專利名稱：用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制備高純四氧化三錳的方法，尤其涉及一種用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中直接氧化制備高純四氧化三錳的方法，屬于錳化合物合成技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
高純四氧化三錳是合成軟磁錳鋅鐵氧體的重要原材料。目前制備四氧化三錳的主要方法是金屬錳粉加銨鹽催化氧化法。該法工藝成熟，生產(chǎn)工藝簡單，投資少，最突出的缺點(diǎn)有三個(gè)一是生產(chǎn)成本高；二是雜質(zhì)含量高；三是比表面積較小。為此，國內(nèi)外進(jìn)行了各種其他制備方法的研究，這些方法包括焙燒法、還原法、錳鹽-MnO2氧化水熱法和錳鹽水熱氧化法等。其中錳鹽水熱氧化法因不經(jīng)電解直接用硫酸錳溶液氧化制備四氧化三錳，成本大幅度降低，一直引起國內(nèi)外的高度重視。目前國內(nèi)研究用硫酸錳溶液直接制備四氧化三錳的基本工藝過程是先用堿(包括氨水)將硫酸錳溶液中的二價(jià)錳離子沉淀為氫氧化錳，過濾，洗滌，濾餅漿化，然后再用空氣或氧化將氫氧化錳氧化為四氧化三錳。該方法氧化速度慢；錳回收率低(約85％)；溶液中的鈣鎂離子大量沉淀，使產(chǎn)品中的鈣鎂大量超標(biāo)。另外因二價(jià)錳離子水解產(chǎn)物中含有大量難氧化的堿式硫酸錳，使產(chǎn)品中的硫嚴(yán)重超標(biāo)。本法通過控制氨水加入速度和溶液pH值上升速度以及反應(yīng)過程的pH值，用空氣或氧氣直接將二價(jià)錳離子氧化為四氧化三錳的方法可以大幅度提高二價(jià)錳的氧化速度，可以大幅度提高錳回收率(達(dá)99.99％)，可以十分有效控制產(chǎn)品中鈣、鎂和硫的含量，達(dá)到生產(chǎn)高純四氧化三錳的目的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種用硫酸錳溶液直接制備高純四氧化三錳的方法，制備過程的基本原理是在一定溫度下，通過控制氨水加入速度和pH值上升速度及反應(yīng)過程的pH值，用空氣或氧氣直接將硫酸錳溶液中的二價(jià)錳直接氧化為四氧化三錳。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法，在錳離子濃度為2g.L-1～120g.L-1的硫酸錳溶液中的，加入氨水，通過控制氨水的加入速度使溶液pH值上升速度為0～1.00/分，用空氣或氧氣作為氧化劑將二價(jià)錳氧化為四氧化三錳，氧化反應(yīng)溫度為20～100℃，并且控制氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值范圍為6.0～14.0；氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值范圍為4.0～9.0。
硫酸錳溶液中的錳離子濃度優(yōu)選為20g.L-1～80g.L-1。
氧化反應(yīng)溫度優(yōu)選40～80℃。
pH值上升速度優(yōu)選為0.01～0.5/分。
氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值范圍優(yōu)選為6～10；氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值范圍優(yōu)選為5～7。
氧化反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為5～30h。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是1、氧化反應(yīng)速度快；可以控制溶液中的雜質(zhì)鈣和鎂產(chǎn)生的沉淀量；2、可以控制產(chǎn)品中硫的含量；能大幅度提高錳的氧化回收率；成本低。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的限定。
實(shí)施例1在26立方米錳離子濃度為30g.L-1和溫度為40℃的硫酸錳溶液中，控制氨水加入速度使溶液pH值上升速度為0.01～0.50/分，用空氣或氧氣做氧化劑，氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值不高于7.0，氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值為5，氧化時(shí)間為12小時(shí)，可以將二價(jià)錳全部氧化為四氧化三錳實(shí)施例2在26立方米錳離子濃度為10g.L-1和溫度為70℃的硫酸錳溶液中，控制氨水加入速度使溶液pH值上升速度為0.01～0.80/分，用空氣或氧氣做氧化劑，氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值不高于8.0，氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值為6，氧化時(shí)間為6小時(shí)，可以將二價(jià)錳全部氧化為四氧化三錳實(shí)施例3在26立方米錳離子濃度為70g.L-1和溫度為40℃的硫酸錳溶液中，控制氨水加入速度使溶液pH值上升速度為0.01～0.30/分，用空氣或氧氣做氧化劑，氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值不高于6.0，氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值為5，氧化時(shí)間為22小時(shí)，可以將二價(jià)錳全部氧化為四氧化三錳實(shí)施例4在26立方米錳離子濃度為110g.L-1和溫度為80℃的硫酸錳溶液中，控制氨水加入速度使溶液pH值上升速度為0.01～0.50/分，用空氣或氧氣做氧化劑，氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值不高于9.0，氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值為6.5，氧化時(shí)間為35小時(shí)，可以將二價(jià)錳全部氧化為四氧化三錳實(shí)施例5在26立方米錳離子濃度為5g.L-1和溫度為60℃的硫酸錳溶液中，控制氨水加入速度使溶液pH值上升速度為0.01～0.90/分，用空氣或氧氣做氧化劑，氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值不高于6.0，氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值為7，氧化時(shí)間為7小時(shí)，可以將二價(jià)錳全部氧化為四氧化三錳實(shí)施例6在26立方米錳離子濃度為60g.L-1和溫度為50℃的硫酸錳溶液中，控制氨水加入速度使溶液pH值上升速度為0.01～0.60/分，用空氣或氧氣做氧化劑，氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值不高于7.5，氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值為6，氧化時(shí)間為22小時(shí)，可以將二價(jià)錳全部氧化為四氧化三錳實(shí)施例7在26立方米錳離子濃度為60g.L-1和溫度為80℃的硫酸錳溶液中，控制氨水加入速度使溶液pH值上升速度為0.01～0.70/分，用空氣或氧氣做氧化劑，氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值不高于8.0，氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值為5，氧化時(shí)間為16小時(shí)，可以將二價(jià)錳全部氧化為四氧化三錳實(shí)施例8在26立方米錳離子濃度為80g.L-1和溫度為45℃的硫酸錳溶液中，控制氨水加入速度使溶液pH值上升速度為0.01～0.70/分，用空氣或氧氣做氧化劑，氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值不高于10.0，氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值為7.8，氧化時(shí)間為35小時(shí)，可以將二價(jià)錳全部氧化為四氧化三錳。
權(quán)利要求
1.用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法，其特征在于在錳離子濃度為2g.L-1～120g.L-1的硫酸錳溶液中加入氨水，控制氨水的加入速度，使pH值上升速度為0～1.00/分，用空氣或氧氣作為氧化劑將二價(jià)錳氧化為四氧化三錳，氧化反應(yīng)溫度為20～100℃，并且控制氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值范圍為6.0～14.0；氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值范圍為4.0～9.0。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法，其特征在于硫酸錳溶液中的錳離子濃度優(yōu)選為20g.L-1～80g.L-1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法，其特征在于氧化反應(yīng)溫度優(yōu)選40～80℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法，其特征在于控制氨水的加入速度，使pH值上升速度優(yōu)選為0.01～0.5/分。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法，其特征在于氧化反應(yīng)過程中溶液的最高pH值范圍優(yōu)選為6～10；氧化反應(yīng)過程中溶液的最低pH值范圍優(yōu)選為5～7。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法，其特征在于氧化反應(yīng)時(shí)間優(yōu)選為5～30h。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用硫酸錳溶液在氨性介質(zhì)中制備高純四氧化三錳的方法，在錳離子濃度為2g.L
文檔編號C01G45/00GK1814551SQ20061005871
公開日2006年8月9日 申請日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者鄒興, 陳德勝, 孫寧磊, 郭建, 楊程, 劉福軍, 杜麗, 王國承 申請人:郝鵬飛