用软锰矿直接制备高纯高比表面四氧化三锰.pdf

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第32卷第1期
地球科学一一中国地质大学学报
Vol
2C07年1月
Earth Science-journal of China University of Geosciences
?007
用软锰矿直接制备高纯高比表面四氧化三錳
田甜,罗红玉2,杨超1,皮振邦,田熙科
L.中地质大学材料科学与化学工程学院,湖北武汉430074
2.广东省中山市质女计量监督检测所,广东中山528400
摘要:软锰矿经中性浸出,通过除杂净化,制铬出高纯硫酸锰溶液;碱化沉淀,采用微波加热进行控制氧化合成四氧化三锰
确定了该方法的最住工艺参数.分别用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射仪和全自动氮吸附比表面仪对样品进行了檢测,结
桀表明:该方法成功制备了高纯四氧化三锰;比表面积高达28,27m2/g,
关词:软锰矿;中性浸出;微波热处理;四氧化三锰
中图分类号:P578,4
文章编号:1000-238(2007)01-0119-04
收稿日期:2006-06-12
Preparation of High Purity and High Specific Surface
Area Mna O, from Primary Manganese Ores
TIAN Tian, LUO Hongyu, YANCICHAO', Pl Zhen-bang', TIAN Xi-ke
1. Faculty o f Mateial Science and Chemistry Eingineering hina Uiers y oscines Wwhn 4304
2. rumngdung Zhongshan Su persim Testing Institue of Quality&Mewrolugy, hung shur 528400, hina
Abs ract Immerse primary Mn ores in neutral solution, purify chemically, and manganese sulpate with high purity are o-
tained. Ma
ng property of microwave
technology conditions were established though exper ments, The samples are characterized by SEM, TFM, XRD and BEI
The results show that using this method, high quality M can be prepared successfully fron primary Mn ores with a high
specific surtace area o
Key words; primary manganese ores; neulral leaching: microwave heating; manganic manganous oxide
四氧化三锰(Mng4)由j具有独特的电子排Mnx(O)的制备方法主要有焙烧汰、还原法、氧化
布、扭曲的尖晶石结构、离子交换、分子吸附、催化、法及电解法(谭柱中,2004).国内月前Mn2O的生产
电化学及磁性能等性质( Bouchcr et al.,1971),被主要采用金属锰粉悬浮液氧化法,由于原料采用电解
广泛应用于电子材料、高效催化、电池、涂料、信息存金属锰粉,成本较高.本研究旨在利用低品位软锰矿
储材料等高科技领域( Kim et at.,199).日前,我选择中性浸出,采用微波选择性加热控品型转变
国Mn3OA的生产规模和产量均居世界肖位,但现行制备出高纯度高比表面积的MO.
生产工艺均采用昂贵的金属锰片为原料,生产成本
高(陈飞宇等,2003),且95%以上的产品是高哂(银1实验部分
瑰等,2004),低比表面积规格(5~8m2/g),杂质含
量高,达不到国内外客户的要求(曾克新和张武,1.1锰矿石的化学成分分析
2005).因此,研究一种可行的低成本,高品质实验所用矿石为湖南某锰矿的软锰矿,其化学
MnsO制备工艺具有重大现实意义
成分见表1.所得结果表明:该锰矿的品位极低,锰
金项目:武汉市青牛科技展光计划(No.2006500416-22)
作者简介:田甜(1982一),女,硬士研究生,主要从事纳米材料的研究工作.Emal; xktian(Q! cug,edu.cn
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地球科学一中地质大学学报
第32卷
农1软锰矿石主要成分
Table I Chemical compositions of manganese ore concentrates
成分
Mn Si Fe203 Ni A1203
含量く%)118459.296.590.
6,51G.0050.050.020.0010.05
(b)50C
图1不同反座温度下前驱体粉体的SEM照片
Fig 1 SEM micrographs of powders at different temperatures
(a)2.5
?3紧
(c)8. 5 h
H
图2不同反应时间的前驱体粉体的SEM照片
Fig 2 SEM micrographs of powders ar different times
含量约11.84%,硅含量极高
2结果与讨论
1.2实验过程
采用中性还原浸出,通过调节还原剂、反应温度2.1液相沉淀条件的选择与控制
和时问等因素,得到质含量低的锰浸出液.对浸出2.1.1沉淀剂的选择从理论上讲,只要沉淀剂具
液进行除杂,在净化之后的MnSO溶液中逐步滴有碱性并且过量,是可以将锰元素沉淀完全的,但是
加氨水,使Mn2以沉淀的形式析出.反应结束后抽大多数碱引入的金属阳离子易吸附在胶粒上难以洗
,用去离子水反复洗涤、过滤、干燥得前驱体粉体.潦除尽.因此实验中择浓氨水作为沉淀剂
釆用微波对前驱体粉体进行热氧化处理,得到最终2.1.2反应温度的选择图1为不同反应温度下
样品.
合成粉体的SFMⅥ照片,表明反应温度对于粒径及其
1,3样品性能测试
分散效果有明显的影响.从图中可以看出:在50C条
Mn3O的物相结构由 Xpert pro型X射线行件下合成的粉体粒径小,分散好,且无明显团聚.
射仪(XRID)分析测得,颗粒的形貌和尺寸大小通过2.1.3反应时间的选择图2的扫描电镜照片直
JEM-100CcX11型透射电镜(TEM)和 Quanta-200观反映了反应时间对粉体团聚程度的影响.反应时间
型扫描电镜(SEM)进行表征,采用JW-04型全自动越长,粉体的粒径越大,团聚现象越严重.依据SEM
氮吸附比表面仪进行产物的比表面测试.
分析结果,本实验选摔2.5h为最佳反应时问.
2.1.4pH值的选择图3为不同pH值下合成粉