[发明专利]软锰矿制备电子级四氧化三锰副产纳米氧化铁红工艺

说明书

技术领域

本发明属于锰的湿法冶金技术领域，尤其涉及软锰矿湿法还原制备电子级四氧化三锰副产纳米氧化铁红的工艺。

背景技术

电子级四氧化三锰属高性能结构材料,主要用于电子工业,是生产软磁铁氧体所需的重要原材料之一。特别是近年来,随着电子信息产业的飞速发展,我国软磁铁氧体的产量不断递增,对于作为其原料的四氧化三锰,不仅在数量上而且在质量上和性能上提出了越来越高的要求。四氧化三锰的制备方法按所使用锰原料的不同可以分为五类：(1)金属锰法；(2)高价锰氧化物法；(3)碳酸锰法；(4)锰盐法；(5)锰矿法。在工业上，目前国内外大都采用电解金属锰片为原料制备，由于金属锰价格较高，致使四氧化三锰生产成本偏高，且杂质硒含量较高，只有直接用锰矿石为原料生产四氧化三锰才具有较大的价格竞争优势。我国锰矿资源丰富，主要有菱锰矿和软锰矿，随着电解锰的不断发展发展，国内菱锰矿资源已接近枯竭，而软锰矿资源却没有得到很好的利用。如何合理研究开发利用软锰矿制备四氧化三锰是一条有效解决锰资源问题的途径，同时也为高端四氧化三锰的生产寻找出一条高效经济的新工艺。

软锰矿的加工主要有预还原焙烧浸出法(火法工艺)和直接浸出法(湿法工艺)两种，前者是在还原剂存在的条件下对软锰矿进行焙烧，使软锰矿中主要成分二氧化锰还原为可溶于酸的一氧化锰，然后以酸等浸出剂进行浸出并对浸出液进行除杂得到二价锰盐溶液，二价锰盐溶液经过沉锰和氧化得到四氧化三锰。所使用的还原剂有黄铁矿、褐煤、一氧化碳、活性炭和石墨等。直接浸出方法与预还原焙烧浸出方法的主要区别在于直接浸出法无需经过高温焙烧阶段，而是利用还原剂在浸出剂溶液中对软锰矿进行直接还原，实现软锰矿的直接浸出。在直接浸出工艺中使用的还原剂有二氧化硫、硫酸亚铁、双氧水、黄铁矿、炭以及有机物类农业副产品。和预还原焙烧浸出法相比，直接浸出法具有工艺流程较短、能耗较少、成本也较低、绿色环保等优点，更加符合产业的可持续发展战略，是近几年国内外研究的热点。

现有技术的方法无法实现在生产高纯度的电子级四氧化三锰产品的同时，还能够副产纯度大于95wt％、平均粒径小于100nm的纳米氧化铁红产品。

因此，选择合适的还原剂提高锰的浸出率，并将还原产物进行回收利用，降低生产成本，控制适合的工艺条件制备高纯度、高比表面积的四氧化三锰，同时获得高纯度的纳米氧化铁红产品，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明提供的软锰矿湿法还原制备电子级四氧化三锰副产纳米氧化铁红工艺，旨在解决现有软锰矿制备四氧化三锰工艺中锰的浸出率较低、金属回收率低、产品质量不高、能耗高、环境污染严重及生产成本较高的问题。

目前对于使用螯合树脂从锰铁溶液中吸附铁离子而言，从数量繁多的吸附树脂或螯合树脂中选择理想的螯合树脂，要求它在特定的条件下能够尽可能选择性地吸附铁离子并且同时能够尽可能减少对于锰离子、其它重金属离子、钙、镁离子的吸附，这是一个技术难题。现有的螯合树脂或吸附树脂产品无法胜任这一要求。

本发明人通过改进工艺，例如在沉锰、氧化过程中添加水合肼和分散剂，使得四氧化三锰产品的纯度显著提高；通过使用特定的螯合树脂从锰铁溶液中选择性地吸附铁离子，获得高纯度、高质量、高价值的副产物纳米氧化铁红。

根据本发明的第一个实施方案，提供软锰矿湿法还原制备电子级四氧化三锰及副产纳米铁红的方法，该方法包括以下步骤：

(1)球磨过筛：将软锰矿物球磨(例如至80目-300目、优选90目-200目)，然后过筛；

(2)配料：加入还原剂并搅拌均匀，获得混合矿粉；

(3)酸浸：将混合矿粉计量投入酸浸池中进行酸浸，然后过滤分离，获得滤渣和滤液；