[发明专利]一种四氧化三锰的制备方法

说明书

本发明公开了一种四氧化三锰的制备方法，属于锰化合物合成技术领域，步骤为：浸出：将碳酸锰矿磨成粉与二氧化锰、硫酸反应，过滤；中和：加入二氧化锰，用石灰调节pH值为6～7，过滤；除重金属：加入硫化钡，过滤；除钙除镁：向除重金属后的溶液中加入氟化铵，过滤；净化：用化学二氧化锰滤层过滤；水解沉淀：将净化后的溶液缓慢加入到氨水中，不断搅拌，抽滤，滤饼真空干燥；氧化：干燥后的滤饼制成悬浮液，通入热空气，同时滴加氨水，抽滤，真空干燥获得四氧化三锰。本发明通过化学方法除杂，净化，再直接氧化制取高纯四氧化三锰，实现从碳酸锰矿直接制备四氧化三锰，其工艺简单，制备成本低，制备的四氧化三锰纯度高，且质量稳定。

技术领域

本发明属于锰化合物合成技术领域，特别涉及一种四氧化三锰的制备方法。

背景技术

四氧化三锰属于高性能结构材料，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，也是制备锰锌铁氧体的优质原料，由Mn₃O₄制备的软磁铁氧体占软磁铁氧体总量的60％以上。

近年来，四氧化三锰进入电池领域，被用作锂离子电池的正极材料锂锰氧(LiMn₂O₄)电极的制备原料，是合成尖晶石结构锂锰氧正极活性材料的众多原料中较好的一种，由(Mn₃O₄)制得的锂锰氧材料纯度高、晶粒大小均匀、具有良好的电化学性能，其效果优于MnO₂。

四氧化三锰的制备方法多种多样，若从制造原理分类，基本上可以分为两类：一类是低价锰的氧化；一类是高价锰的还原。若按制造原料分类，基本上可以分成四类：一类是以锰的氧化物或氢氧化物经氧化或还原制成Mn₃O₄；一类是锰盐经氧化或还原制成Mn₃O₄；还有一类是锰金属经过氧化制成Mn₃O₄；另外一类是以锰的氧化物与锰盐为原料经氧化还原制成Mn₃O₄。

硫酸锰法是利用Mn²⁺在碱性条件下沉淀成Mn(OH)₂，再通过氧化剂对其进行氧化制得四氧化三锰；该方法的主要缺点就是制备的四氧化三锰纯度不高，质量稳定性差，原因是通常硫酸锰原料中含有较多的杂质，并且除杂过程中又添加了多种其它物质。因此，亟需对硫酸锰法制备四氧化三锰创新改进。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提供一种四氧化三锰的制备方法。

为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现：

一种四氧化三锰的制备方法，包括以下步骤：

浸出：向碳酸锰矿磨成粉与二氧化锰混合，加入硫酸，过滤，收集滤液，洗涤滤饼，将滤液和洗涤液合并获得浸出液；

中和：向浸出液中加入二氧化锰，温度为90～120℃；反应1～2h，反应结束后用石灰调节pH为6～7，过滤并用去离子水洗涤；

除重金属：向中和后的溶液加入硫化钡，反应温度80～100℃，反应时间0.5h～1h，过滤并用去离子水洗涤；

除钙除镁：向除重金属后的溶液中加入氟化铵，反应温度大于90℃，反应时间0.5～1h，过滤并用去离子水洗涤；

净化：将除钙除镁后的溶液，用化学二氧化锰滤层过滤，使溶液进一步净化；

水解沉淀：将净化后的溶液缓慢加入到氨水中，不断搅拌，生成白色沉淀，抽滤，分别用稀氨水、去离子水洗涤，获得滤饼，50～60℃真空干燥；

氧化：将干燥后的滤饼放入钛反应槽中制成悬浮液，通入热空气，同时滴加氨水，控制终点pH值在8.5～8.8，反应4小时，抽滤，真空干燥，得产品四氧化三锰。