本发明涉及一种制备二氧化锰的方法,特别是涉及一种利用晶种处理高锰酸钾溶液,并可得到超细二氧化锰的方法。
背景技术:
二氧化锰具备广泛的工业用途,常用于制作干电池的去极剂、合成工业的催化剂和氧化剂、玻璃工业和搪瓷工业的着色剂和消色剂等,同时也是制造金属锰、特种合金、锰铁铸件、防毒面具和电子材料的原料。
二氧化锰是锌锰电池的主要电极材料之一,二氧化锰的电化学性能主要受到其晶体结构、颗粒尺寸和组成等因素的影响,二氧化锰颗粒的大小对电池的电化学性能有较大的影响,制备超细二氧化锰对锌锰电池电化学活性的提高具有重要的意义。与此同时,超细二氧化锰在制备特种金属锰、高活性催化剂等方面也有广泛的用途。
目前国内制备超细氧化锰的方法较少,李青、胡云楚、汤林等人在《二氧化锰超细粉体的制备及其电化学性能》(材料热处理学报,2007年6月第28卷第3期)中介绍了一种以氯化锰和氢氧化钠为原料、利用超临界流体干燥技术制备二氧化锰超细粉体的方法;申请号为201010592722.2的中国专利公开了一种以高锰酸钾为原料,以聚乙烯吡咯烷酮(K30,K50等),十二烷基硫酸钠等有机分子为还原剂,于120-170℃的温度下进行水热反应制备羟基氧化锰(MnOOH)超细单晶纳米线的方法;申请号为02160714.1的中国专利公开了一种利用可溶性锰盐、表面活性剂、碱作为原料,经氧化、脱水、煅烧,制得超细二氧化锰粉末的方法;申请号为201210396974.7的中国专利公开了一种以高锰酸钾和硫酸锰作为原料,利用超声仪等设备制备超细氧化锰的方法。目前为止,我国除上述专利之外,并无更多公布的专利技术或其他公开文献与本专利主题相类似,也没有专利公布相关的晶种制备及晶种添加技术。
技术实现要素:
本发明的目的在于提供一种工艺、设备简单,可通过短流程制备超细二氧化锰的方法。
为此,本发明提供了一种利用高锰酸钾制备超细二氧化锰的方法,包括如下步骤:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成一定浓度的高锰酸钾溶液,再添加一定量的草酸和聚乙二醇后迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在25~40℃温度下进行水热反应0.5~2小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为55~62g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比在1:3~1:9范围内,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,添加一定量的草酸,在30~50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应3~5小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在150-200℃进行低温焙烧即得到超细二氧化锰。
优选的:在“晶种制备”步骤中,高锰酸钾水溶液的浓度为30~50g/L,更优选为35~45g/L;
优选的:在“晶种制备”步骤中,草酸与高锰酸钾的摩尔比为1:1~8:3,更优选为6:5~7:3;
优选的:在“晶种制备”步骤中,草酸与高锰酸钾的摩尔比为15:7;
优选的:在“晶种制备”步骤中,聚乙二醇的添加量为1~1.5g/L;
优选的:在“晶种制备”步骤中,水热反应温度优选为30~35℃;
优选的:在“晶种制备”步骤中,水热反应时间优选为0.6~0.8小时;
优选的:在“物料配比”步骤中,锰酸钾溶液质量浓度为60g/L;
优选的:在“物料配比”步骤中,晶种质量与溶液中的锰酸钾质量之比在1:4~1:5范围内;
优选的:在“水热反应”步骤中,加入1~2g/L的聚乙二醇;
优选的:在“水热反应”步骤中,反应温度为35~40℃;
优选的:在“水热反应”步骤中,草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2~2:1;
优选的:在“水热反应”步骤中,搅拌方式为球磨搅拌,球磨搅拌至少向水热反应釜中添加两种不同直径的搅拌球,搅拌球的总体积不低于水热反应釜内筒体积的20%;
优选的:在“过滤分离及焙烧”步骤中,焙烧过程在惰性气体中进行;
优选的:在“晶种制备”步骤中使用的水热反应釜设有排气口,可将水热反应过程中生成的气体排出,排气口设有阀门,反应过程中定时打开阀门排气,当水热反应釜内外气压相同时可关闭阀门;
优选的:在“水热反应”步骤中使用的水热反应釜设有排气口,可将水热反应过程中生成的气体排出;排气口设有阀门,反应过程中定时打开阀门排气,当水热反应釜内外气压相同时可关闭阀门。
本专利具有以下技术优点:
(1)反应试剂便宜易得,采用成熟的水热反应设备,成本低,操作简单;
(2)采用晶种参与制备过程,对生产超细二氧化锰起到至关重要、且意想不到的有益效果,添加晶种后所得到的二氧化锰比未添加晶种的平均粒度减小30%以上,在本专利之前,未见同类报道;
(3)聚乙二醇的添加对晶种制备效率有显著提升;
(4)球磨搅拌效果显著优于搅拌桨方式,并且搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的15%时细化效果更佳显著;
(5)使用有机酸参与晶种制备过程,比采用无机酸参与晶钟制备过程的效果更好,晶种的颗粒均匀度更高、晶种平均粒度更细。
(6)水热反应釜设有排气口,能够及时排除生成的气体,保持气压的稳定,生成的二氧化锰颗粒均匀性更好。
具体实施方式
实施例1:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成30g/L的高锰酸钾溶液,按照1:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在25℃温度下进行水热反应0.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为55g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:3,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在30℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应3小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在150℃进行低温焙烧得到平均粒度为106.3微米的超细二氧化锰。
实施例2:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成35g/L的高锰酸钾溶液,按照2:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.2g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在30℃温度下进行水热反应1小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为58g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:4,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为4:3的比例添加草酸,在35℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应3.5小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在160℃进行低温焙烧即得到平均粒度为71.5微米的超细二氧化锰。
实施例3:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成40g/L的高锰酸钾溶液,按照4:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在25~40℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为60g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:5,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为7:4的比例添加草酸,在45℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应5小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在180℃进行低温焙烧即得到平均粒度为12.6微米的超细二氧化锰。
实施例4:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成50g/L的高锰酸钾溶液,按照2:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.4g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在35℃温度下进行水热反应2小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为62g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:7,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为2:1的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应5小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在200℃进行低温焙烧即得到平均粒度为15.7微米的超细二氧化锰。
实施例5:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成45g/L的高锰酸钾溶液,按照7:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.1g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在35℃温度下进行水热反应1小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:4,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为2:1的比例添加草酸,在40℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大四小八个搅拌球,水热反应5小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在200℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为25.3微米的超细二氧化锰。
实施例6:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成30g/L的高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在25~40℃温度下进行水热反应2小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为55g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:6,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大四小八个搅拌球,水热反应4小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为47.1微米的超细二氧化锰。
实施例7:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成30g/L的高锰酸钾溶液,按照1:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在25℃温度下进行水热反应0.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:3,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应3小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在150℃进行低温焙烧得到平均粒度为76.3微米的超细二氧化锰。
实施例8:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成35g/L的高锰酸钾溶液,按照2:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.2g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在30℃温度下进行水热反应1小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:7,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为4:3的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应3.5小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在160℃进行低温焙烧即得到平均粒度为63.5微米的超细二氧化锰。
实施例9:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成40g/L的高锰酸钾溶液,按照5:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在25~40℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为60g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:5,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为7:4的比例添加草酸,在35℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应5小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在180℃进行低温焙烧即得到平均粒度为41.3微米的超细二氧化锰。
实施例10:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成40g/L的高锰酸钾溶液,按照2:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.4g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在35℃温度下进行水热反应1小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为62g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:7,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为2:1的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,水热反应5小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在200℃进行低温焙烧即得到平均粒度为31.7微米的超细二氧化锰。
实施例11:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成45g/L的高锰酸钾溶液,按照7:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.3g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在35℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:4,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为2:1的比例添加草酸,在40℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大四小八个搅拌球,水热反应4小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在200℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为22.2微米的超细二氧化锰。
实施例12:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成30g/L的高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在34℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为55g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:6,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用三大三小六个搅拌球,水热反应4小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为56.3微米的超细二氧化锰。
实施例13:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成30g/L的高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在30℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制浓度为55g/L的高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:6,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用五大五小10个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的15%,水热反应4小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为37.1微米的超细二氧化锰。
实施例14:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成30g/L的高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在25℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:9,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用五大五小10个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的15%,水热反应4小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为18.9微米的超细二氧化锰。
实施例15:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成30g/L的高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在40℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:8,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用五大五小10个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的15%,水热反应2小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为22.1微米的超细二氧化锰。
实施例16:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在24℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:8,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用五大五小10个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的15%,水热反应2小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为31.4微米的超细二氧化锰。
实施例17:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在31℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:8,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在50℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用三大三小六个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的15%,水热反应2小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为27.4微米的超细二氧化锰。
实施例18:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在40℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:8,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在40℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大三小七个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的18%,水热反应2小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为15.9微米的超细二氧化锰。
实施例19:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照3:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在50℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:4,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在40℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大三小七个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的18%,水热反应6小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为41.6微米的超细二氧化锰。
实施例20:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照3:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在20℃温度下进行水热反应4小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:4,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在40℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大三小七个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的18%,水热反应8小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为49.0微米的超细二氧化锰。
实施例21:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照3:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在20℃温度下进行水热反应4小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:3,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在80℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大三小七个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的18%,水热反应8小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在180℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为55.7微米的超细二氧化锰。
实施例22:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照3:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在20℃温度下进行水热反应4小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:3,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在100℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大三小七个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的18%,水热反应8小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在180℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为62.4微米的超细二氧化锰。
实施例23:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照3:1的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.5g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在60℃温度下进行水热反应8小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:10,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在100℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大三小七个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的18%,水热反应8小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在180℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为81.5微米的超细二氧化锰。
实施例24:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成45g/L的高锰酸钾溶液,按照7:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.3g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,水热反应釜设有排气口,可将水热反应过程中生成的气体排出,排气口设有阀门,反应过程中定时打开阀门排气,当水热反应釜内外气压相同时关闭阀门,将水热反应釜置于水浴中在35℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:4,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为2:1的比例添加草酸,在40℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大四小八个搅拌球,水热反应4小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在200℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为19.2微米的超细二氧化锰。
实施例25:
(1)晶种制备:将高锰酸钾置于去离子水中配成饱和高锰酸钾溶液,按照8:3的摩尔比添加草酸,再添加聚乙二醇使聚乙二醇在溶液中的浓度达到1.2g/L,然后将混合溶液迅速转移到水热反应釜中,将水热反应釜置于水浴中在40℃温度下进行水热反应1.5小时,将混合物料过滤、洗涤,得到的固体沉淀物即晶种;
(2)物料配比:配制饱和高锰酸钾溶液,向溶液中加入晶种,晶种质量与溶液中的高锰酸钾质量之比为1:8,搅拌均匀;
(3)水热反应:将步骤(2)获得的高锰酸钾溶液与步骤(1)获得的晶种的混合物置于水热反应釜中,按照草酸与高锰酸钾的摩尔比为3:2的比例添加草酸,在40℃的反应温度及强烈搅拌的条件下进行水热反应,搅拌方式为球磨搅拌,采用四大三小七个搅拌球,搅拌球的总体积高于高压反应釜内筒体积的18%,水热反应釜设有排气口,可将水热反应过程中生成的气体排出,排气口设有阀门,反应过程中定时打开阀门排气,当水热反应釜内外气压相同时关闭阀门,水热反应2小时后,将水热反应釜冷却至室温后,停止搅拌,取出其中的固液混合物;
(4)过滤分离及焙烧:将水热反应后所得的固液混合物过滤,分离料浆得到的固体在170℃进行低温焙烧,得到了平均粒度为16.0微米的超细二氧化锰。