四氧化三锰的制备工艺及机理探讨

【摘要】： 四氧化三锰属于高性能结构材料,主要用于电子工业,是生产锰锌软磁铁氧体的重要原料之一。近些年,随着电子工业的飞速发展,优质Mn_3O_4的需求量日益增加。 四氧化三锰可以通过锰的湿法催化氧化制得。本论文通过一系列正交试验研究了金属锰粉悬浮液氧化法制备四氧化三锰的工艺条件,并对产物进行表征和分析,最后对反应过程中的工艺条件进行了讨论。各因素条件中,影响最大的是氯化铵的加入量;制备四氧化三锰的最佳工艺条件为:锰粉20g、氯化铵2g、反应时间4h、加料时间20min、盐酸加入量6ml、乙醇加入量8ml、反应温度80℃、加水量500ml。总锰含量分析,表明其符合软磁铁氧体用四氧化三锰的要求;锰离子的测定,证实了Mn_3O_4的分子式为2MnO·MnO_2;XRD的检测结果为高纯度γ-Mn_3O_4,晶格常数a=b≠c,说明四氧化三锰为扭曲的尖晶石结构。 在生产出理化指标优良的四氧化三锰基础上,对反应过程中的机理进行了探讨,针对不同的添加剂,结合Mn-H_2O系电位-pH图,阐述了化学作用机理和电化学作用机理。Mn(OH)_2是反应过程中的中间产物,文中就其氧化为四氧化三锰的过程进行了理论分析。 依照反应机理,铵盐、盐酸、氨基酸等物质在体系中仅起催化剂和介质作用,本文研究了母液循环使用制备四氧化三锰的情况,这样有利于减少环境污染和降低生产成本。