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工業(yè)二氧化錳制備化工方法

時(shí)間:2021-01-22 09:54:11 來源: 點(diǎn)擊:98755次

二氧化錳是一種無機(jī)化合物,化學(xué)式是MnO?,在自然界以軟錳礦形式存在。物理性狀:黑色無定形粉末,或黑色斜方晶體。溶解性:難溶于水、弱酸、弱堿、硝酸、冷硫酸,加熱情況下溶于濃鹽酸而產(chǎn)生氯氣。

二氧化錳是一種無機(jī)化合物,化學(xué)式是MnO?,在自然界以軟錳礦形式存在。物理性狀:黑色無定形粉末,或黑色斜方晶體。溶解性:難溶于水、弱酸、弱堿、硝酸、冷硫酸,加熱情況下溶于濃鹽酸而產(chǎn)生氯氣。

工業(yè)二氧化錳制備化工方法

主要取自天然礦物軟錳礦。普遍采用高溫硫酸錳溶液電解法制取,碳酸錳礦和軟錳礦均可作為原料。硫酸錳溶液的制備包括浸取、除鐵、中和、除重金屬、過濾、靜置除鈣鎂等工序,經(jīng)高溫電解后制得粗產(chǎn)品,再經(jīng)處理包括剝離、粉碎、洗滌、中和與干燥等過程制得合格晶。當(dāng)采用氯化錳溶液電解可制得纖維狀二氧化錳。還有碳酸錳、硝酸錳熱解法,由低價(jià)氧化錳與氧化劑如氯酸鈉、氯氣、氧氣等分別組合反應(yīng)直接氧化制得。

硫酸錳

將菱錳礦粉與硫酸按質(zhì)量比值1 : 1.8~1 : 2.0混合進(jìn)行反應(yīng),生成硫酸錳,正常情況下使用電解槽的循環(huán)酸,并補(bǔ)充部分硫酸,待pH=4時(shí),加入少量二氧化錳粉,將溶液中Fe2+氧化成Fe3+,再加石灰乳中和至pH近中性,加人硫化鋇飽和溶液,使重金屬離子生成硫化物沉淀,經(jīng)過濾配制成電解液組成:MnSO4=120±20 g/L、H2SO4=30±10 g/L,在溫度93±5℃,槽電壓2~3 V下,通常經(jīng)20~30天電解,在陽極上沉積生成塊狀粗品,粗品經(jīng)剝離、粉碎、用水多次漂洗,并加入碳酸氫鈉中和至pH=5~7,再經(jīng)過濾、干燥、粉碎,制得電解二氧化錳產(chǎn)品。

化學(xué)方程式為:

MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑

2FeSO4+MnO2+2H2SO4=Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2O

Fe2(SO4)3+6H2O=3H2SO4+2Fe(OH)3↓

MnSO4+2H2O=電解=MnO2↓+H2SO4+H2↑

氯化錳法將菱錳礦與過量鹽酸進(jìn)行反應(yīng),生成氯化錳溶液,待反應(yīng)完成后,加入石灰進(jìn)行中和,控制Ph=4左右,加入氧化劑過氧化氫使Fe2+氧化生成氫氧化鐵沉淀而除去,凈化的氯化錳溶液加入硝酸錳配成電解液,使氯化錳濃度0.5~2.0 mol/L,HCl的濃度0.01~1.0 mol/L。電解液中可加入含量10%~15%的硝酸錳,在溫度85~95℃下電解,這樣可解決電解過程中微量氯放出反應(yīng)所造成的空氣污染及腐蝕問題。電解得到纖維狀二氧化錳,再經(jīng)粗品剝離、粉碎、中和漂洗、過濾、干燥、粉碎,制得電解二氧化錳產(chǎn)品。

化學(xué)方程式為:

MnCO3+2HCl=MnCl2+H2O+CO2↑

MnCl2+2H2O=電解=MnO2↓+2HCl+H2↑

多為地下開采,一般工藝流程同“磷塊巖”。常用的選礦方法有手選、磁選、浮選、重選等,此外化學(xué)選礦和細(xì)菌浸取法用于錳礦石有大量試驗(yàn)。

湖南省湘潭錳礦選礦工藝流程如下:

硝酸錳法將軟錳礦與煤粉混合,經(jīng)還原焙燒使高價(jià)錳還原成一氧化錳,用硝酸及硫酸浸取,經(jīng)過濾、凈化,得硝酸錳溶液,再經(jīng)濃縮、熱分解得二氧化錳,后經(jīng)稀硝酸精制、硫酸活化處理、水洗、干燥,制得化學(xué)二氧化錳產(chǎn)品。

化學(xué)方程式為:

MnO2+C=MnO+CO↑

MnO2+CO=MnO+CO2↑

MnO+2HNO3=Mn(NO3)2+H2O

Mn(NO3)2=MnO2+2NO2↑

碳酸錳法軟錳礦細(xì)粉碎與煤粉混合,進(jìn)行還原焙燒生成氧化錳,用硫酸浸取,所得硫酸錳溶液中和到Ph4~6,沉淀雜質(zhì)過濾除渣,濾液加硫化鈉凈化,經(jīng)壓濾,加入碳酸氫銨及晶種生成碳酸錳沉淀,在空氣中通水蒸氣于大約450℃下焙燒熱分解,生成二氧化錳,剩余的碳酸錳及低價(jià)氧化錳,經(jīng)硫酸溶出,氯酸鈉重質(zhì)化,再經(jīng)洗滌,烘干得化學(xué)二氧化錳。

化學(xué)方程式為:

2MnO2+C=2MnO+CO2↑

MnO+H2SO4=MnSO4+H2O

MnSO4+2NH4HCO3=MnCO3+CO2+H2O+(NH4)2SO4

MnCO3+0.5O2=MnO2+CO2↑

MnCO3+H2SO4=MnSO4+H2O+CO2↑

5MnSO4+2NaClO3+4H2O=5MnO2+Na2SO4+4H2SO4+Cl2↑ 

天然錳礦活化法

將高質(zhì)量的軟錳礦在空氣中加熱到600~800℃,或在還原劑(如煤粉、天然氣)存在下,加熱到300℃進(jìn)行還原焙燒,使二氧化錳還原生成三氧化二錳,還原產(chǎn)物再經(jīng)熱硫酸處理,歧化三氧化二錳得到高活性.γ-MnO2和硫酸錳,酸浸后漿液經(jīng)過濾、洗滌、干燥、制得活性二氧化錳。

化學(xué)方程式為:

2MnO2+C=Mn2O3+CO↑

Mn2O3+H2SO4=MnSO4+MnO2+H2O


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