一种高纯一氧化锰的制备方法与流程

技术领域

本发明涉及锰系产品的制备领域，具体为一种高纯一氧化锰的制备方法。

背景技术：

我国锰矿储量7.1亿吨，居世界第四位，在现代工业中，锰及其化合物应用于国民经济的各个领域。其中，对于锰矿石的需求，钢铁工业用锰量占90％～ 95％，铁合金需要使用锰矿作为原料。其余5％～ 10％的锰用于其他工业领域，如化学工业、轻工业、建材工业、国防工业、电子工业等等。

一氧化锰又称氧化亚锰，是锰化合物中重要的一种，主要用作生产铁氧化体的原料、涂料和清漆的干燥剂、戊醇制造的催化剂、饮料辅助剂、微量元素肥料、冶炼、焊接、织物还原印染、玻璃陶瓷着色和褪色、油脂漂白及电池制造业等。

目前国内锰业材料企业很多，基本属于矿产粗加工型企业，其产品品位不高，很多企业一氧化锰产品含量在60% ～ 90%，在对其品质要求较高的磁性材料行业、陶瓷行业和电池业相对受到了一些限制。

传统工艺生产一氧化锰主要是在回转窑内或反射炉内以二氧化锰为原料加碳还原制得，也可用碳酸锰加热分解制备一氧化锰。无论是电解二氧化锰还是化学二氧化锰，其杂质含量均难以满足高纯一氧化锰的要求；若用碳酸锰在隔绝空气条件下加热制备一氧化锰，则要求碳酸锰纯度很高，但是现有的碳酸锰杂质含量也较高，且使用成本较高。因此，现有的方法很难制备得到高纯度一氧化锰。

技术实现要素：

针对上述现有技术的缺点，本发明提供一种高效的、成本低的利用电解金属锰为原料制备高纯一氧化锰的方法。

本发明解决上述技术问题采用以下技术方案：一种高纯一氧化锰的制备方法，包括以下步骤：

（1）将电解金属锰片进行破碎，得到锰粒；

（2）将所述锰粒置于气氛炉中；

（3）向所述气氛炉中通入氧化性气体，将炉中空气赶出；

（4）将所述气氛炉升温；

（5）在气氛炉温度达到700℃～750℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧一段时间；

（6）恒温焙烧结束后，通入还原性气体，在炉内对物料进行自然冷却；

（7）当炉内物料温度降低后，将物料从炉膛内取出；

（8）将步骤（7）获得的物料进行研磨，即可得到高纯一氧化锰。

作为优选，步骤（1）中所述锰粒的粒度小于3毫米。

作为优选，步骤（2）中将所述锰粒置于匣钵内，再将匣钵推进气氛炉中。

作为进一步优选，步骤（3）中所述氧化性气体为二氧化碳。

作为进一步优选，步骤（4）中升温速度为5℃/min。

作为优选，步骤（5）中恒温焙烧时间为2～4小时。

作为优选，步骤（6）中自然冷却时间为5～6小时。

作为进一步优选，步骤（6）中所述还原性气体为氢气。

进一步地，步骤（7）中当炉内物料温度降低到80℃以下，将物料从炉膛内取出。

作为进一步优选，步骤（8）中所述高纯一氧化锰的纯度大于99.9%。

本发明与现有技术相比具有如下优点：工艺简单，易于操作；利用电解金属锰为原料，我国电解锰生产企业多，电解锰总产量占世界电解锰产量的95％以上，原料成本低廉，原料充足；本发明采用气氛炉，除杂效果显著，氧化性气体和还原性气体选择范围广；本发明制备的一氧化锰纯度高，尤其在原料金属锰片破碎至15μm以下时制备得到一氧化锰的化学成份和物理性能均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求；本工艺对环境不会带来二次污染，生产成本低，易于实现工业化规模生产。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示及实施例，进一步阐述本发明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参考图1，一种高纯一氧化锰的制备方法，包括以下步骤：

（1）将电解金属锰片进行破碎，得到锰粒，锰粒的粒度小于3毫米；

（2）将所述锰粒置于气氛炉中；

（3）向所述气氛炉中通入氧化性气体，将炉中空气赶出；

（4）将所述气氛炉升温；

（5）在气氛炉温度达到700℃～750℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧一段时间；

（6）恒温焙烧结束后，通入还原性气体，在炉内对物料进行自然冷却；

（7）当炉内物料温度降低后，将物料从炉膛内取出；

（8）将步骤（7）获得的物料进行研磨，即可得到高纯一氧化锰。

实施例1：

将电解金属锰片进行破碎，破碎至粒度为15μm，得到锰粒；将得到的锰粒置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入二氧化碳气体，将气氛炉中空气赶出，然后将气氛炉升温，升温速度为5℃/min。在气氛炉温度达到700℃～750℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧2小时。恒温焙烧结束后，通入氢气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为5小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.92%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。

实施例2：

将电解金属锰片进行破碎，破碎至粒度为14μm，得到锰粒；将得到的锰粒置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入二氧化碳气体，将气氛炉中空气赶出，然后将气氛炉升温，升温速度为5℃/min。在气氛炉温度达到700℃～750℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧2.5小时。恒温焙烧结束后，通入氢气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为5.5小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.95%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。

实施例3：

将电解金属锰片进行破碎，破碎至粒度为13μm，得到锰粒；将得到的锰粒置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入二氧化碳气体，将气氛炉中空气赶出，然后将气氛炉升温，升温速度为5℃/min。在气氛炉温度达到700℃～750℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧3小时。恒温焙烧结束后，通入氢气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为6小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.97%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。

实施例4：

将电解金属锰片进行破碎，破碎至至粒度为13μm，得到锰粒；将得到的锰粒置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入二氧化碳气体，将气氛炉中空气赶出，然后将气氛炉升温，升温速度为5℃/min。在气氛炉温度达到700℃～750℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧4小时。恒温焙烧结束后，通入氢气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为6小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.96%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。

实施例5：

将电解金属锰片进行破碎，破碎至至粒度为14μm，得到锰粒；将得到的锰粒置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入二氧化碳气体，将气氛炉中空气赶出，然后将气氛炉升温，升温速度为5℃/min。在气氛炉温度达到700℃～750℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧4小时。恒温焙烧结束后，通入氢气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为6小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.96%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。

实施例6：

将电解金属锰片进行破碎，破碎至至粒度为15μm，得到锰粒；将得到的锰粒置于匣钵内，然后就匣钵推入气氛炉中；向所述气氛炉中通入水蒸气，将气氛炉中空气赶出，然后将气氛炉升温，升温速度为5℃/min。在气氛炉温度达到700℃～750℃时，进入恒温焙烧阶段，恒温焙烧4小时。恒温焙烧结束后，通入氢气，在炉内对物料进行自然冷却，冷却时间为6小时。当炉内物料温度降低到80℃以下时，将匣钵从炉膛内取出，然后将匣钵内的物料进行研磨，研磨结束后即可得到高纯一氧化锰。经检测，该一氧化锰的纯度为99.95%，一氧化锰的纯度高，一氧化锰的化学成份和物理性能也均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。

本发明制备工艺简单，易于操作，原料成本低廉，原料充足；本工艺对环境不会带来二次污染，生产成本低，易于实现工业化规模生产。本发明采用气氛炉，除杂效果显著，氧化性气体和还原性气体选择范围广；本发明制备的一氧化锰纯度高，高纯一氧化锰的纯度均大于99.9%，一氧化锰的化学成份和物理性能均可满足锂离子电池材料锰酸锂化学成份和物理性能的要求。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。