[发明专利]高纯四氧化三锰及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及生产软磁铁氧体的原料技术领域，更为具体地说是涉及一种高纯四氧化三锰及其制备方法。

背景技术：

高纯四氧化三锰主要用于电子工业，是生产软磁铁氧体的重要原料，可用作电子计算机中存储信息的磁芯、磁盘和磁带，电话用变压器和高品质电感器，电视回归变压器，磁记录用磁头，电感器，磁放大器，饱和电感器，天线棒。此外还可用作某些油漆或涂料的色料，含有高纯四氧化三锰的油漆或涂料喷洒在钢铁上比含二氧化钛或氧化铁的油漆或涂料具有更好的抗腐蚀性能。高纯四氧化三锰技术在我国是一项刚刚起步的新兴技术。

当前高纯四氧化三锰的生产工艺主要有以下几种方法：(1)硫酸锰溶液氧化法，将采用锰矿湿法浸出获得的硫酸锰溶液，通过除杂净化、加铵盐碱化、过滤、采用空气或氧气氧化、洗涤得到四氧化三锰晶体，将四氧化三锰晶体烘干、冷却、装袋得产品。虽然该法工艺成熟，但由于硫酸锰溶液净化除杂，特别是去除钾钠钙镁杂质离子尚存在技术难点，因此，采用该法很难制得高纯级别的四氧化三锰。(2)电解金属锰粉悬浮液氧化法，以电解金属锰片为原料，先将金属锰片粉碎制成锰粉悬浮液，再利用空气或氧气做氧化剂，在一定温度和添加铵盐的条件下，制备四氧化三锰。虽然该法工艺成熟、简单，但该技术使用的原料电解金属锰成本高，且由于目前电解金属锰普遍含硒，使得四氧化三锰含硒量超标，难以达到高纯级别。(3)硫酸锰煅烧法：将硫酸锰晶体加热煅烧，直接生成四氧化三锰，经洗涤烘干得产品。该法的关键在于要获得高纯四氧化三锰，首先必须保证硫酸锰晶体的纯度，因为，硫酸锰晶体高温分解后，杂质会继续存留在四氧化三锰中，并具有富集增大的问题。中国专利“一种硫酸锰循环法制备四氧化三锰的方法”(申请号：201010537545.8)，公开了一种硫酸锰循环法制备四氧化三锰的方法，该专利申请的具体技术方案为：将硫酸锰高温煅烧产生的二氧化硫与三氧化硫混合气体经浓硫酸干燥，并与空气混合压缩后通入由软锰矿、碳酸锰与水组成的混合矿浆中，在浸出温度为85℃并不断搅拌下浸取7小时得浸取液；向浸取液中依次加入福美钠、硫酸铵和氟化铵至不再产生沉淀为止，过滤得到硫酸锰溶液，将过滤得到的硫酸锰溶液蒸发浓缩，于80℃-100℃得到一水硫酸锰；将一水硫酸锰于350℃加热0.5-2小时使之脱水，再于950℃-1050℃煅烧1-2小时，煅烧产生的粉末用蒸馏水或去离子水冲洗，干燥得四氧化三锰，煅烧产生的二氧化硫与三氧化硫混合气体经浓硫酸干燥，并与空气混合压缩后通入由软锰矿、碳酸锰与水组成的混合矿浆中，实现硫酸锰循环生产四氧化三锰的目的。该方法存在的问题：(1)未说明如何从锰矿浸出液中去除铁、铝、钾、钠等杂质。(2)未具体化煅烧的气氛(真空、非真空、氮气保护等)，且认为煅烧产生的气体为二氧化硫与三氧化硫混合气体，采用软锰矿、碳酸锰与水组成的混合矿浆吸收，在碳酸锰矿资源日趋枯竭的背景下，实用价值不大，且三氧化硫气体湿法吸收易产生酸雾，导致吸收不完全和二次污染问题。(3)未说明四氧化三锰的产品标准。

本发明的发明人长期从事锰矿浸出工艺及浸出液除杂、精制研究，已分别申请并获得授权了相关专利多项：中国专利200510021926.X以软锰矿和pH缓冲剂为复合吸收剂进行废气脱硫的方法、200910058061.2适用于二氧化硫气体浸出软锰矿的反应器、200910058062.7用二氧化硫气体浸出软锰矿制备硫酸锰溶液的方法、200910059583.4软锰矿浸取溶液中SO^2-₄、SO^2-₃、S₂O^2-₆、S₂O^2-₈同步分析方法、200910060313.5二氧化硫气体浸出软锰矿过程中抑制连二硫酸锰生成的方法、200920078540.6二氧化硫气体浸出软锰矿制取硫酸锰溶液的专用反应器。

已有研究及本发明的发明人的初步实验研究均证实，硫酸锰的高温分解行为较复杂，在不同的气氛下分解所得到的产物有所不同，因此，采用硫酸锰循环高温煅烧法制备四氧化三锰的关键问题在于：(1)如何调控硫酸锰的高温分解条件，使得分解产物为四氧化三锰粉末和二氧化硫气体；(2)如何确保循环使用的硫酸锰的纯度，确保获得的四氧化三锰的纯度。

发明内容：

本发明的目的正是为了克服上述已有技术的缺点与不足而提供一种性能优越的高纯四氧化三锰，可作为生产软磁铁氧体的原料；二是提供一种制备高纯四氧化三锰的方法。