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一． 成果名称
用锰矿石不经电解直接制备超高纯四氧化三锰
二． 申请单位
北京科技大学
三． 成果编号
鉴字[教SW2004]第089号
四． 鉴定日期
2004年12月16日
五． 学 科
材料。
六． 成果简介（1000字以内，可公开部分）
高纯高比表面四氧化三锰在电子专用材料中曾被国家发展计划委员会和科学技术部列为当前优先发展和优先支持的高技术产业化项目，是国家鼓励优先发展的高新技术产品。
高纯四氧化三锰是生产高性能软磁锰锌铁氧体的原料。锰锌铁氧体主要用于电子、信息、电器以及高新技术等领域，用于制造磁芯、磁带、磁盘和磁头，高性能变压器、电感器、磁放大器和天线棒等。
四氧化三锰在我国是1997年开始生产的，发展迅速，目前已经形成年产近4万吨的生产规模，但因质量较差，产品主要供应国内市场，只有少部分出口。目前国内四氧化三锰生产方法只能采用金属锰粉氧化法生产，技术原理源于美国专利（US4812302）。现有工艺存在的主要问题是：技术含量低；生产成本高，每吨约为13000元，而每吨售价约为15000元，几乎无利可图；粒度不均匀，粒径较大，约大于2mm；各种杂质含量普遍偏高，只能生产出普通级别的产品。杂质含量高主要是由原材料电解金属锰粉本身带入所致，电解金属锰粉的生产需要经历复杂的工艺环节，在每一个环节中很难有效避免某些杂质的进入，因而该法很难从根本上降低四氧化三锰中杂质的含量。国外生产四氧化锰的方法也主要为金属锰粉氧化法，除此以外还有制备超高纯四氧化三锰的方法，但技术严格保密，尚不了解具体方法。针对四氧化三锰的现状，国内外探索研究过各种制备方法，其中有焙烧法、还原法、电解法、锰矿石浸出液不经电解直接氧化法等，但最有发展前景的方法只有锰矿石浸出液不经电解直接氧化法。
利用锰矿石浸出液不经电解直接制备四氧化三锰因大幅度降低电能消耗，简化生产工艺，具有减少环境污染和大幅度降低成本的潜力，多年来国内外一直在进行比较系统的研究。国外最先比较系统研究的是Michael Bellas（GB1374975）和乾智行（JAP5-208824）等人，他们的制备方法中采用一次甚至连续两次高温高压等强化措施试图加速氢氧化锰的氧化速度，虽然得到了四氧化三锰产品，但杂质钙、镁、硫非常高，CaO大于0.1%，MgO大于0.07%，S大于0.3%，远大于现有标准。国内福建冶金工业研究所首先对该法进行了研究，但一直没有取得任何突破。另外还有天津化工研究院、清华大学、中南大学、长沙矿冶研究院等单位也一直在进行类似的研究，从报道的结果看，他们的制备方法与Michael Bellas等人的工作和结果都相似，在原理上都没有新的突破。本课题组自筹资金经过几年的研究，投入了大量的资金和人力，经过系统研究发现本课题有五大难点，分别为：除钙镁问题，浸出液中镁浓度高达4.5g/L以上，钙浓度达2g/L以上，无法用常规方法降至合适值；除硫问题，硫酸锰溶液中硫酸根离子的浓度高，由于吸附、包裹、吸留或化学反应机理等原因，使产品中硫含量严重偏高；脱硅问题，锰矿石浸出液中硅浓度很大，也无法用常规的方法除去；氢氧化锰中二价锰氧化为四氧化三锰的速度问题；氢氧化锰过氧化生成锰的其他氧化物问题。这五大问题中只有前两个问题国外进行过研究，但至今没有解决，至于其他问题还未见有研究的报道。本项目已经完全并圆满地解决以上所有问题，并成功完成了工业性试验。将杂质镁降低至0.0001%以下，钙0.00001%以下，硫0.0035%以下，硅0.0014%以下，远远低于现有标准，属超高纯级产品。
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