[发明专利]一种四氧化三锰及其制备方法

说明书

本发明涉及一种四氧化三锰及其制备方法，属于四氧化三锰技术领域，所述方法以金属锰为原料，使用MClx和铵盐为复合催化剂，水解氧化反应生成四氧化三锰，其中，M为Al、Fe、Zn、Cu、Ni、Ti中的一种或多种，x为2或3，铵盐选自NH₄Cl、CH₃COONH₄、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、NH₄Br或NH₄I的一种或多种，金属锰为金属锰片或锰粉，该方法得到的四氧化三锰产品稳定性和一致性佳，在提高四氧化三锰比表面积的同时还可保证氧化镁的去除率，且生产过程中不出现有害气体，工作环境安全。

技术领域

本发明涉及四氧化三锰技术领域，尤其涉及一种四氧化三锰及其制备方法。

背景技术

四氧化三锰的工业制备方法多种多样，但从反应性质和工艺特点可分为：焙烧法、还原法、氧化法和电解法。

焙烧法是将金属锰或锰的氧化物、氢氧化物、硫酸盐、碳酸盐、亚硫酸盐、硝酸盐及高锰酸盐在空气中或氧气中，于1000℃灼烧，经冷却、粉碎制得四氧化三锰。其反应式如下：3MnO₂→Mn₃O₄+O₂。

还原法是用二氧化锰或水锰矿为原料，先经焙烧成三氧化二锰，再在甲烷气体存在下，于250～500℃进一步还原生成四氧化三锰，经冷却、粉碎制得四氧化三锰成品，其反应式如下：2MnOOH→Mn₂O₃+H₂O；3Mn₂O₃+0.25CH₄→2Mn₃O₄+0.25CO₂+0.5H₂O。

硫酸锰溶液直接氧化法是采用原生锰矿石为原料，经过硫酸浸出、化学除杂后，在碱性条件下用空气将锰矿石的浸出物硫酸锰溶液的二价锰氧化为四氧化三锰的一种制备方法(参见文献1：王红太.国内四氧化三锰的生产工艺现状及发展方向[J].山西化工，2006,26(3):55-57)。

目前，国内四氧化三锰的生产基本都采用电解金属锰粉(片)悬浮液氧化法，即通过干磨或湿法球磨将金属片锰磨到一定的粒度后，然后加入催化药剂进行催化反应制备四氧化三锰，该方法所用的催化药剂通常为铵盐或酸(参见CN1252385、CN1252386、CN103058280A等)催化。然而，使用铵盐作为催化剂时，铵盐的使用量较大，废水中氨氮指标较高，增加了后续的污水处理成本；采用酸催化时，通常产品的稳定性不好，影响产品的一致性，同时，酸挥发会影响工作人员的身体健康。因此，本发明提出一种新的四氧化三锰的制备方法。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种四氧化三锰及其制备方法，该方法采用MCl_x与铵盐作为复合催化剂，其中M选自Al、Fe、Zn、Cu、Ni、Ti中的一种或多种，x为2或3，铵盐选自NH₄Cl、CH₃COONH₄、(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃、NH₄Br或NH₄I的一种或多种，该方法可保证四氧化三锰产品的稳定性和一致性，在提高四氧化三锰比表面积的同时，还可保证氧化镁的去除率；且生产过程中不出现有害气体，工作环境安全。

为了实现上述的目的，本发明的技术方案如下：