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四氧化三锰的生产方法
四氧化三锰的生产方法
四氧化三锰的制备方法多种多样,根据工艺特点和反应性质的不同大致可分
为四类:焙烧法、还原法、氧化法和电解法。若以原料来源来分,也可分为四类:
一类是以锰的氧化物或氢氧化物,如MnO、Mn O 、MnO 、MnO(OH)等经氧化
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或还原制成一类是以锰盐如MnSO 、MnCO 、Mn(NO) 、MnCl 、KMnO 、MnC O
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等经氧化或还原制成Mn O ;一类是以金属锰经过氧化制成Mn O ;最后一类是
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以锰的氧化物和锰盐为原料经氧化还原制成Mn O 。以上众多方法中,由于受工
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艺条件、原料成本、产品质量等因素的制约,仅有少数几个实现了工业化生产。
1 金属锰法
金属锰法又称电解金属锰粉悬浮液氧化法、电解金属锰锈蚀法,它是以电解
金属锰片为原料,先将金属锰片粉碎制成悬浮液,再利用空气或氧气作为氧化剂,
在一定温度和添加剂浓度下制备成四氧化三锰,其工艺路线如下:
金属锰法由于工艺简单、操作方便、单位产量大、生产成本地、锰的回收率
高污染小等优点,被大多数生产厂家所采用。
1.1 反应机理
金属锰法的反应机理有两种解释。
1.1.1 化学作用机理
在电解锰的电积过程中,如果突然断电,那么阴极将有返溶现象,这和金属
锰悬浮液中有铵盐存在时的状态相同,以(NH) SO 为例有以下反应:
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Mn+(NH) SO +2H O=MnSO +2NH ·H O+H
4 2 4 2 4 3 2 2
新生成的MnSO 与新生成的NH ·H O作用生成锰铵配合物:
4 3 2
MnSO +xNH ·H O=Mn(NH)xSO4+xH O
4 3 2 3 2
由于锰配合物不稳定,受热将析出NH ·H O和MnSO ,NH ·H O和MnSO
3 2 4 3 2 4
反应生成Mn(OH) 沉淀:2
MnSO4+2NH ·H O=Mn(OH) +(NH) SO
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1
Mn(OH) 遇空气氧化即生成Mn O :
2 3 4
6Mn(OH) +O =2Mn O +6HO
2 2 3 4 2
由此可见,只要有一定浓度的铵盐存在,金属锰原子便会与其发生化学反应,
最终生成四氧化三锰。整个过程中铵盐只起催化作用而没有损耗,从金属锰粉到
Mn(OH) 这个过程中反应十分剧烈且时间较短,添加很少量的铵盐就能启动这一2
反应过程。在反应过程中,由于生成NH ·H O,Mn(OH) ,pH值将快速升高,
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因此,pH 值的升高是反应开始进行的标志,而反应终点时系统是Mn O 和
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