论文部分内容阅读
四氧化三锰是一种高性能结构材料，而且是生产软磁铁氧体的重要原料。目前国内主要是以电解金属锰为原料来生产四氧化三锰，而这种方法的生产成本较高，经济效益差。使用价格低廉的硫酸锰为原料，碱性条件下水解、空气氧化制备四氧化三锰是今后一个重点发展的方向。本论文以低贫软锰矿硫酸锰浸出液为原料，研究和开发了去除钙镁杂质的新方法和新工艺，制备出了合格的四氧化三锰产品。论文讨论了软锰矿硫酸锰浸出液的深度净化除杂问题，在去除铁和铝，以及重金属离子的基础上，找到一种新的去除钙镁离子的方法，从而得到了纯净的硫酸锰溶液。研究结果为:以体积分数为30%，皂化率为60%的P204与磺化煤油组成有机相,在温度25℃,相比O/A为3:1,控制料液初始pH值为6的条件下进行萃取时,钙、镁离子的萃取率分别达到99.37％和90.62％,料液中钙、镁离子的含量可以降至100ppm以下,可以得到深度去除钙、镁离子的高纯硫酸锰溶液。负载有机相经4.0mol/L的硫酸溶液反萃,金属离子基本被反萃完全。设计了利用浸出净化液及反萃液制备高纯锰化合物的经济可行的工艺流程,从而实现了硫酸锰浸出液的全流程综合应用。论文研究以硫酸锰浸出液、氨水为原料，空气为氧化剂，采用两步法制备了四氧化三锰。单因素实验探讨了硫酸锰浓度、反应温度、反应体系的pH值、氨水浓度对硫酸锰水解产物含硫量的影响，并得出最佳工艺条件:硫酸锰浓度为0.65mol/L、反应温度在60℃、氨水浓度为10%、终点pH值为10。单因素实验探讨反应温度、反应体系的pH值、反应时间和乙醇添加剂的用量对四氧化三锰产品含锰量的影响,并得出最佳工艺条件:反应温度60℃、溶液pH值保持在9.5、反应时间8h、乙醇添加量20ml。对影响四氧化三锰纯度的关键中间产物碱式硫酸锰进行深入研究。通过水热法合成制备了碱式硫酸锰，利用TG-DTA分析研究了碱式硫酸锰的热解过程。研究结果表明，Mn2(OH)2SO4的热分解过程分为两个阶段；Mn2(OH)2SO4的脱水反应符合随机成核和随后生长机理，积分方程为G(ɑ)=[-ln(1-ɑ)]3/2，温度在200-400℃，平均表观活化能为155.98KJ·mol-1；Mn2(OH)2SO4的脱SO3分解反应，温度在700-900℃，反应符合n=1/4的反应级数机理，积分方程为G(ɑ)=1-(1-ɑ)1/4，平均表观活化能为174.80KJ·mol-1。