CN107098393B - 高纯一氧化锰的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及高纯一氧化锰的制备方法，包括以下步骤：将金属锰片与二氧化锰混合后进行粉磨；得到的粉磨料置于气氛炉中，向气氛炉中通入保护性气体，将炉中空气赶出，将气氛炉升温，在气氛炉温度达到500℃～690℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧一段时间；恒温焙烧结束后，继续通入保护性气体，并在炉内对物料进行自然冷却；当炉内物料温度降低后，将物料从炉膛内取出进行研磨，即可得到高纯一氧化锰。本发明制备工艺简单，易于操作，原料成本低廉，原料充足，原料杂质含量低；本工艺生产成本低，易于实现工业化规模生产。本发明制备的一氧化锰纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。
Description
技术领域
本发明涉及锰系产品的制备领域，具体为一种高纯一氧化锰的制备方法。
背景技术
我国锰矿储量7.1亿吨，居世界第四位，在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。其中，对于锰矿石的需求，钢铁工业用锰量占90％～ 95％，铁合金需要使用锰矿作为原料。其余5％～ 10％的锰用于其他工业领域，如化学工业、轻工业、建材工业、国防工业、电子工业等等。
一氧化锰又称氧化亚锰，是锰化合物中重要的一种，主要用作生产铁氧化体的原料、涂料和清漆的干燥剂、戊醇制造的催化剂、饮料辅助剂、微量元素肥料、冶炼、焊接、织物还原印染、玻璃陶瓷着色和褪色、油脂漂白及电池制造业等。
目前国内锰业材料企业很多，基本属于矿产粗加工型企业，其产品品位不高，很多企业一氧化锰产品含量在60% ～ 90%，在对其品质要求较高的磁性材料行业、陶瓷行业和电池业相对受到了一些限制。
传统工艺生产一氧化锰主要是在回转窑内或反射炉内以二氧化锰为原料加碳还原制得，也可用碳酸锰加热分解制备一氧化锰。无论是电解二氧化锰还是化学二氧化锰，其杂质含量均难以满足高纯一氧化锰的要求；若用碳酸锰在隔绝空气条件下加热制备一氧化锰，则要求碳酸锰纯度很高，但是现有的碳酸锰杂质含量也较高，且使用成本较高。因此，现有的方法很难制备得到高纯度一氧化锰。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种高效的、成本低的制备高纯一氧化锰的方法。
本发明解决上述技术问题采用以下技术方案：高纯一氧化锰的制备方法，包括以下步骤：
（1）将金属锰片与二氧化锰进行混合；
（2）将（1）的混合料进行粉磨；
（3）将（2）得到的粉磨料置于气氛炉中，向所述气氛炉中通入保护性气体，将炉中空气赶出；
（4）将所述气氛炉升温；
（5）在气氛炉温度达到500℃～690℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧一段时间；
（6）恒温焙烧结束后，继续通入保护性气体，并在炉内对物料进行自然冷却；
（7）当炉内物料温度降低后，将物料从炉膛内取出；
（8）将步骤（7）获得的物料进行研磨，即可得到高纯一氧化锰。
作为优选，步骤（1）中所述金属锰片为电解金属锰片，所述二氧化锰为电解二氧化锰，电解金属锰片与电解二氧化按照1：（1.55～1.65）进行混合。
作为优选，步骤（2）中采用真空磨机进行粉磨，粉磨至粒度达到95%通过500目。
作为优选，步骤（3）中将所述粉磨料置于匣钵内，再将匣钵推进气氛炉中。
作为进一步优选，步骤（3）中所述保护性气体为氮气，且通入氮气后保持炉内氮气正压。正压可防止外界空气进入影响焙烧，也能将无用废气排走。
作为进一步优选，步骤（4）中升温速度为4～4.5℃/min。
作为优选，步骤（5）中恒温焙烧时间为2.5～3小时。
作为优选，步骤（6）中自然冷却时间为5～6小时。
进一步地，步骤（7）中当炉内物料温度降低到80℃以下，将物料从炉膛内取出。
作为进一步优选，步骤（8）中所述高纯一氧化锰的纯度大于99.99%。
本发明与现有技术相比具有如下优点：工艺简单，易于操作；利用电解金属锰为原料，我国电解锰生产企业多，电解锰总产量占世界电解锰产量的95％以上，原料成本低廉，原料充足；采用电解二氧化锰作为氧化剂，纯度高，杂质少，且锰含量高，有利于提高一氧化锰的纯度和锰含量；本发明采用气氛炉，除杂效果显著，气氛和温度容易控制，保护性气体选择氮气，成本低，使用方便，且保护性好；本发明制备的一氧化锰纯度高，尤其在原料电解金属锰片与电解二氧化锰进行混合，制备得到一氧化锰的化学成份和物理性能均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求；本工艺对环境不会带来污染，生产成本低，易于实现工业化规模生产。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参考图1，高纯一氧化锰的制备方法，包括以下步骤：
（1）将金属锰片与二氧化锰进行混合；
（2）将（1）的混合料进行粉磨；
（3）将（2）得到的粉磨料置于气氛炉中，向所述气氛炉中通入保护性气体，将炉中空气赶出；
（4）将所述气氛炉升温；
（5）在气氛炉温度达到500℃～690℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧一段时间；
（6）恒温焙烧结束后，继续通入保护性气体，并在炉内对物料进行自然冷却；
（7）当炉内物料温度降低后，将物料从炉膛内取出；
（8）将步骤（7）获得的物料进行研磨，即可得到高纯一氧化锰。
实施例1：
将电解金属锰片与电解二氧化锰按1:1.55进行混合，将混合料置于真空磨机内进行粉磨，至粉磨料粒度达到95%通过500目，得到粉磨料；将得到的粉磨料置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入氮气作为保护性气体，将气氛炉中空气赶出，且通入氮气后保持炉内氮气正压，正压可防止外界空气进入影响焙烧，也能将无用废气排走；然后将气氛炉升温，升温速度为4℃/min。在气氛炉温度达到500℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧2.5小时。恒温焙烧结束后，继续通入氮气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为5小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.991%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。
实施例2：
将电解金属锰片与电解二氧化锰按1:1.6进行混合，将混合料置于真空磨机内进行粉磨，至粉磨料粒度达到95%通过500目，得到粉磨料；将得到的粉磨料置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入氮气作为保护性气体，将气氛炉中空气赶出，且通入氮气后保持炉内氮气正压，正压可防止外界空气进入影响焙烧，也能将无用废气排走；然后将气氛炉升温，升温速度为4.5℃/min。在气氛炉温度达到550℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧3小时。恒温焙烧结束后，继续通入氮气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为5.5小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.993%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。
实施例3：
将电解金属锰片与电解二氧化锰按1:1.65进行混合，将混合料置于真空磨机内进行粉磨，至粉磨料粒度达到95%通过500目，得到粉磨料；将得到的粉磨料置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入氮气作为保护性气体，将气氛炉中空气赶出，且通入氮气后保持炉内氮气正压，正压可防止外界空气进入影响焙烧，也能将无用废气排走；然后将气氛炉升温，升温速度为4.5℃/min。在气氛炉温度达到650℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧3小时。恒温焙烧结束后，继续通入氮气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为6小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.995%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。
实施例4：
将电解金属锰片与电解二氧化锰按1:1.65进行混合，将混合料置于真空磨机内进行粉磨，至粉磨料粒度达到95%通过500目，得到粉磨料；将得到的粉磨料置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入氮气作为保护性气体，将气氛炉中空气赶出，且通入氮气后保持炉内氮气正压，正压可防止外界空气进入影响焙烧，也能将无用废气排走；然后将气氛炉升温，升温速度为4.3℃/min。在气氛炉温度达到690℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧2.8小时。恒温焙烧结束后，继续通入氮气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为6小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.995%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。
实施例5：
将电解金属锰片与电解二氧化锰按1:1.58进行混合，将混合料置于真空磨机内进行粉磨，至粉磨料粒度达到95%通过500目，得到粉磨料；将得到的粉磨料置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入氮气作为保护性气体，将气氛炉中空气赶出，且通入氮气后保持炉内氮气正压，正压可防止外界空气进入影响焙烧，也能将无用废气排走；然后将气氛炉升温，升温速度为4.2℃/min。在气氛炉温度达到600℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧2.6小时。恒温焙烧结束后，继续通入氮气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为5.5小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.992%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。
实施例6：
将电解金属锰片与电解二氧化锰按1:1.63进行混合，将混合料置于真空磨机内进行粉磨，至粉磨料粒度达到95%通过500目，得到粉磨料；将得到的粉磨料置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入氮气作为保护性气体，将气氛炉中空气赶出，且通入氮气后保持炉内氮气正压，正压可防止外界空气进入影响焙烧，也能将无用废气排走；然后将气氛炉升温，升温速度为4.5℃/min。在气氛炉温度达到680℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧3小时。恒温焙烧结束后，继续通入氮气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为5.8小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.994%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。
本发明制备工艺简单，易于操作，原料成本低廉，原料充足，杂质含量低；本工艺对环境不会带来污染，生产成本低，易于实现工业化规模生产。本发明采用气氛炉，除杂效果显著，氮气作为保护性气体成本低，使用方便；本发明制备的一氧化锰纯度高，高纯一氧化锰的纯度均大于99.99%，一氧化锰的化学成份和物理性能均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.高纯一氧化锰的制备方法，包括以下步骤：
（1）将金属锰片与二氧化锰进行混合；
（2）将（1）的混合料进行粉磨；
（3）将（2）得到的粉磨料置于气氛炉中，向所述气氛炉中通入保护性气体，将炉中空气赶出；
（4）将所述气氛炉升温；
（5）在气氛炉温度达到500℃～690℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧一段时间；
（6）恒温焙烧结束后，继续通入保护性气体，并在炉内对物料进行自然冷却；
（7）当炉内物料温度降低后，将物料从炉膛内取出；
（8）将步骤（7）获得的物料进行研磨，即可得到高纯一氧化锰。
2.根据权利要求1所述的方法，步骤（1）中所述金属锰片为电解金属锰片，所述二氧化锰为电解二氧化锰，电解金属锰片与电解二氧化按照1：（1.55～1.65）进行混合。
3.根据权利要求1所述的方法，步骤（2）中采用真空磨机进行粉磨，粉磨至粒度达到95%通过500目。
4.根据权利要求1所述的方法，步骤（3）中将所述粉磨料置于匣钵内，再将匣钵推进气氛炉中。
5.根据权利要求1或4所述的方法，步骤（3）中所述保护性气体为氮气，且通入氮气后保持炉内氮气正压。
6.根据权利要求1所述的方法，步骤（4）中升温速度为4～4.5℃/min。
7.根据权利要求1所述的方法，步骤（5）中恒温焙烧时间为2.5～3小时。
8.根据权利要求1所述的方法，步骤（6）中自然冷却时间为5～6小时。
9.根据权利要求1所述的方法，步骤（7）中当炉内物料温度降低到80℃以下，将物料从炉膛内取出。
10.根据权利要求1所述的方法，步骤（8）中所述高纯一氧化锰的纯度大于99.99%。
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