一种低硫超细碳酸锰及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种低硫超细碳酸锰及其制备方法，属于碳酸锰的制备技术领域。


背景技术：

2.碳酸锰可分为高纯碳酸锰和工业碳酸锰；工业碳酸锰可用作农业基肥、饲料添加剂、化工、陶瓷、印染、矿石浮选等领域；高纯碳酸锰是合成特种涉锰材料的重要中间体，在特种冶金、含锰功能材料方面具有重要的作用。碳酸锰一般由硫酸锰与碳铵反应制得。由于常规的碳酸锰沉淀反应时的ph在6-8之间，易产生碱式硫酸锰沉淀，导致产品中硫酸根含量达到1-2％水平。此外，碳酸锰颗粒极易团聚，现有的产品颗粒通常在50-100μm水平，不能满足特种涉锰材料的要求。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对以上背景技术中的至少一项技术问题，提供一种低硫超细碳酸锰及其制备方法。
4.本发明提供的方案如下：
5.一种低硫超细碳酸锰的制备方法，制备原料包括硫酸锰溶液和碳酸氢铵溶液；具体操作为：将所述硫酸锰溶液加入到碳酸氢铵溶液中进行沉淀反应；所述硫酸锰溶液每分钟的添加量为硫酸锰溶液在所述沉淀反应中理论用量的百分之十到百分之五十。
6.本发明的化学反应式为：
7.mnso4 2nh4hco3→
mnco3↓
(nh4)2so4 h2o co2↑
8.所谓理论用量，指的是按照上述化学反应式进行沉淀反应时，要想反应完全，硫酸锰和碳酸氢铵的摩尔用量必须匹配上述化学方程式的摩尔配比。即1摩尔硫酸锰与2摩尔碳酸氢铵反应才能反应完全。
9.沉淀反应的反应过程中，采取的快速加料方式，使得反应快速生成碳酸锰，由于碳酸氢铵溶液带来的反应ph升高使得避免了产生碱式硫酸锰沉淀，降低了产品中的碳酸根的含量。另外，由于大量的锰离子投入到碳酸氢铵溶液中，会在短时间内产生大量晶种，使得碳酸锰粒度变细。加料速度越快，大量锰离子与碳酸氢铵同时接触，会产生大量新的晶种，粒度就会越变细。如果加料时间过长，锰离子就会在原有的晶种上生长，团聚，粒度变粗。
10.作为本发明的技术优选，上述沉淀反应的过程中控制ph为8～14。
11.作为本发明的技术优选，上述碳酸氢铵的加入量是理论用量的1.05-1.2倍。在本发明中，先根据上述化学方程式确定一个具体的硫酸锰用量，而后算出理论的碳酸氢铵用量，再在理论的碳酸氢铵用量上乘以1.05-1.2，得到最终实际的碳酸氢铵的加入量。本发明中碳酸氢铵的用量是理论用量的1.05-1.2倍，才能有效的将锰离子沉淀完全。
12.作为本发明的技术优选，上述硫酸锰溶液浓度是240g/l-375g/l。硫酸锰浓度含量越高，产能就越大，减少了不必要的水浪费，同时溶液中锰离子浓度越高，越容易生产新的晶种，碳酸锰粒度就越细。
13.作为本发明的技术优选，上述沉淀反应中还加入氨水。
14.加入氨水时的反应方程式为：
15.mnso4 nh4hco3 nh3·
h2o
→
mnco3↓
(nh4)2so4 h2o
16.在碳酸氢铵溶液中加入氨水，可以有效的减少二氧化碳的生成，在快速合成碳酸锰时，防止反应釜冒槽；保障了反应的平稳进行。
17.作为本发明的技术优选，上述氨水的加入量为氨的摩尔含量占总铵摩尔含量的0-50％。氨水超过总氨含量的50％，在沉淀过程中会生成氢氧化锰，而氢氧化锰又极易氧化，影响碳酸锰的品质。
18.作为本发明的技术优选，上述沉淀反应在常温下进行。在常温下进行反应，无需加温，节能节时。
19.作为本发明的技术优选，上述沉淀反应得到的碳酸锰沉淀需在温度为60～120℃情况下进行干燥12-18h。因制备得到的碳酸锰沉淀的含水率和分解度不同，采用不同的干燥温度和干燥时间可以得到不同粒度的超细碳酸锰产品，其粒度d50在1-40um之间，能很好的满足各个行业的要求。
20.基于同一技术构思，本技术还提供一种低硫超细碳酸锰，上述的制备方法制备得到。
21.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
22.本发明将工业硫酸锰或高纯硫酸锰通过碳酸氢铵溶液中进行沉淀反应，通过控制硫酸锰溶液的加入时间，使硫酸锰溶液快速加入到碳酸氢铵溶液中，有利于产生大量晶种，使得碳酸锰粒度变细。且由于碳酸氢铵容易为反应环境带来ph升高，使得避免了产生碱式硫酸锰沉淀，降低了产品中的碳酸根的含量。所以本发明制备的碳酸锰沉淀中硫酸根含量小于500ppm，又可以根据不同的干燥温度和干燥时间，控制其粒度d50在1-40um之间，能很好的满足各个行业的要求。
附图说明
23.图1为本发明实施例1中低硫超细碳酸锰产品的粒度图；
24.图2为本发明实施例2中低硫超细碳酸锰产品的粒度图；
25.图3为本发明实施例3中低硫超细碳酸锰产品的粒度图；
26.图4为本发明实施例4中低硫超细碳酸锰产品的粒度图；
27.图5为本发明实施例5中低硫超细碳酸锰产品的粒度图；
28.图6为本发明实施例6中低硫超细碳酸锰产品的粒度图；
29.图7为本发明实施例7中低硫超细碳酸锰产品的粒度图；
30.图8为本发明对比例1中碳酸锰产品的粒度图；
31.图9为本发明对比例2中碳酸锰产品的粒度图；
32.图10为本发明对比例3中碳酸锰产品的粒度图。
具体实施方式
33.为了便于理解本发明，下文将本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
34.除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
35.除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
36.实施例1
37.一种低硫超细碳酸锰的制备方法。
38.称取1.9kg碳酸氢铵放入15升塑料桶中，配成12升溶液，在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入2.4升的速率匀速倒入碳铵溶液中，倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.0。
39.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干12h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图1所示。
40.实施例2
41.一种低硫超细碳酸锰的制备方法。
42.称取1.9kg碳酸氢铵放入15升塑料桶中，配成12升溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入4升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.0。
43.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干12h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图2所示。
44.实施例3
45.一种低硫超细碳酸锰的制备方法。
46.称取1.9kg碳酸氢铵放入15升塑料桶中，配成12升溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入5升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.0。
47.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干12h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图3所示。
48.实施例4
49.一种低硫超细碳酸锰的制备方法。
50.称取1.9kg碳酸氢铵放入15升塑料桶中，配成12升溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入2.4升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.4。
51.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干12h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图4所示。
52.实施例5
53.一种低硫超细碳酸锰的制备方法。
54.称取950g碳酸氢铵和28％氨水溶液736g配成12l溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入2.4升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.4。
55.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干12h。得到的碳酸
锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图5所示。
56.实施例6
57.一种低硫超细碳酸锰的制备方法。
58.称取1.9kg碳酸氢铵放入15升塑料桶中，配成12升溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入2.4升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.4。
59.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，80℃烘干12h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图6所示。
60.实施例7
61.一种低硫超细碳酸锰的制备方法。
62.称取1.9kg碳酸氢铵放入15升塑料桶中，配成12升溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入2.4升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.4。
63.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干18h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图7所示。
64.对比例1
65.一种碳酸锰的制备方法。
66.称取1.9kg碳酸氢铵放入15升塑料桶中，配成12升溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入1升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.4。
67.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干12h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图8所示。
68.对比例2
69.一种碳酸锰的制备方法。
70.称取1.9kg碳酸氢铵放入15升塑料桶中，配成12升溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入2.4升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在7.5。
71.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干12h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图9所示。
72.对比例3
73.一种碳酸锰的制备方法。
74.称取950g碳酸氢铵和28％氨水溶液883g配成12l溶液；在搅拌条件下，量取5l的346g/l的工业硫酸锰溶液，按照每分钟加入2.4升的速率匀速倒入碳铵溶液中；倒完后搅拌五分钟。反应过程中ph值控制在8.4.
75.将产品分离后，固体用60℃温水，液固比5，洗涤3次后，60℃烘干12h。得到的碳酸锰产品检测数据如表1所示。粒度图如图10所示。
76.表1:
[0077][0078][0079]
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。