專利名稱：一種化學二氧化錳的生產(chǎn)方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到化學領域，特別是一種化學二氧化錳的生產(chǎn)方法。
背景技術：
二氧化錳是干電池的主要正極材料，其品質好壞對鋅錳干電池的性能起 著決定性作用。用電解法制得的二氧化錳能夠滿足高容量大功率電池原料的 質量要求，遺憾的是電解法制二氧化錳具有電耗高、環(huán)境污染大、設備投資 大、生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)成本高等缺點，導致產(chǎn)品價格昂貴，在一定程度上制
約了電池工業(yè)的發(fā)展。上個世紀70年代以來，世界各國積極開發(fā)化學二氧化 錳生產(chǎn)，最具代表性有比利時賽德馬公司，其用銨基甲酸銨法生產(chǎn)化學二氧 化錳，年產(chǎn)量達4萬噸，己有2 O多年的生產(chǎn)歷史。其它如日本、美國、法 國也有小規(guī)格的生產(chǎn)。該法生產(chǎn)的化學二氧化錳與電解二氧化錳的化學成份 和晶型結構(主要都是r一型)基本一致，不同處是物理性能，電解二氧化 錳的平均粒徑比化學二氧化錳要大兩倍，而比表面只有化學二氧化錳的一半， 因此化學二氧化錳與電解二氧化錳相比，具有二氧化錳利用率高、吸液量大、 電池恢復性能強、防漏性好等優(yōu)點，缺點是(以比利時的為例)化學二氧化 錳內(nèi)阻較大，短路電流和負荷電壓稍低，大電流、重負荷放電性稍低于電解 二氧化錳，且設備投資大，生產(chǎn)周期長，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質量無法保證(因 有氨循壓縮過程，整個生產(chǎn)過程需高溫高壓，難于控制各項工藝指標)。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術的上述不足，而提供一種設備投資少，生 產(chǎn)周期短，產(chǎn)品質量穩(wěn)定可靠，電性能優(yōu)于電解二氧化錳，適用于生產(chǎn)堿錳 電池的一種化學二氧化錳的生產(chǎn)方法。
本發(fā)明的技術方案是 一種化學二氧化錳的生產(chǎn)方法包括硫酸錳溶液壓 力結晶、脫水焙燒、熱解、氧化還原、岐化.氧化反應、酸洗、反復洗滌、中 和、壓濾烘干，其特征是熱解后生成的四氧化三錳在氧化還原反應時，通入
含氧量為70—55%的富氧空氣。
在岐化.氧化反應過程中，每次歧化反應時固液比必須控制在1: 2. 5—3。 但當歧化反應完成后，加入氯酸鈉氧化時，應隨著反應時間延長將固液 比降低至l: 1.6—2.0。
每次加氧化劑進行氧化反應時，將氧化反應的反應時間控制在4一5小時。
本發(fā)明通過以上工藝技術上的改進，所生產(chǎn)的化學二氧化錳具有利用率 高、吸液量大、電池恢復性能強等優(yōu)點，成為生產(chǎn)堿錳型干電池的優(yōu)質原料， 其產(chǎn)品主含量由原來的92%提高到95%—95.5%，雜質含量大幅度降低，環(huán) 境污染小，設備投資少，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質量穩(wěn)定可靠。
以下結合具體實施方式
對本發(fā)明的詳細內(nèi)容作進一步描述。
具體實施例方式
一種化學二氧化錳的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟
硫酸錳溶液壓力結晶按壓力鍋總容量70-8 0 %加入精制硫酸錳溶液， 加熱，壓力達4-5kg后，恒壓0.5-l小時后，開啟過濾閥，將清液放去。 停止攪拌，切斷電熱管電源，開啟壓力鍋，將產(chǎn)品倒出，再經(jīng)離心，存入貯料 池，取樣分析，合格后，可進入烘烤；脫水焙燒脫水焙燒是將一水硫酸錳(Mn S 04. H20)晶格里的水分 子除去，不是指表面水，將一水硫酸錳置旋轉電爐用5 6 0 — 6 0 0 'C溫度焙 燒1. 5-2. 5小時，使硫酸錳由原來的白色或微粉紅色變成灰白色即可；
熱解將脫水后的硫酸錳置于旋轉電爐中，溫度控制在1050 — 135(TC之 間，在富氧空氣中焙燒，時間1.5-2.5小時，使之變成四氧化三錳；
氧化還原將熱解得到的四氧化三錳再置入7 5 0 — 8 0 (TC旋轉電爐中， 通入含氧量為70—55%的富氧空氣，在富氧空氣中焙燒，時間3—5小時， 使部分四氧化三錳直接氧化成含二氧化錳75%以上的粗二氧化錳，可減少氧 化劑氯酸鈉用量30%，使二氧化錳產(chǎn)品中的晶型結構為"r "型結構的含量 由原來的75%提高到98%，增大產(chǎn)品顆粒的微孔、孔徑，降低比表面積，提 高產(chǎn)品大電流放電性能；還有部分四氧化三錳轉變成三氧化二錳。
岐化.氧化岐化與氧化二道工序在同一反應釜內(nèi)進行，為了控制氧化反 應時二氧化錳晶核量，提高視比重，節(jié)省硫酸的用量，采用分三次加料，岐 化與氧化交替進行；且每次歧化反應時固液比必須控制在1: 2.5—3，但當 歧化反應完成后，加入氯酸鈉氧化時，應隨著反應時間延長將固液比降低至 1: 1.6—2.0范圍內(nèi)，以降低產(chǎn)品的比表面積(控制在24—30mVg范圍)， 提高視比重(控制在1.65—1.75 g/ml范圍內(nèi))，提高產(chǎn)品充填量，從而提 高干電池放電量。
酸洗將含量3 0 0 g / L稀酸1 0 0 0 kg加入酸洗槽，再加入2 0 0 kg 清水，固液比為1:1，攪拌均勻，溫度控制在9 8 'C左右反應6 0分鐘，酸 洗結束，酸洗母液與反應母液一樣回收。
洗滌酸洗母液回收后，再按l: l配入清水，攪拌均勻后放入洗滌， 待其沉清放去上面清液后，再放入85。C熱水，攪拌l 5 — 2 O分鐘,停止攪拌，讓其沉清，放去上面清液，再放入7 5-C熱水，再攪拌后沉清放去上面 清液，再放入7 5'C熱水，反復洗滌，將洗液PH值洗到2.0-2.5之間再中 和。
中和停止攪拌，讓其沉淀，放去上面清液，再放入冷水將溫度調(diào)到4 (TC以下，即可中和，加碳酸鈉中和而不用碳酸氫銨中和，以防止產(chǎn)品夾帶 銨離子而不適用于堿錳電池；中和到PH值5 — 7，再攪拌3 0分鐘，PH 值不變，中和結束，再用去離子軟水洗滌，以免產(chǎn)品在洗滌中吸附水中雜質； 洗滌一次再攪拌1 0 — 1 5分鐘，壓濾烘干即可。
權利要求
1、一種化學二氧化錳的生產(chǎn)方法，它包括硫酸錳溶液壓力結晶、脫水焙燒、熱解、氧化還原、岐化.氧化反應、酸洗、反復洗滌、中和、壓濾烘干，其特征是熱解后生成的四氧化三錳在氧化還原反應時，通入含氧量為70—55％的富氧空氣。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種化學二氧化錳的生產(chǎn)方法，其特征是在岐 化.氧化反應過程中，每次歧化反應時固液比必須控制在l: 2.5—3。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的一水硫酸錳熱解生產(chǎn)化學二氧化錳的方 法，其特征是但當歧化反應完成后，加入氯酸鈉氧化時，應隨著反應時間延 長將固液比降低至l: 1.6—2.0。
4、 根據(jù)權利要求1或2所述的一水硫酸錳熱解生產(chǎn)化學二氧化錳的方法，其特征是每次加氧化劑進行氧化反應時，將氧化反應的反應時間控制在4—5 小時。
5、 根據(jù)權利要求3所述的一水硫酸錳熱解生產(chǎn)化學二氧化錳的方法，其 特征是每次加氧化劑進行氧化反應時，將氧化反應的反應時間控制在4一5 小時。
全文摘要
一種化學二氧化錳的生產(chǎn)方法包括硫酸錳溶液壓力結晶、脫水焙燒、熱解、氧化還原、歧化。氧化反應、酸洗、反復洗滌、中和、壓濾烘干，其特征是熱解后生成的四氧化三錳在氧化還原反應時，通入含氧量為70-55％的富氧空氣，在岐化。氧化反應過程中，每次歧化反應時固液比必須控制在1∶2.5-3，每次加氧化劑進行氧化反應時，將氧化反應的反應時間控制在4-5小時。本發(fā)明通過以上工藝技術上的改進，所生產(chǎn)的化學二氧化錳具有利用率高、吸液量大、電池恢復性能強等優(yōu)點，成為生產(chǎn)堿錳型干電池的優(yōu)質原料，其產(chǎn)品主含量由原來的92％提高到95％-95.5％，雜質含量大幅度降低，環(huán)境污染小，設備投資少，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質量穩(wěn)定可靠。
文檔編號C01G45/00GK101456592SQ20071019260
公開日2009年6月17日 申請日期2007年12月14日 優(yōu)先權日2007年12月14日
發(fā)明者杜祖德 申請人:杜祖德