專利名稱：一種四氧化三錳的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及無機(jī)非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種四氧化三錳的制備方法。
背景技術(shù)：
四氧化三錳是制備錳鋅鐵氧體這種軟磁材料的重要原料之一，由于軟磁材料在電子工業(yè)中有廣泛的用途，因此，制備出優(yōu)質(zhì)四氧化三錳已被國家發(fā)展計(jì)劃委員會(huì)和科學(xué)技術(shù)部列為當(dāng)前發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，是國家鼓勵(lì)優(yōu)化發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)品。目前，現(xiàn)有技術(shù)中制備四氧化三錳的方法大體有以下幾種。I、還原法美國專利4411878中所介紹的四氧化三錳制備方法下，在有還原性氣體特別是甲烷存在的條件下，還原焙燒高價(jià)錳的氧化物。按此專利所說，將高價(jià)錳的氧化物 如二氧化錳，三氧化二錳及類似錳的高價(jià)氧化物，在窯內(nèi)有甲烷氣體存在下加熱，限制溫度在250 550°C，以防止已生成的四氧化三錳進(jìn)一步還原為一氧化錳，該方法的優(yōu)點(diǎn)比相應(yīng)的濕法過程簡單，雜質(zhì)含量少，與高溫火法相比，溫度和能耗低，但是要求以高價(jià)錳的氧化物和甲烷為反應(yīng)物，成本高，經(jīng)濟(jì)效益低，另外溫度低結(jié)晶性能差。2、氧化法如公開號(hào)CN 101177304A，
公開日為2008年5月14日的中國發(fā)明專利，該專利以碳酸錳為原料在120 80(TC下，用空氣或氧氣將碳酸錳經(jīng)熱氧化分解為二氧化錳、一氧化錳和碳酸錳等的混合物，然后在800 1200°C下將錳的混合物焙燒為四氧化三錳；而該該方法分為兩步，能耗高，很難避免燒結(jié)現(xiàn)象的發(fā)生，產(chǎn)品的比表面積和活性低。此夕卜，在《中國有色金屬學(xué)報(bào)》1998年9月第八卷第三期中介紹了微波促進(jìn)二氧化錳的分解的動(dòng)力學(xué)，該文獻(xiàn)在微波作用下，二氧化錳逐步分解為四氧化三錳，反應(yīng)式如下
MniCOs ~MnO ~M ηΟι ~Mm(h ~MnsOo
該方法最高溫度控制在iioo°C，要求氣氛嚴(yán)格，操作復(fù)雜，在實(shí)踐工業(yè)化不易實(shí)現(xiàn)。3、濕法如公開號(hào)CN 101948138A，
公開日為2011年I月19日的中國發(fā)明專利，該專利屬于濕法冶金，用堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)硫酸錳容易的PH值，以把該硫酸錳容易轉(zhuǎn)換為氫氧化錳容易；加入離子液體，在暴露于空氣狀態(tài)下進(jìn)行微波輔助加熱，以氫氧化錳氧化為四氧化三錳，經(jīng)過濾，洗滌、烘干后得到棕紅色四氧化三錳固體，該方法能耗小，生產(chǎn)成本低，但是過程太過復(fù)雜，比表面積不穩(wěn)定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、耗能小、成本低的四氧化三錳的制備方法。為了解決以上提出的問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種四氧化三錳的制備方法，是以碳酸錳為原料，加入碳源，然后置于密封的微波設(shè)備中，以升溫速度為8 20°C /min升至650 750°C后保持并進(jìn)行O. 5 2h的燒結(jié)，出爐后經(jīng)濕磨研磨得到四氧化三錳。上述的四氧化三錳的制備方法，其中所述碳源為葡萄糖或淀粉中的任何一種。上述的四氧化三錳的制備方法，其中所述碳酸錳的含水量以質(zhì)量百分比計(jì)小于15%。上述的四氧化三錳的制備方法，其中所述碳源占總量以質(zhì)量百分比計(jì)為5 10%。上述的四氧化三錳的制備方法，其中所述濕磨研磨將所述四氧化三錳磨至1000目以下。本發(fā)明的有益效果在于1)采用微波設(shè)備進(jìn)行加熱，利用微波直接穿透物體與物質(zhì)直接耦合，高頻振蕩的電磁場使物質(zhì)內(nèi)部的極性分子相互摩擦，將微波能轉(zhuǎn)化為物體的熱能，使得本發(fā)明在加熱過程中能量直接轉(zhuǎn)換無梯度加熱、材料整體吸收微波自身發(fā)熱、力口熱速度快，加熱周期大幅縮短、微波加熱能夠降低一些反應(yīng)的活化能，從而降低反應(yīng)溫度；2)由于微波的快速整體加熱與“非熱效應(yīng)”緣故，碳酸錳分解所產(chǎn)生的二氧化碳在較低的溫度下，能夠及時(shí)與一氧化錳反應(yīng)，產(chǎn)生四氧化三錳，具有工藝簡單、過程容易控制、能耗低、 反應(yīng)過程徹底，比表面積穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。實(shí)施例一取500kg的碳酸錳(其含水量為5%)與50kg的淀粉(碳源)均勻混合，然后將其放入連續(xù)式微波鋼帶窯中進(jìn)行微波加熱，控制其升溫速度為10°C /min，并將溫度控制在700°C進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)的保溫時(shí)間約60min，再進(jìn)行冷卻后得到四氧化三錳，然后將四氧化三錳經(jīng)濕磨研磨磨至1000目，經(jīng)過檢測得到產(chǎn)品錳含量為71. 3%，單位能耗4500度/噸，比表面積為7. 8m2/g，且經(jīng)XRD分析后為純四氧化三錳。在HG/T2835-1997標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定了四氧化三錳的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，見下表。
指標(biāo)名稱_優(yōu)等品一等品合格品
錳含量％彡~71 7069
二氧化硅％ 彡 Τ ~ O. 01O. 02
鉀含量 ％ Sg0Γθ05~ O. 01O. 02
鈉含量 ％ Sg Τ ~ O. 02O. 03
鈣含量 ％ Sg Τ ~ O. 03O. 05
鎂含量 ％ ^0Γθ05~ O. 01O. 02
鉛含量 ％彡οΓο ~ O. 005O. 01
硫酸鹽％彡_ O. 02 O. 03
比表面積(m2/g)<110-20采用本實(shí)施例后經(jīng)過檢測得到四氧化三錳的具體指標(biāo)見下表所示。
稱 I四氧彳 錳含量％71.3
二氧化硅％ 0.009 '
鉀含量％ 0002 鈉含量％0005
鈣含量％0002
鎂含量％ O. 001 鉛含量％0 0002
-硫酸鹽％ ~0.01 —
T匕表面積m2/g卜.8通過上面數(shù)據(jù)可得知，本實(shí)施例制得的四氧化三錳完全達(dá)到了優(yōu)質(zhì)品的指標(biāo)。實(shí)施例二 取Ikg的碳酸錳(其含水量為5%)與O. Ikg的淀粉(碳源)均勻混合，然后將其放入間歇式微波試驗(yàn)爐中進(jìn)行微波加熱，控制其升溫速度為20°C /min，并將溫度控制在700°C，控制燒結(jié)的保溫時(shí)間約60min，再進(jìn)行冷卻后得到四氧化三錳，然后將四氧化三錳經(jīng)濕磨研磨磨至1000目，經(jīng)過檢測得到產(chǎn)品錳含量為71. 5%，單位能耗5000度/噸，t匕表面積為7. 5m2/g，且經(jīng)XRD分析為純四氧化三錳，其具體指標(biāo)見下表所示。
權(quán)利要求
1.一種四氧化三錳的制備方法，其特征在于是以碳酸錳為原料，加入碳源，然后置于密封的微波設(shè)備中，以升溫速度為8 20°C /min升至650 750°C后保持并進(jìn)行O. 5 2h的燒結(jié)，出爐后經(jīng)濕磨研磨得到四氧化三錳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四氧化三錳的制備方法，其特征在于所述碳源為葡萄糖或淀粉中的任何一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四氧化三錳的制備方法，其特征在于所述碳酸錳的含水量以質(zhì)量百分比計(jì)小于15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四氧化三錳的制備方法，其特征在于所述碳源占總量以質(zhì)量百分比計(jì)為5 10%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的四氧化三錳的制備方法，其特征在于所述濕磨研磨是將四氧化三錳磨至1000目以下。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種四氧化三錳的制備方法，是以碳酸錳為原料，加入碳源，然后置于密封的微波設(shè)備中，以升溫速度為8～20℃/min升至650～750℃后保持并進(jìn)行0.5～2h的燒結(jié)，出爐后經(jīng)濕磨研磨得到四氧化三錳。本發(fā)明通過微波設(shè)備的快速整體加熱與“非熱效應(yīng)”緣故，使得碳酸錳分解所產(chǎn)生的二氧化碳在較低的溫度下，能夠及時(shí)與一氧化錳反應(yīng)，產(chǎn)生四氧化三錳，具有工藝簡單、過程容易控制、能耗低、反應(yīng)過程徹底，比表面積穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C01G45/02GK102849800SQ201210304680
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月24日
發(fā)明者王雄, 張曉東, 楊軍, 陳斌, 王哲 申請(qǐng)人:長沙隆泰微波熱工有限公司