一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法
【專利摘要】本發明公開了一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，在密閉反應器中，電解金屬錳片與水進行轉化析氫反應；分別收集所生成的氫氣和氫氧化錳；再將氫氧化錳轉移至氧化反應器，進行氧化反應生成四氧化三錳。本發明主要可以達到以下有益效果：其一、通過在密閉容器中進行析氫反應，避免氫氣副產物中混有空氣中的氧氣、氮氣、二氧化碳等混合氣體，進而避免安全隱患發生；其二、由于氫氣副產物的成分單一，分離氫氣的過程簡易方便，較現有技術，成本大大低，有利于推廣；其三、可以得到純凈的氫氣產品，使其應用于其他的化學反應領域，進一步獲得經濟價值；其四、本發明所提供的技術為兩段法，在第一步轉化析氫反應后，可制作出純凈的氫氧化錳產品。
【專利說明】一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種四氧化三錳和氫氣的生產方法，尤其涉及一種兩段法生產四氧化三猛和氫氣的方法。
【背景技術】
[0002]現有技術中的四氧化三錳的合成銹蝕反應是:金屬錳銹蝕生成四氧化三錳，該過程分為兩個步驟，即轉化析氫反應和氧化反應。兩個步驟在同一個反應槽中進行，反應槽敞開，保持微負壓，若要回收副產的氫氣，需要分離混雜其中的氧氣、氮氣、二氧化碳，這樣分離系統復雜、分離成本高，影響回收的經濟性，而且分離過程也可能產生新的安全隱患。
[0003]目前尚未研發出一種有效的生產方法，可以解決該問題。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種四氧化三錳的生產方法，使生產過程中的氫氣被良好的回收，分離氫氣過程簡易，可降低成本，且避免氫氣與空氣混合形成易燃易爆氣體而帶來安全隱患。
[0005]在本申請中，除非明確排除，本發明的具體或優選實施方案可以相互組合，本申請的各個具體或優選實施方案的各項技術要素是與其對應的上位技術特征的具體的優選選擇，也可以與所述其他上位技術特征進行組合，這些組合也視為本申請原始記載內容的一部分。
[0006]為實現本發明的目的，考慮到若能夠使副產物氫氣的成分單一，則能夠很容易地將氫氣分離，本發明采用以下技術方案:.[0007]—種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，在密閉反應器中，電解金屬錳片與水進行轉化析氫反應；分別收集所生成的氫氣和氫氧化錳；再將氫氧化錳轉移至氧化反應器，進行氧化反應生成四氧化三錳。
[0008]所述轉化析氫反應包括以下步驟:
[0009]I)將密閉反應器中注入濃度4?100g/L的電解質水溶液；
[0010]2)將電解金屬錳片，不經過粉碎，直接投放于密閉反應釜中，固液質量比1: 3?10 ；
[0011]3)在溫度20?95°C,電解金屬猛片與水反應生成氫氧化猛和氫氣；
[0012]4)產物氫氣順密閉反應器項部的排氣管道流動，依次通過除氨裝置、除二氧化碳裝置、干燥器，最終到達氫氣收集容器而被收集；
[0013]5)氫氧化錳和水的混合液，輸送至過濾器，經過濾得氫氧化錳中間產品，濾液通過循環泵輸送至密閉反應器繼續反應。
[0014]在一優選實施方案中，所述電解質為硫酸銨、氯化銨、草酸銨、乙酸銨、甲酸銨、谷氨酸、甘氨酸中的一種電解質或多種混合電解質。
[0015]在另一優選實施方案中，所述密閉反應器可以是密閉的固定循環床。[0016]所述氧化反應包括以下步驟:
[0017]I)將氧化反應器中，濃度4?60g/L的電解質水溶液；
[0018]2)將轉化析氫反應中，步驟5)所得氫氧化錳中間產品，轉移至氧化反應器，達到固液質量比1: 3?10;
[0019]3)保持溫度20?95°C,攪拌速度為150?800rpm,通入氧化劑,進行氧化反應,反應時間0.5?IOh ；
[0020]4)反應完畢，過濾、干燥得四氧化三錳固體。
[0021 ] 在一優選實施方案中，所述氧化劑是指空氣、過氧化氫、純氧中的任意一種。
[0022]在另一優選實施方案中，所述氧化反應中，所述電解質為硫酸銨、氯化銨、草酸銨、乙酸銨、甲酸銨、谷氨酸、甘氨酸中的一種電解質或多種混合電解質。
[0023]在以上所有優選實施方案中，所述氫氧化錳中間產品可再經洗滌、脫鹽，在60?300°C下真空干燥，得到氫氧化錳固體。
[0024]通過以上技術方案最終獲得Mn3O4物理化學性能如下表:
[0025]
【權利要求】
1.一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，其特征在于:在密閉反應器中，電解金屬錳片與水進行轉化析氫反應；分別收集所生成的氫氣和氫氧化錳；再將氫氧化錳轉移至氧化反應器，進行氧化反應生成四氧化三錳。
2.根據權利要求1所述一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，其特征在于:所述轉化析氫反應包括以下步驟: 1)將密閉反應器中注入濃度4?100g/L的電解質水溶液； 2)將電解金屬錳片，不經過粉碎，直接投放于密閉反應釜中，固液質量比1: 3?10; 3)在溫度20?95°C,電解金屬猛片與水反應生成氫氧化猛和氫氣； 4)產物氫氣順密閉反應器頂部的排氣管道流動，依次通過除氨裝置、除二氧化碳裝置、干燥器，最終到達氫氣收集容器而被收集； 5)氫氧化錳和水的混合液，輸送至過濾器，經過濾得氫氧化錳中間產品，濾液通過循環泵輸送至密閉反應器繼續反應。
3.根據權利要求2所述一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，其特征在于:所述密閉反應器可以是密閉的固定循環床。
4.根據權利要求2所述一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，其特征在于:所述電解質為硫酸銨、氯化銨、草酸銨、乙酸銨、甲酸銨、谷氨酸、甘氨酸中的一種電解質或多種混合電解質。
5.根據權利要求2所述一種聯合生產四氧化三猛和氫氣的方法,其特征在于:所述氫氧化錳中間產品可再經洗 滌、脫鹽，在60?300°C下真空干燥，得到氫氧化錳固體。
6.根據權利要求1所述一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，其特征在于:所述氧化反應包括以下步驟: 1)將氧化反應器中，濃度4?60g/L的電解質水溶液； 2)將轉化析氫反應中，步驟5)所得氫氧化錳中間產品，轉移至氧化反應器，達到固液質量比1: 3?10 ; 3)保持溫度20?95°C，攪拌速度為150?800rpm，通入氧化劑，進行氧化反應，反應時間 0.5 ?IOh ； 4)反應完畢，過濾、干燥得四氧化三錳固體。
7.根據權利要求6所述一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，其特征在于:所述氧化劑是指空氣、過氧化氫、純氧中的任意一種。
8.根據權利要求6所述一種聯合生產四氧化三錳和氫氣的方法，其特征在于:所述電解質為硫酸銨、氯化銨、草酸銨、乙酸銨、甲酸銨、谷氨酸、甘氨酸中的一種電解質或多種混合電解質。
【文檔編號】C25B1/04GK103435101SQ201310347015
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月1日 優先權日:2013年8月1日
【發明者】習小明, 龔誠, 何杜 申請人:長沙礦冶研究院有限責任公司