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工业二氧化锰制备化工方法

时间:2021-01-22 09:54:11 来源: 点击:6462次

二氧化锰是一种无机化合物,化学式是MnO₂,在自然界以软锰矿形式存在。物理性状:黑色无定形粉末,或黑色斜方晶体。溶解性:难溶于水、弱酸、弱碱、硝酸、冷硫酸,加热情况下溶于浓盐酸而产生氯气。

二氧化锰是一种无机化合物,化学式是MnO₂,在自然界以软锰矿形式存在。物理性状:黑色无定形粉末,或黑色斜方晶体。溶解性:难溶于水、弱酸、弱碱、硝酸、冷硫酸,加热情况下溶于浓盐酸而产生氯气。

工业二氧化锰制备化工方法

主要取自天然矿物软锰矿。普遍采用高温硫酸锰溶液电解法制取,碳酸锰矿和软锰矿均可作为原料。硫酸锰溶液的制备包括浸取、除铁、中和、除重金属、过滤、静置除钙镁等工序,经高温电解后制得粗产品,再经处理包括剥离、粉碎、洗涤、中和与干燥等过程制得合格晶。当采用氯化锰溶液电解可制得纤维状二氧化锰。还有碳酸锰、硝酸锰热解法,由低价氧化锰与氧化剂如氯酸钠、氯气、氧气等分别组合反应直接氧化制得。

硫酸锰

将菱锰矿粉与硫酸按质量比值1 : 1.8~1 : 2.0混合进行反应,生成硫酸锰,正常情况下使用电解槽的循环酸,并补充部分硫酸,待pH=4时,加入少量二氧化锰粉,将溶液中Fe2+氧化成Fe3+,再加石灰乳中和至pH近中性,加人硫化钡饱和溶液,使重金属离子生成硫化物沉淀,经过滤配制成电解液组成:MnSO4=120±20 g/L、H2SO4=30±10 g/L,在温度93±5℃,槽电压2~3 V下,通常经20~30天电解,在阳极上沉积生成块状粗品,粗品经剥离、粉碎、用水多次漂洗,并加入碳酸氢钠中和至pH=5~7,再经过滤、干燥、粉碎,制得电解二氧化锰产品。

化学方程式为:

MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑

2FeSO4+MnO2+2H2SO4=Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2O

Fe2(SO4)3+6H2O=3H2SO4+2Fe(OH)3↓

MnSO4+2H2O=电解=MnO2↓+H2SO4+H2↑

氯化锰法将菱锰矿与过量盐酸进行反应,生成氯化锰溶液,待反应完成后,加入石灰进行中和,控制Ph=4左右,加入氧化剂过氧化氢使Fe2+氧化生成氢氧化铁沉淀而除去,净化的氯化锰溶液加入硝酸锰配成电解液,使氯化锰浓度0.5~2.0 mol/L,HCl的浓度0.01~1.0 mol/L。电解液中可加入含量10%~15%的硝酸锰,在温度85~95℃下电解,这样可解决电解过程中微量氯放出反应所造成的空气污染及腐蚀问题。电解得到纤维状二氧化锰,再经粗品剥离、粉碎、中和漂洗、过滤、干燥、粉碎,制得电解二氧化锰产品。

化学方程式为:

MnCO3+2HCl=MnCl2+H2O+CO2↑

MnCl2+2H2O=电解=MnO2↓+2HCl+H2↑

多为地下开采,一般工艺流程同“磷块岩”。常用的选矿方法有手选、磁选、浮选、重选等,此外化学选矿和细菌浸取法用于锰矿石有大量试验。

湖南省湘潭锰矿选矿工艺流程如下:

硝酸锰法将软锰矿与煤粉混合,经还原焙烧使高价锰还原成一氧化锰,用硝酸及硫酸浸取,经过滤、净化,得硝酸锰溶液,再经浓缩、热分解得二氧化锰,最后经稀硝酸精制、硫酸活化处理、水洗、干燥,制得化学二氧化锰产品。

化学方程式为:

MnO2+C=MnO+CO↑

MnO2+CO=MnO+CO2↑

MnO+2HNO3=Mn(NO3)2+H2O

Mn(NO3)2=MnO2+2NO2↑

碳酸锰法软锰矿细粉碎与煤粉混合,进行还原焙烧生成氧化锰,用硫酸浸取,所得硫酸锰溶液中和到Ph4~6,沉淀杂质过滤除渣,滤液加硫化钠净化,经压滤,加入碳酸氢铵及晶种生成碳酸锰沉淀,在空气中通水蒸气于大约450℃下焙烧热分解,生成二氧化锰,剩余的碳酸锰及低价氧化锰,经硫酸溶出,氯酸钠重质化,再经洗涤,烘干得化学二氧化锰。

化学方程式为:

2MnO2+C=2MnO+CO2↑

MnO+H2SO4=MnSO4+H2O

MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3+CO2+H2O+(NH4)2SO4

MnCO3+0.5O2=MnO2+CO2↑

MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑

5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Na2SO4+4H2SO4+Cl2↑ 

天然锰矿活化法

将高质量的软锰矿在空气中加热到600~800℃,或在还原剂(如煤粉、天然气)存在下,加热到300℃进行还原焙烧,使二氧化锰还原生成三氧化二锰,还原产物再经热硫酸处理,歧化三氧化二锰得到高活性.γ-MnO2和硫酸锰,酸浸后浆液经过滤、洗涤、干燥、制得活性二氧化锰。

化学方程式为:

2MnO2+C=Mn2O3+CO↑

Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O


标签: 二氧化锰 氧化锰
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