[发明专利]一种四氧化三锰制备的方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属材料领域，特别涉及一种用碳酸锰经特别热分解获得的锰的混合物制备四氧化三锰的方法。

背景技术

四氧化三锰(Mn₃O₄)是制备软磁锰锌铁氧体的主要原材料之一，其它原材料为Fe₂O₃和ZnO。

锰锌铁氧体是一种高性能的磁性材料，广泛用于电器、通讯、信息等高技术行业，用于防空导弹系统、变极化相控阵雷达天线、预警飞机天线、固态相控阵组件、单脉冲精密跟踪测量雷达等军工产品中。用于制造各种磁芯、信息存储材料、磁头等。锰锌铁氧体性能好，则磁芯体积缩小，电感器所需的线圈匝数减少。随着这些行业技术的迅速发展，要求电子器件小型化、轻量化，相应对锰锌铁氧体提出了轻、薄、短小的要求，对高性能软磁锰锌铁氧体的需求量也与日俱增，年增长速度大于10％。

目前国内四氧化三锰的生产能力约7万吨，市场需求量超过5万吨，主要满足国内的需求。四氧化三锰的制备方法有金属锰粉悬浮液催化氧化法、焙烧法、还原法和锰盐水热氧化法等。目前制备四氧化三锰的主要方法是电解金属锰粉悬浮液催化氧化法，该法工艺成熟，但不足的有：一是生产成本高；二是杂质含量普遍偏高；三是比表面积较小。用碳酸锰直接焙烧氧化也可以制备四氧化三锰，但氧化过程复杂，产品质量差，更为严重的是因碳酸锰在高温下迅速放出大量二氧化碳很容易扬灰造成大量锰化合物损失。

发明内容

本发明目的是改进碳酸锰焙烧工艺过程制备四氧化三锰，解决碳酸锰在高温下迅速放出大量二氧化碳很容易扬灰造成大量锰化合物损失问题。

一种制备四氧化三锰的方法，其特征是先采用加热氧化分解碳酸锰的方法制备锰的混合物。锰的混合物的制备条件是用锰矿石浸出液的净化液——硫酸锰溶液为原料，用碳酸盐或碳酸氢盐作沉淀剂，将硫酸锰中溶液的锰离子沉淀为碳酸锰沉淀物，用空气或氧气作为氧化剂，在120～800℃和热分解时间为0.1～30小时条件下，通过氧化得到锰的混合物。将锰的混合物进行焙烧制备四氧化三锰的条件为焙烧温度800～1200℃，焙烧时间0.01～10小时。

在空气或氧气存在下，碳酸锰缓慢部分热分解为锰的混合产物，锰的混合物中含二氧化锰、一氧化锰和碳酸锰等。锰的混合物中碳酸锰的含量大幅度降低，为避免高温焙烧造成锰混合物扬尘损失奠定了基础。获得的碳酸锰热分解产物经焙烧处理可以制备出高质量的四氧化三锰。

本方法先将碳酸锰在相对较低温度下缓慢部分氧化分解，使其变为锰的混合物，再焙烧锰的混合物制四氧化三锰。该法因碳酸锰分解氧化速度较缓慢，几乎无锰化合物扬灰，且产物质量好。

具体实施方式

实施例1

在硫酸锰溶液中加碱金属碳酸(氢)盐或碳酸(氢)铵，获得的碳酸锰在300℃条件下，通空气氧化10小时，得锰的混合物产物。在900℃下煅烧锰的混合物10分钟，得四氧化三锰。

实施例2

在硫酸锰溶液中加碱金属碳酸(氢)盐或碳酸(氢)铵，获得的碳酸锰在380℃条件下，通空气氧化5小时，得锰的混合物产物。在980℃下煅烧锰的混合物1分钟，得四氧化三锰。

实施例3

在硫酸锰溶液中加碱金属碳酸(氢)盐或碳酸(氢)铵，获得的碳酸锰在450℃条件下，通空气氧化7小时，得锰的混合物产物。在1100℃下煅烧锰的混合物60分钟，得四氧化三锰。

实施例4

在硫酸锰溶液中加碱金属碳酸(氢)盐或碳酸(氢)铵，获得的碳酸锰在650℃条件下，通空气氧化4小时，得锰的混合物产物。在950℃下煅烧锰的混合物0.5分钟，得四氧化三锰。