【SMM分析】四氧化三锰常见工艺路线全景解析
2023-05-06 15:14:29
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什么是四氧化三锰
四氧化三锰化学式为Mn3O4，大多数情况下，它是棕红色粉末，通常认为是一种锰的混合氧化物。天然条件下，Mn3O4常以黑锰矿的形式存在，天然黑锰矿为浅红色或褐色，其相对分子质量为228.82，锰的理论含量72.3%，硬度为5，不溶于水，能够在硝酸、盐酸和硫酸中溶解。其他任何锰的氧化物在空气中灼烧都可得到棕红色的粉末，如硫酸锰在970℃的加热条件下，二氧化锰在空气中加热到940℃都能生产Mn3O4；二氧化锰宇二氧化碳作用也能生成Mn3O4。
四氧化三锰的结构
四氧化三锰属于正常的尖晶石结构，其中二价和三价锰离子分布在两种不同的晶格位置上。氧离子为立方紧密堆积，二价锰离子占四面体空隙，三价锰离子占八面体空隙。温度1443K以下时四氧化三锰为变形的四方晶系尖晶石结构。
生产工艺现状
我国四氧化三锰的生产工艺大多分为两种：金属锰法以及硫酸锰法。
金属锰法：它的原料是电解金属锰片，首先把金属锰片粉碎制成悬浮液，利用氧化剂，在一定的条件下制备四氧化三锰。该方法的基本工艺流程为：电解金属锰片、制粉（干法、湿法）、氧化干燥、干燥、成品。硫酸锰法：以NH3(aq)作沉淀剂、空气中的氧为氧化剂两段氧化法制备Mn3O4，在NH3(aq)溶液中吹入氧气与硫酸锰溶液的加入同时进行；温度设定为50-80℃之间；氨性溶液中氨的摩尔浓度设定为锰盐中硫酸锰浓度的2-3倍；设置NH3(aq)溶液的体积为1L，硫酸锰溶液的添加速度控制在0.4-1.6L/h。该制备方式得到四氧化三锰粒径小于1um，品位高。另一种方法是硫酸锰固相热解法，通过在空气里氧化或远远气氛中焙烧MnO2、Mn2O3、MnOOH、Mn(OH)2或MnCO3制备Mn3O4，该生产方法虽工艺简单，但产物粒径大、比表面积低。除了以上两种常用方法以外，碳酸锰法也可以制备。把工艺条件下制得的碳酸锰在1000℃空气焙烧处理得到高密度、高纯度的四氧化三锰。在一定的条件下，温度为2000℃时，碳酸锰甚至可以转化为四氧化三锰和金刚石的混合物。
四氧化三锰的应用与发展现状
四氧化三锰可分为电子级和电池级，分别用于生产锰锌铁氧体和锂电池正极材料。但如今家电行业受地产行业低迷影响，电子级四氧化三锰需求较弱；锂电池方面，受主原料工碳价格上涨且采买难度加大，导致锰酸锂企业对电池级四氧化三锰的需求也受到一定的限制。短期来看，电池四氧化三锰多为弱稳运行。
