技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及錳系產(chǎn)品的制備領(lǐng)域，具體為一種高純一氧化錳的制備方法。

背景技術(shù)：

我國錳礦儲量7.1億噸，居世界第四位，在現(xiàn)代工業(yè)中，錳及其化合物應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域。其中，對于錳礦石的需求，鋼鐵工業(yè)用錳量占90％～ 95％，鐵合金需要使用錳礦作為原料。其余5％～ 10％的錳用于其他工業(yè)領(lǐng)域，如化學(xué)工業(yè)、輕工業(yè)、建材工業(yè)、國防工業(yè)、電子工業(yè)等等。

一氧化錳又稱氧化亞錳，是錳化合物中重要的一種，主要用作生產(chǎn)鐵氧化體的原料、涂料和清漆的干燥劑、戊醇制造的催化劑、飲料輔助劑、微量元素肥料、冶煉、焊接、織物還原印染、玻璃陶瓷著色和褪色、油脂漂白及電池制造業(yè)等。

目前國內(nèi)錳業(yè)材料企業(yè)很多，基本屬于礦產(chǎn)粗加工型企業(yè)，其產(chǎn)品品位不高，很多企業(yè)一氧化錳產(chǎn)品含量在60% ～ 90%，在對其品質(zhì)要求較高的磁性材料行業(yè)、陶瓷行業(yè)和電池業(yè)相對受到了一些限制。

傳統(tǒng)工藝生產(chǎn)一氧化錳主要是在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)或反射爐內(nèi)以二氧化錳為原料加碳還原制得，也可用碳酸錳加熱分解制備一氧化錳。無論是電解二氧化錳還是化學(xué)二氧化錳，其雜質(zhì)含量均難以滿足高純一氧化錳的要求；若用碳酸錳在隔絕空氣條件下加熱制備一氧化錳，則要求碳酸錳純度很高，但是現(xiàn)有的碳酸錳雜質(zhì)含量也較高，且使用成本較高。因此，現(xiàn)有的方法很難制備得到高純度一氧化錳。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明提供一種高效的、成本低的利用電解金屬錳為原料制備高純一氧化錳的方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案：一種高純一氧化錳的制備方法，包括以下步驟：

（1）將電解金屬錳片進(jìn)行破碎，得到錳粒；

（2）將所述錳粒置于氣氛爐中；

（3）向所述氣氛爐中通入氧化性氣體，將爐中空氣趕出；

（4）將所述氣氛爐升溫；

（5）在氣氛爐溫度達(dá)到700℃～750℃時，進(jìn)入恒溫焙燒階段，恒溫焙燒一段時間；

（6）恒溫焙燒結(jié)束后，通入還原性氣體，在爐內(nèi)對物料進(jìn)行自然冷卻；

（7）當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低后，將物料從爐膛內(nèi)取出；

（8）將步驟（7）獲得的物料進(jìn)行研磨，即可得到高純一氧化錳。

作為優(yōu)選，步驟（1）中所述錳粒的粒度小于3毫米。

作為優(yōu)選，步驟（2）中將所述錳粒置于匣缽內(nèi)，再將匣缽?fù)七M(jìn)氣氛爐中。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（3）中所述氧化性氣體為二氧化碳。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（4）中升溫速度為5℃/min。

作為優(yōu)選，步驟（5）中恒溫焙燒時間為2～4小時。

作為優(yōu)選，步驟（6）中自然冷卻時間為5～6小時。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（6）中所述還原性氣體為氫氣。

進(jìn)一步地，步驟（7）中當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低到80℃以下，將物料從爐膛內(nèi)取出。

作為進(jìn)一步優(yōu)選，步驟（8）中所述高純一氧化錳的純度大于99.9%。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：工藝簡單，易于操作；利用電解金屬錳為原料，我國電解錳生產(chǎn)企業(yè)多，電解錳總產(chǎn)量占世界電解錳產(chǎn)量的95％以上，原料成本低廉，原料充足；本發(fā)明采用氣氛爐，除雜效果顯著，氧化性氣體和還原性氣體選擇范圍廣；本發(fā)明制備的一氧化錳純度高，尤其在原料金屬錳片破碎至15μm以下時制備得到一氧化錳的化學(xué)成份和物理性能均可滿足鋰離子電池材料錳酸鋰化學(xué)成份和物理性能的要求；本工藝對環(huán)境不會帶來二次污染，生產(chǎn)成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示及實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

參考圖1，一種高純一氧化錳的制備方法，包括以下步驟：

（1）將電解金屬錳片進(jìn)行破碎，得到錳粒，錳粒的粒度小于3毫米；

（2）將所述錳粒置于氣氛爐中；

（3）向所述氣氛爐中通入氧化性氣體，將爐中空氣趕出；

（4）將所述氣氛爐升溫；

（5）在氣氛爐溫度達(dá)到700℃～750℃時，進(jìn)入恒溫焙燒階段，恒溫焙燒一段時間；

（6）恒溫焙燒結(jié)束后，通入還原性氣體，在爐內(nèi)對物料進(jìn)行自然冷卻；

（7）當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低后，將物料從爐膛內(nèi)取出；

（8）將步驟（7）獲得的物料進(jìn)行研磨，即可得到高純一氧化錳。

實施例1：

將電解金屬錳片進(jìn)行破碎，破碎至粒度為15μm，得到錳粒；將得到的錳粒置于匣缽內(nèi)，然后就匣缽?fù)迫霘夥諣t中；向所述氣氛爐中通入二氧化碳?xì)怏w，將氣氛爐中空氣趕出，然后將氣氛爐升溫，升溫速度為5℃/min。在氣氛爐溫度達(dá)到700℃～750℃時，進(jìn)入恒溫焙燒階段，恒溫焙燒2小時。恒溫焙燒結(jié)束后，通入氫氣，在爐內(nèi)對物料進(jìn)行自然冷卻，冷卻時間為5小時。當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低到80℃以下時，將匣缽從爐膛內(nèi)取出，然后將匣缽內(nèi)的物料進(jìn)行研磨，研磨結(jié)束后即可得到高純一氧化錳。經(jīng)檢測，該一氧化錳的純度為99.92%，一氧化錳的純度高，一氧化錳的化學(xué)成份和物理性能也均可滿足鋰離子電池材料錳酸鋰化學(xué)成份和物理性能的要求。

實施例2：

將電解金屬錳片進(jìn)行破碎，破碎至粒度為14μm，得到錳粒；將得到的錳粒置于匣缽內(nèi)，然后就匣缽?fù)迫霘夥諣t中；向所述氣氛爐中通入二氧化碳?xì)怏w，將氣氛爐中空氣趕出，然后將氣氛爐升溫，升溫速度為5℃/min。在氣氛爐溫度達(dá)到700℃～750℃時，進(jìn)入恒溫焙燒階段，恒溫焙燒2.5小時。恒溫焙燒結(jié)束后，通入氫氣，在爐內(nèi)對物料進(jìn)行自然冷卻，冷卻時間為5.5小時。當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低到80℃以下時，將匣缽從爐膛內(nèi)取出，然后將匣缽內(nèi)的物料進(jìn)行研磨，研磨結(jié)束后即可得到高純一氧化錳。經(jīng)檢測，該一氧化錳的純度為99.95%，一氧化錳的純度高，一氧化錳的化學(xué)成份和物理性能也均可滿足鋰離子電池材料錳酸鋰化學(xué)成份和物理性能的要求。

實施例3：

將電解金屬錳片進(jìn)行破碎，破碎至粒度為13μm，得到錳粒；將得到的錳粒置于匣缽內(nèi)，然后就匣缽?fù)迫霘夥諣t中；向所述氣氛爐中通入二氧化碳?xì)怏w，將氣氛爐中空氣趕出，然后將氣氛爐升溫，升溫速度為5℃/min。在氣氛爐溫度達(dá)到700℃～750℃時，進(jìn)入恒溫焙燒階段，恒溫焙燒3小時。恒溫焙燒結(jié)束后，通入氫氣，在爐內(nèi)對物料進(jìn)行自然冷卻，冷卻時間為6小時。當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低到80℃以下時，將匣缽從爐膛內(nèi)取出，然后將匣缽內(nèi)的物料進(jìn)行研磨，研磨結(jié)束后即可得到高純一氧化錳。經(jīng)檢測，該一氧化錳的純度為99.97%，一氧化錳的純度高，一氧化錳的化學(xué)成份和物理性能也均可滿足鋰離子電池材料錳酸鋰化學(xué)成份和物理性能的要求。

實施例4：

將電解金屬錳片進(jìn)行破碎，破碎至至粒度為13μm，得到錳粒；將得到的錳粒置于匣缽內(nèi)，然后就匣缽?fù)迫霘夥諣t中；向所述氣氛爐中通入二氧化碳?xì)怏w，將氣氛爐中空氣趕出，然后將氣氛爐升溫，升溫速度為5℃/min。在氣氛爐溫度達(dá)到700℃～750℃時，進(jìn)入恒溫焙燒階段，恒溫焙燒4小時。恒溫焙燒結(jié)束后，通入氫氣，在爐內(nèi)對物料進(jìn)行自然冷卻，冷卻時間為6小時。當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低到80℃以下時，將匣缽從爐膛內(nèi)取出，然后將匣缽內(nèi)的物料進(jìn)行研磨，研磨結(jié)束后即可得到高純一氧化錳。經(jīng)檢測，該一氧化錳的純度為99.96%，一氧化錳的純度高，一氧化錳的化學(xué)成份和物理性能也均可滿足鋰離子電池材料錳酸鋰化學(xué)成份和物理性能的要求。

實施例5：

將電解金屬錳片進(jìn)行破碎，破碎至至粒度為14μm，得到錳粒；將得到的錳粒置于匣缽內(nèi)，然后就匣缽?fù)迫霘夥諣t中；向所述氣氛爐中通入二氧化碳?xì)怏w，將氣氛爐中空氣趕出，然后將氣氛爐升溫，升溫速度為5℃/min。在氣氛爐溫度達(dá)到700℃～750℃時，進(jìn)入恒溫焙燒階段，恒溫焙燒4小時。恒溫焙燒結(jié)束后，通入氫氣，在爐內(nèi)對物料進(jìn)行自然冷卻，冷卻時間為6小時。當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低到80℃以下時，將匣缽從爐膛內(nèi)取出，然后將匣缽內(nèi)的物料進(jìn)行研磨，研磨結(jié)束后即可得到高純一氧化錳。經(jīng)檢測，該一氧化錳的純度為99.96%，一氧化錳的純度高，一氧化錳的化學(xué)成份和物理性能也均可滿足鋰離子電池材料錳酸鋰化學(xué)成份和物理性能的要求。

實施例6：

將電解金屬錳片進(jìn)行破碎，破碎至至粒度為15μm，得到錳粒；將得到的錳粒置于匣缽內(nèi)，然后就匣缽?fù)迫霘夥諣t中；向所述氣氛爐中通入水蒸氣，將氣氛爐中空氣趕出，然后將氣氛爐升溫，升溫速度為5℃/min。在氣氛爐溫度達(dá)到700℃～750℃時，進(jìn)入恒溫焙燒階段，恒溫焙燒4小時。恒溫焙燒結(jié)束后，通入氫氣，在爐內(nèi)對物料進(jìn)行自然冷卻，冷卻時間為6小時。當(dāng)爐內(nèi)物料溫度降低到80℃以下時，將匣缽從爐膛內(nèi)取出，然后將匣缽內(nèi)的物料進(jìn)行研磨，研磨結(jié)束后即可得到高純一氧化錳。經(jīng)檢測，該一氧化錳的純度為99.95%，一氧化錳的純度高，一氧化錳的化學(xué)成份和物理性能也均可滿足鋰離子電池材料錳酸鋰化學(xué)成份和物理性能的要求。

本發(fā)明制備工藝簡單，易于操作，原料成本低廉，原料充足；本工藝對環(huán)境不會帶來二次污染，生產(chǎn)成本低，易于實現(xiàn)工業(yè)化規(guī)模生產(chǎn)。本發(fā)明采用氣氛爐，除雜效果顯著，氧化性氣體和還原性氣體選擇范圍廣；本發(fā)明制備的一氧化錳純度高，高純一氧化錳的純度均大于99.9%，一氧化錳的化學(xué)成份和物理性能均可滿足鋰離子電池材料錳酸鋰化學(xué)成份和物理性能的要求。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征及本發(fā)明的優(yōu)點，本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)，本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。