高纯四氧化三锰的焙烧制造方法及用途 本发明涉及一种高纯四氧化三锰的焙烧制造方法及用途。
四氧化三锰是电子工业生产软磁铁氧体的重要原料之一。为了保证软磁铁氧体磁芯的品质，要求采用的四氧化三锰纯度高，比表面积大，活性好。现有技术中，生产高纯四氧化三锰的方法有焙烧法、氧化法、还原法和电解法等四类。焙烧法、还原法和电解质法制造高纯四氧化三锰，还处在实验制备阶段。当前国内工业生产高纯四氧化三锰几乎都采用氧化法，即以昂贵的电解锰粉为原料，以铵盐为添加剂，反应完毕后，经过滤、洗涤、烘干制得棕色晶粒的γ-型四氧化三锰，该方法设备投资大，生产成本高，还含有一定的含水量和含硫量及烧失量，在空气中易吸氧而被氧化，在空气潮湿的地区使用和贮存较易结块；例如台湾越峰使用某厂采用氧化法生产的棕色的四氧化三锰就出现因吸潮结块而变质的现象。且这种棕色四氧化三锰晶粒结构疏松，以它为原料制得的磁芯，品质不够理想。《中国锰业》(4)1990介绍了一种四氧化三锰的研制方法：采用分析纯碳酸锰为原料焙烧制备四氧化三锰，该法还停留在实验室探讨阶段，但是证明了用碳酸锰为原料焙烧制备高纯四氧化三锰地可行性。
本发明的任务是提供一种品质优良，不易吸湿结块，不易氧化的高纯四氧化三锰的生产工艺。
为了完成上述任务，本发明的方案是这样设计的。
将除杂后的硫酸锰和碳酸氢铵在溶液中混合反应生成碳酸锰沉淀温度控制在20-60℃，将碳酸锰沉淀分离出来，在80-150℃的温度条件下分解得到面心立方结构的一氧化锰；面心立方结构一氧化锰在150-500℃条件下焙烧氧化成正方结构的二氧化锰；然后在无氧条件下正立方结构的二氧化锰依次还原为体心立方结构α-三氧化二锰，四方结构β-四氧化三锰，最后得到面心立方结构γ-四氧化三锰，γ-四氧化三锰在无氧条件下冷却至常温则得到黑色的高纯四氧化三锰成品。上述工艺温度条件是这样的：正方结构二氧化锰还原为体心立方结构的α-三氧化二锰温度控制在500-600℃，体心立方结构的α-三氧化二锰还原为四方结构β-四氧化三锰温度控制在600-850℃，四方结构β-四氧化三锰转化为面心立方结构的γ-四氧化三锰温度控制在850-1100℃。
各工艺步骤中物质变化的反应式如下：
硫酸锰和碳酸氢铵在溶液中反应生产碳酸锰沉淀
碳酸锰分解成面立心结构的一氧化锰碳酸锰 一氧化锰面心立方结构的一氧化锰氧化成为正方结构的二氧化锰。一氧化锰 二氧化锰正方结构的二氧化锰还原为体心立方结构的α-三氧化二锰。二氧化锰 三氧化二锰 体心立方结构的α-三氧化二锰还原为四方结构β-四氧化三锰三氧化二锰 β-四氧化三锰四方结构的β-四氧化三锰转化为体心立方结构的γ-四氧化三锰
上述工艺制得的高纯γ-四氧化三锰是生产锰锌铁氧体磁芯的主要原料之一，因此高纯γ-四氧化三锰主要用于生产软磁铁氧体磁芯。
利用本发明生产的黑色γ-四氧化三锰密度为4.870Kg/m3，而氧化法生产的棕色四氧化三锰比重为4250Kg/m3，因此利用本发明生产的γ-四氧化三锰收缩率最小，生产的磁芯不易变形，可提高产品合格率10％以上，特别对生产大型磁芯更为有利。同时，本发明生产的γ-四氧化三锰颗粒形状园滑均匀，对混料很有利，易于混匀。经有关部门测定，利用本发明得到的四氧化三锰生产的磁芯与氧化法生产得到的同类产品生产的磁芯相比，本发明成品生产的磁芯品质因素高2-4倍，适用频率大1-2倍，功耗低2/3-8/9，饱和磁通密度大16-20％，矫顽力小2/3,β-H磁化曲线陡峭，磁导率高，为当前磁芯行业所罕见，此外，本发明涉及的工艺生产设备简单，投资少，易形成工业化生产，产品在空气中很稳定，不易结块，不易氧化，便于贮存。
下面结合具体实施例详细说明本发明。
将除杂后的碳酸锰及碳酸氢铵在溶液中混合反应，温度控制在20-60℃，得到碳酸锰沉淀，其化学反应式如下：碳酸锰 碳酸氧铵 硫酸铵 碳酸锰
将碳酸锰沉淀与溶液分离后，在80-150℃条件下加热分解得到面心立面体的一氧化锰，其化学反应式如下：碳酸锰 二氧化锰
一氧化锰在有氧条件下，加温至150-500℃时氧化成立方结构的二氧化锰，其化学反应式如下：一氧化锰 二氧化锰
二氧化锰在无氧及温度为500-600℃条件下，还原成体心立方结构的α-三氧化二锰。其化学反应式如下：二氧化锰 三氧化二锰
三氧化二锰在无氧温度为600-850℃条件下，还原成四方结构的β-四氧化三锰三氧化锰 β-四氧化三锰
β-四氧化三锰在850～1100℃条件下，转化为γ-四氧化三锰β-四氧化三锰 γ-四氧化三锰