專利名稱：一種四氧化三錳的制備方法
技術領域：
本發明涉及無機非金屬材料技術領域，特別涉及一種四氧化三錳的制備方法。
背景技術：
四氧化三錳是制備錳鋅鐵氧體這種軟磁材料的重要原料之一，由于軟磁材料在電子工業中有廣泛的用途，因此，制備出優質四氧化三錳已被國家發展計劃委員會和科學技術部列為當前發展的高技術產業化項目，是國家鼓勵優化發展的高技術產品。目前，現有技術中制備四氧化三錳的方法大體有以下幾種。I、還原法美國專利4411878中所介紹的四氧化三錳制備方法下，在有還原性氣體特別是甲烷存在的條件下，還原焙燒高價錳的氧化物。按此專利所說，將高價錳的氧化物 如二氧化錳，三氧化二錳及類似錳的高價氧化物，在窯內有甲烷氣體存在下加熱，限制溫度在250 550°C，以防止已生成的四氧化三錳進一步還原為一氧化錳，該方法的優點比相應的濕法過程簡單，雜質含量少，與高溫火法相比，溫度和能耗低，但是要求以高價錳的氧化物和甲烷為反應物，成本高，經濟效益低，另外溫度低結晶性能差。2、氧化法如公開號CN 101177304A，
公開日為2008年5月14日的中國發明專利，該專利以碳酸錳為原料在120 80(TC下，用空氣或氧氣將碳酸錳經熱氧化分解為二氧化錳、一氧化錳和碳酸錳等的混合物，然后在800 1200°C下將錳的混合物焙燒為四氧化三錳；而該該方法分為兩步，能耗高，很難避免燒結現象的發生，產品的比表面積和活性低。此夕卜，在《中國有色金屬學報》1998年9月第八卷第三期中介紹了微波促進二氧化錳的分解的動力學，該文獻在微波作用下，二氧化錳逐步分解為四氧化三錳，反應式如下
MniCOs ~MnO ~M ηΟι ~Mm(h ~MnsOo
該方法最高溫度控制在iioo°C，要求氣氛嚴格，操作復雜，在實踐工業化不易實現。3、濕法如公開號CN 101948138A，
公開日為2011年I月19日的中國發明專利，該專利屬于濕法冶金，用堿性物質調節硫酸錳容易的PH值，以把該硫酸錳容易轉換為氫氧化錳容易；加入離子液體，在暴露于空氣狀態下進行微波輔助加熱，以氫氧化錳氧化為四氧化三錳，經過濾，洗滌、烘干后得到棕紅色四氧化三錳固體，該方法能耗小，生產成本低，但是過程太過復雜，比表面積不穩定。

發明內容
本發明的目的在于提供一種產品質量穩定、耗能小、成本低的四氧化三錳的制備方法。為了解決以上提出的問題，本發明采用如下技術方案一種四氧化三錳的制備方法，是以碳酸錳為原料，加入碳源，然后置于密封的微波設備中，以升溫速度為8 20°C /min升至650 750°C后保持并進行O. 5 2h的燒結，出爐后經濕磨研磨得到四氧化三錳。上述的四氧化三錳的制備方法，其中所述碳源為葡萄糖或淀粉中的任何一種。上述的四氧化三錳的制備方法，其中所述碳酸錳的含水量以質量百分比計小于15%。上述的四氧化三錳的制備方法，其中所述碳源占總量以質量百分比計為5 10%。上述的四氧化三錳的制備方法，其中所述濕磨研磨將所述四氧化三錳磨至1000目以下。本發明的有益效果在于1)采用微波設備進行加熱，利用微波直接穿透物體與物質直接耦合，高頻振蕩的電磁場使物質內部的極性分子相互摩擦，將微波能轉化為物體的熱能，使得本發明在加熱過程中能量直接轉換無梯度加熱、材料整體吸收微波自身發熱、力口熱速度快，加熱周期大幅縮短、微波加熱能夠降低一些反應的活化能，從而降低反應溫度；2)由于微波的快速整體加熱與“非熱效應”緣故，碳酸錳分解所產生的二氧化碳在較低的溫度下，能夠及時與一氧化錳反應，產生四氧化三錳，具有工藝簡單、過程容易控制、能耗低、 反應過程徹底，比表面積穩定的優點。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步詳細的描述，但本發明的實施方式不限于此。實施例一取500kg的碳酸錳(其含水量為5%)與50kg的淀粉(碳源)均勻混合，然后將其放入連續式微波鋼帶窯中進行微波加熱，控制其升溫速度為10°C /min，并將溫度控制在700°C進行燒結，控制燒結的保溫時間約60min，再進行冷卻后得到四氧化三錳，然后將四氧化三錳經濕磨研磨磨至1000目，經過檢測得到產品錳含量為71. 3%，單位能耗4500度/噸，比表面積為7. 8m2/g，且經XRD分析后為純四氧化三錳。在HG/T2835-1997標準中，規定了四氧化三錳的質量標準，見下表。
指標名稱_優等品一等品合格品
錳含量％彡~71 7069
二氧化硅％ 彡 Τ ~ O. 01O. 02
鉀含量 ％ Sg0Γθ05~ O. 01O. 02
鈉含量 ％ Sg Τ ~ O. 02O. 03
鈣含量 ％ Sg Τ ~ O. 03O. 05
鎂含量 ％ ^0Γθ05~ O. 01O. 02
鉛含量 ％彡οΓο ~ O. 005O. 01
硫酸鹽％彡_ O. 02 O. 03
比表面積(m2/g)<110-20采用本實施例后經過檢測得到四氧化三錳的具體指標見下表所示。
稱 I四氧彳 錳含量％71.3
二氧化硅％ 0.009 '
鉀含量％ 0002 鈉含量％0005
鈣含量％0002
鎂含量％ O. 001 鉛含量％0 0002
-硫酸鹽％ ~0.01 —
T匕表面積m2/g卜.8通過上面數據可得知，本實施例制得的四氧化三錳完全達到了優質品的指標。實施例二 取Ikg的碳酸錳(其含水量為5%)與O. Ikg的淀粉(碳源)均勻混合，然后將其放入間歇式微波試驗爐中進行微波加熱，控制其升溫速度為20°C /min，并將溫度控制在700°C，控制燒結的保溫時間約60min，再進行冷卻后得到四氧化三錳，然后將四氧化三錳經濕磨研磨磨至1000目，經過檢測得到產品錳含量為71. 5%，單位能耗5000度/噸，t匕表面積為7. 5m2/g，且經XRD分析為純四氧化三錳，其具體指標見下表所示。
權利要求
1.一種四氧化三錳的制備方法，其特征在于是以碳酸錳為原料，加入碳源，然后置于密封的微波設備中，以升溫速度為8 20°C /min升至650 750°C后保持并進行O. 5 2h的燒結，出爐后經濕磨研磨得到四氧化三錳。
2.根據權利要求I所述的四氧化三錳的制備方法，其特征在于所述碳源為葡萄糖或淀粉中的任何一種。
3.根據權利要求2所述的四氧化三錳的制備方法，其特征在于所述碳酸錳的含水量以質量百分比計小于15%。
4.根據權利要求I所述的四氧化三錳的制備方法，其特征在于所述碳源占總量以質量百分比計為5 10%。
5.根據權利要求I所述的四氧化三錳的制備方法，其特征在于所述濕磨研磨是將四氧化三錳磨至1000目以下。
全文摘要
本發明公開了一種四氧化三錳的制備方法，是以碳酸錳為原料，加入碳源，然后置于密封的微波設備中，以升溫速度為8～20℃/min升至650～750℃后保持并進行0.5～2h的燒結，出爐后經濕磨研磨得到四氧化三錳。本發明通過微波設備的快速整體加熱與“非熱效應”緣故，使得碳酸錳分解所產生的二氧化碳在較低的溫度下，能夠及時與一氧化錳反應，產生四氧化三錳，具有工藝簡單、過程容易控制、能耗低、反應過程徹底，比表面積穩定的優點。
文檔編號C01G45/02GK102849800SQ201210304680
公開日2013年1月2日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者王雄, 張曉東, 楊軍, 陳斌, 王哲 申請人:長沙隆泰微波熱工有限公司