[发明专利]母液循环生产高纯四氧化三锰的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种母液循环生产高纯四氧化三锰的方法。

背景技术

目前四氧化三锰的生产基本上都采用电解金属锰粉悬浮液氧化法，即以电解金属锰片为原料，先将金属锰片粉碎制成悬浮液，再利用空气或氧气作氧化剂，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、投资少，但技术含量低，生产成本高，利润低下，包括硒在内的杂质含量偏高，影响产品的级别。硫酸锰是制备四氧化三锰的合适原料，但用硫酸锰生产四氧化三锰需要解决四氧化三锰的纯度以及硫酸锰高温分解过程中产生的二氧化硫与三氧化硫气体的环保问题。

发明内容

本发明旨在公开一种母液循环生产高纯四氧化三锰的方法。

本发明的方法首先将高纯度的锰片打碎，然后将碎片放入立式湿磨机中以200r/min的速度磨4h，再将磨过的锰粉过300目的筛，以过筛的锰粉为原料，然后按1∶0.075的比例加入氨基乙酸乙酸盐作为催化剂，控制温度在60-70℃，按1∶40的比例加入水，加料时间60min，在上述条件下通入氧气，氧气流速为0.5m³/min，反应时间4h，可得产品Mn₃O₄，其反应方程式如下：

Mn+2HH₂NCH₂COOH＝Mn(HH₂NCH₂COO)₂+2H⁺(络合)

Mn(HH₂NCH₂COO)₂++2H₂O＝Mn(OH)₂↓+2HH₂NCH₂COOH(水解)

6Mn(OH)₂+O₂＝2Mn₃O₄+6H₂O(氧化)

母液循环利用：

从反应过程可以看出，反应分三步进行：即络合-水解-氧化；反应过程中溶液中，氨基乙酸分子与锰原子首先发生络合反应，生成锰的氨基酸络合物，经过水解生产水合氢氧化锰前驱体，再经氧化脱水最终生成四氧化三锰和氨基乙酸盐酸盐。在整个工艺过程中，氨基乙酸盐酸盐除有少量的在温度较高时分解，以NH₃的形式逸出外，大部分是不会损耗的，在联续搅拌反应体系中，只需添加很少量的氨水就能保持这一反应过程；由于反应过程中基本上不消耗氨基乙酸盐酸盐，而整个过程所加物料(水、锰粉、氨基乙酸盐酸盐)较纯净，经固液分离的含有氨基乙酸盐酸盐的滤液(即氧化母液)，完全可以返回利用，作为下一次悬浮液配制的用水，从而达到循环回用。

氧气回收：氧化反应是将氢氧化锰前驱体在密闭反应器中进行，采用的原料是纯氧气，没有其他杂质，反应过程中氧气带出的少量水份经气液分离器分离水份后即可循环利用。

用本发明的方法生产四氧化三锰，具有成本低、产品纯度高、无污染等优点

具体实施方式

将200kg高纯度的锰片打碎，然后将碎片放入立式湿磨机中以200r/min的速度磨4h，再将磨过的锰粉过300目的筛，以过筛的锰粉为原料，然后加入15kg的氨基乙酸乙酸盐作为催化剂进行反应，反应温度60℃、加水量160001、加料时间60min，氧气流速为0.5m³/min，反应时间4h，可得产品Mn₃O₄。