一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法与流程

本发明涉及软磁用四氧化三锰材料制备，具体为一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法。

背景技术：

1、四氧化三锰是一种高性能结构材料，主要用于电子工业，是生产锰锌软磁铁氧体的重要原材料，由mn3o4制备的锰锌软磁铁氧体占软磁铁氧体总量的60％以上。

2、我国最早采用碳酸锰为原料生产软磁铁氧体，但由于碳酸锰的烧失量大，在烧结过程中有co2气体析出，产品容易产生细微裂纹，生产过程不易控制，影响了锰锌铁氧体产品质量。当前我国的软磁铁氧体主要采用四氧化三锰作为原料并一直广泛应用，其工业制备方法有很多种，其中以燃烧法、沉淀氧化法和金属锰悬浮液氧化法最为常见。燃烧法是一种通过燃烧锰砂和锰粉来制备四氧化三锰的方法，在该方法中，锰砂和锰粉在高温下与氧气发生燃烧反应，生成四氧化三锰。沉淀氧化法是一种通过在溶液中加碱沉淀锰离子并通氧氧化来制备四氧化三锰的方法。金属锰悬浮液氧化法，即通过干法或湿法将电解金属锰片破碎至一定粒度，加入纯水中调制悬浮液，然后加入催化药剂，通入空气或氧气进行催化氧化反应制备四氧化三锰。

3、然而，当前软磁铁氧体的市场竞争异常激烈，产品利润微乎其微，上述的方法成本显得越来越高，此外，现有方法大多对原料品质和纯度有较高的要求，例如公开号为cn115557538a，名称为一种利用硫酸锰两段干法焙烧制备四氧化三锰的方法的发明专利申请，其中就公开了利用菱锰矿石制备碳酸锰，再加硫酸制成硫酸锰，用水溶解后加热，加入氯化铵、乙醇和氨水反应后过滤，滤饼洗涤干燥得到四氧化三锰前驱体，最后经过两段干法制得四氧化三锰，但是该方法中不仅需要先用矿物制得高纯度硫酸锰原料，还要制备高纯度氟化铵，各个步骤的复杂程度也相对较高；因此，急需一种低成本制备高品质四氧化三锰的方法来解决这个问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，以解决现有方法制备软磁用四氧化三锰成本较高的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，包括以下步骤：

3、步骤s1：以锰铁合金烟道灰的锰副产物硫酸锰溶液为原料，向其中加入定量的碳酸氢铵，经过过滤分离，得到碳酸锰物料；

4、步骤s2：将碳酸锰物料烘干、焙烧，得到混相氧化锰；

5、步骤s3：将混相氧化锰置于磨料装置中，加入有机酸溶液搅拌研磨；

6、步骤s4：研磨结束后，对所得物料洗涤、过滤，得到提纯氧化锰物料；

7、步骤s5：将提纯氧化锰物料烘干、焙烧，得到目标四氧化三锰产物。

8、优选的，上述步骤s1中，锰副产物的锰离子浓度为1.2mol/l，ca杂质含量为300mg/l，mg杂质含量为200mg/l。

9、优选的，上述步骤s1中，碳酸氢铵与锰副产物中总锰含量的摩尔比为2.1。

10、优选的，上述步骤s2中，烘干温度为110℃，烘干时间为1h；焙烧温度为280～350℃，焙烧时间为0.1～2h。

11、优选的，上述步骤s3中，有机酸溶液中的酸与待磨物料总锰含量的摩尔比为0.5，有机酸溶液采用苹果酸溶液、甘油酸溶液、乳酸溶液中的一种。

12、优选的，上述步骤s3中，搅拌研磨的搅拌速度为100rpm，研磨时间为0.5～3h。

13、优选的，上述步骤s4中，洗涤采用匀浆洗涤，共3次，每次洗涤固含量为30％。

14、优选的，上述步骤s5中，烘干温度为110℃，烘干时间为1h，焙烧温度为950～1050℃，焙烧时间为4～8h。

15、优选的，上述步骤s1中，过滤分离采用隔膜压滤机，得到的碳酸锰物料的水含量不大于50％；步骤s4中，过滤采用隔膜压滤机，得到的提纯氧化锰物料的水含量不大于50％。

16、优选的，上述步骤s2和s5中，烘干和焙烧均采用间歇式回转窑；步骤s3中，磨料装置为湿式循环搅拌磨机。

17、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

18、该利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，采用锰铁合金烟道灰副产物作为锰源、碳酸氢铵作为碳源作为原料，原材料成本低，并且给废弃物资源再利用提供了新的途径；通过沉淀焙烧法制备软磁用四氧化三锰材料，不产生氟化物，生产安全性高，对原材料的纯度等几乎无任何需求；制备工艺简单易控制，仅需要设置研磨时间、焙烧时间及焙烧温度等参数；制得的四氧化三锰产品，纯度优异、粒径分布均匀、形貌一致性好，可以满足软磁铁氧体的生产制造标准。

技术特征：

1.一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s1中，锰副产物的锰离子浓度为1.2mol/l，ca杂质含量为300mg/l，mg杂质含量为200mg/l。

3.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s1中，碳酸氢铵与锰副产物中总锰含量的摩尔比为2.1。

4.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s2中，烘干温度为110℃，烘干时间为1h；焙烧温度为280～350℃，焙烧时间为0.1～2h。

5.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s3中，有机酸溶液中的酸与待磨物料总锰含量的摩尔比为0.5，有机酸溶液采用苹果酸溶液、甘油酸溶液、乳酸溶液中的一种。

6.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s3中，搅拌研磨的搅拌速度为100rpm，研磨时间为0.5～3h。

7.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s4中，洗涤采用匀浆洗涤，共3次，每次洗涤固含量为30％。

8.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s5中，烘干温度为110℃，烘干时间为1h，焙烧温度为950～1050℃，焙烧时间为4～8h。

9.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s1中，过滤分离采用隔膜压滤机，得到的碳酸锰物料的水含量不大于50％；步骤s4中，过滤采用隔膜压滤机，得到的提纯氧化锰物料的水含量不大于50％。

10.根据权利要求1所述的一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，其特征在于：所述步骤s2和s5中，烘干和焙烧均采用间歇式回转窑；步骤s3中，磨料装置为湿式循环搅拌磨机。

技术总结
本发明公开了一种利用锰副产物制备软磁用四氧化三锰材料的方法，涉及软磁用四氧化三锰材料制备技术领域，为解决现有方法制备软磁用四氧化三锰成本较高的问题；本发明包括以锰铁合金烟道灰的锰副产物硫酸锰溶液为原料，向其中加入定量的碳酸氢铵，经过过滤分离，得到碳酸锰物料；将碳酸锰物料烘干、焙烧，得到混相氧化锰；将混相氧化锰置于磨料装置中，加入有机酸溶液搅拌研磨；研磨结束后，对所得物料洗涤、过滤，得到提纯氧化锰物料；将提纯氧化锰物料烘干、焙烧，得到目标四氧化三锰产物；本发明原材料成本低，制备工艺简单易控制，产品可以满足软磁铁氧体的生产制造标准。

技术研发人员：周晨,晋东旭,李增辉,曹梦薇,黄宣宁
受保护的技术使用者：中钢天源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17