荡的电磁场使物质内部的极性分子相互摩擦，将微波能转化为物体的热能，使得本发明在加热过程中能量直接转换无梯度加热、材料整体吸收微波自身发热、加热速度快，加热周期大幅缩短、微波加热能够降低一些反应的活化能，从而降低反应温度；2）由于微波的快速整体加热与“非热效应”缘故，碳酸锰分解所产生的二氧化碳在较低的温度下，能够及时与一氧化锰反应，产生四氧化三锰，具有工艺简单、过程容易控制、能耗低、反应过程彻底，比表面积稳定的优点。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例一：取500kg的碳酸锰（其含水量为5%）与50kg的淀粉（碳源）均匀混合，然后将其放入连续式微波钢带窑中进行微波加热，控制其升温速度为10℃/min，并将温度控制在700℃进行烧结，控制烧结的保温时间约60min，再进行冷却后得到四氧化三锰，然后将四氧化三锰经湿磨研磨磨至1000目，经过检测得到产品锰含量为71.3%，单位能耗4500度/吨，比表面积为7.8m²/g，且经XRD分析后为纯四氧化三锰。

在HG/T2835-1997标准中，规定了四氧化三锰的质量标准，见下表。

指标名称	优等品	一等品	合格品
				锰含量%≥	71	70	69
二氧化硅%≤	0.01	0.01	0.02
				钾含量%≤	0.005	0.01	0.02
钠含量%≤	0.01	0.02	0.03
				钙含量%≤	0.01	0.03	0.05
镁含量%≤	0.005	0.01	0.02
				铅含量%≤	0.01	0.005	0.01
硫酸盐%≤	0.02	0.03
				比表面积（m²/g）≤		10-20

采用本实施例后经过检测得到四氧化三锰的具体指标见下表所示。

指标名称	四氧化三锰
		锰含量%	71.3
二氧化硅%	0.009
		钾含量%	0.002
钠含量%	0.005
		钙含量%	0.002
镁含量%	0.001
		铅含量%	0.0002
硫酸盐%	0.01
		比表面积m²/g	7.8

通过上面数据可得知，本实施例制得的四氧化三锰完全达到了优质品的指标。

实施例二：取1kg的碳酸锰（其含水量为5%）与0.1kg的淀粉（碳源）均匀混合，然后将其放入间歇式微波试验炉中进行微波加热，控制其升温速度为20℃/min，并将温度控制在700℃，控制烧结的保温时间约60min，再进行冷却后得到四氧化三锰，然后将四氧化三锰经湿磨研磨磨至1000目，经过检测得到产品锰含量为71.5%，单位能耗5000度/吨，比表面积为7.5m²/g，且经XRD分析为纯四氧化三锰，其具体指标见下表所示。

指标名称	四氧化三锰
		锰含量%	71.5
二氧化硅%	0.009
		钾含量%	0.002
钠含量%	0.005
		钙含量%	0.002
镁含量%	0.001
		铅含量%	0.0002
硫酸盐%	0.01
		比表面积m²/g	7.5

而通过上面数据可得知，本实施例制得的四氧化三锰完全达到了优质品的指标。

实施例三：取500kg的碳酸锰（其含水量为5%）与40kg的葡萄糖（碳源）均匀混合，然后将其放入连续式微波钢带窑中进行微波加热，控制其升温速度为10℃/min，并将温度控制在650℃，控制烧结的保温时间约120min，再进行冷却后得到四氧化三锰，然后将四氧化三锰经湿磨研磨磨至1000目，经过检测得到产品锰含量为71.2%，单位能耗4600度/吨，比表面积为7.8m²/g，且经XRD分析为纯四氧化三锰，其具体指标见下表所示。

指标名称	四氧化三锰
		锰含量%	71.2
二氧化硅%	0.009
		钾含量%	0.002
钠含量%	0.005
		钙含量%	0.002
镁含量%	0.001
		铅含量%	0.0002
硫酸盐%	0.01
		比表面积m²/g	7.8

同样，通过上面数据可知，本实施例制得的四氧化三锰完全达到了优质品的指标。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种四氧化三锰的制备方法，其特征在于：是以碳酸锰为原料，加入碳源，然后置于密封的微波设备中，以升温速度为8～20℃/min升至650～750℃后保持并进行0.5～2h的烧结，出炉后经湿磨研磨得到四氧化三锰；所述碳源为葡萄糖或淀粉中的任何一种。

2.根据权利要求1所述的四氧化三锰的制备方法，其特征在于：所述碳酸锰的含水量以质量百分比计小于15％。

3.根据权利要求1所述的四氧化三锰的制备方法，其特征在于：所述碳源占总量以质量百分比计为5～10％。

4.根据权利要求1所述的四氧化三锰的制备方法，其特征在于：所述湿磨研磨是将四氧化三锰磨至1000目以下。