低品位菱錳礦提制活性四氧化三錳和二氧化錳的工藝優(yōu)化.pdf

1、隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,錳資源的需求量越來越大,開發(fā)和利用低品位錳礦是一個(gè)必要的趨勢。四氧化三錳和二氧化錳是重要的金屬氧化物材料,被廣泛應(yīng)用于電子行業(yè)、化學(xué)工業(yè)及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域。本文以低品位菱錳礦酸浸除雜得到的MnSO4溶液為原料,采用不同工藝制備四氧化三錳和二氧化錳,并對(duì)工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究,為低品位菱錳礦的利用提供了論理依據(jù)。
　　對(duì)兩相氧化法制備四氧化三錳的工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究。結(jié)果表明,在MnSO4溶液濃度1.0 mol/L、Mn

2、SO4溶液加料速度30 mL/h、反應(yīng)溫度80℃和體系pH=10的工藝條件下水解氧化,過濾后200℃下固相氧化2.5 h,可得四氧化三錳;產(chǎn)物總錳含量達(dá)72.0％,優(yōu)于化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) HG/T2835-1997對(duì)軟磁鐵氧體用四氧化三錳優(yōu)級(jí)品的要求。離子分布式為[Mn2+]A[Mn2+0.6048 Mn3+0.5873Mn4+0.7571□0.0508]B O4;X-射線衍射表明產(chǎn)物形態(tài)為γ-Mn3O4;BET測試表明Mn3O4比表面積為3

3、1.8m2/g。研究了焙燒法制備四氧化三錳的影響因素。結(jié)果表明,選用碳酸鈉與碳酸氫銨混合(1:1的摩爾比)作為碳化結(jié)晶的沉淀劑時(shí)錳回收率大于97.0％;隨著焙燒時(shí)間的延長和焙燒溫度的升高,產(chǎn)物錳含量都呈增加的趨勢,且錳含量和焙燒時(shí)間、錳含量和焙燒溫度之間的關(guān)系可以用經(jīng)驗(yàn)公式予以表征。在1323K下焙燒120min得到了錳含量為72.0％的四氧化三錳。X-射線衍射表明所得產(chǎn)物形態(tài)為γ-Mn3O4,FTIR分析表明產(chǎn)物中存在Mn3O4的Mn

4、-O特征吸收峰,SEM圖顯示產(chǎn)物表面光滑、分散良好,離子分布可用[Mn2+][Mn2+0.3085 Mn3+0.2846 Mn4+0.3824□0.0246]2O4表示。
　　在堿性體系中以過硫酸鉀作為氧化劑,對(duì)化學(xué)水浴法制備二氧化錳的工藝進(jìn)行了優(yōu)化研究。結(jié)果表明,在堿用量為硫酸錳的5倍、過硫酸鉀用量為理論用量的110％、50?C條件下攪拌反應(yīng)20 min,得到的產(chǎn)物中二氧化錳含量為91.5％,滿足GB2106-95對(duì)電池用電解二

5、氧化錳的A級(jí)標(biāo)準(zhǔn),硫酸錳回收率為98.5％。X-射線衍射表明產(chǎn)物為α-MnO2與β-MnO2兩種晶型的混合物;SEM分析顯示產(chǎn)物顆粒形貌不規(guī)則,有許多小顆粒附著在大顆粒表面;產(chǎn)物的BET比表面積為97.8 m2/g,最可幾孔徑為15.0 nm,產(chǎn)物二氧化錳催化雙氧化水降解羅丹明B的降解率達(dá)98.5％。
　　以高錳酸鉀為氧化劑,采用化學(xué)水浴法制備二氧化錳,采用XRD、XPS、BET、SEM和FTIR分析了其結(jié)果特征,并考察了其降解亞

6、甲基藍(lán)和處理垃圾滲濾液的效果。XRD分析表明高錳酸鉀和硫酸錳的摩爾比對(duì)產(chǎn)物晶型的影響很大,隨著高錳酸鉀比例的減少,產(chǎn)物晶型呈δ→α→α+γ的變化;XPS進(jìn)一步表明產(chǎn)物的化學(xué)成分是MnO2;SEM圖譜顯示產(chǎn)物微觀形貌均不太規(guī)則,顆粒大小不均勻;當(dāng)高錳酸鉀比例較高(n(MnO4-:Mn2+)=1:1.1)時(shí),產(chǎn)物二氧化錳的比表面積達(dá)141.9 m2/g,對(duì)亞甲基藍(lán)的降解率可達(dá)97.2％,對(duì)老齡垃圾滲濾液的COD去除率達(dá)44.5％。FTIR分