Способ получения диоксида марганца -модификации

 

Способ получения диоксида марганца g -модификации, который используется в электротехнической промышленности. Сущность изобретения: получение диоксида марганца g -модификации включает следующие стадии: получение добавки путем смешения триоксида марганца с водным раствором нитрата или сульфата марганца и соответствующей кислотой, смешение полученной реакционной массы с триоксидом марганца, смешение полученной реакционной массы с кислотой в количествах, равных первоначальной загрузке, выделение целевого продукта из одной трети весового количества реакционной массы. Способ позволяет производить целевой продукт высокого качества без прессования и измельчения. Насыпная масса продукта 2,05-2,13 г/см³ . 2 табл.

Предлагаемый способ относится к неорганической химии и касается получения диоксида марганца γ-модификации.

Из аналогов [1-3] известны ряд способов получения γ= MnO₂.

Суть способов, изложенных в аналогах, заключается в обработке обожженной пероксидной марганцевой руды (с переходом MnO₂ в Mn₂O₃) кислотой (HNO₃, H₂SO₄ и др. ), фильтровании, нейтрализации и промывке твердого продукта с получением активной γ-модификации диоксида марганца.

Основным недостатком аналогов является то, что получаемый продукт имеет низкую насыпную массу (около 1 г/см³) и содержание основного вещества (77%).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ [3] включающий следующие стадии: обжиг соединений марганца (MnSO₄, MnCO₃, MnOOH) с получением триоксида марганца (Mn₂O₃); смешение триоксида марганца с минеральными кислотами (азотной, серной и др. ) при температуре не ниже 60^оС и концентрации свободной кислоты в системе от 2 до 6N с получением суспензии диоксида марганца γ-модификации в растворе соответствующей соли; отделение и промывка диоксида марганца водой на фильтре; нейтрализацию продукта раствором аммиака до рН 6,5; сушку продукта при температуре до 120^оС, при этом получают диоксид марганца γ-модификации с насыпной массой около 1 г/см³ и содержанием основного вещества не менее 91% не менее чем двухкратное прессование продукта под давлением 5000 кг/см² для повышения насыпной массы продукта до ≈ 2 г/см³.

Однако этот способ нетехнологичен, так как для достижения насыпной массы целевого продукта около 2 г/см² необходима не только кислотная обработка триоксида марганца, но и сложная, трудоемкая и энергоемкая, связанная с необходимостью пылеулавливания операция прессования продукта, а также дополнительного его измельчения после прессования.

Целью изобретения является получение продукта с насыпной массой не менее 2 г/см³ путем кислотной обработки триоксида марганца азотной или серной кислотой без прессования и последующего измельчения.

Цель изобретения достигается тем, что производят предварительное смешение исходного триоксида марганца с водным раствором нитрата или сульфата марганца и соответствующей кислотой, полученную реакционную массу снова смешивают с весовым количеством триоксида марганца, равным исходному, и кислотой и выделяют целевой продукт из одной трети весового количества реакционной смеси каждый раз только после дополнительного смешения реакционной смеси с весовым количеством триоксида марганца, равным исходному, и кислотой.

В табл. 1 приводятся сопоставительные данные предлагаемого способа и прототипа.

Как видно из данных табл. 1, условия кислотной обработки триоксида марганца по предлагаемому способу позволяют получить высокое значение насыпной массы целевого продукта без прессования и дополнительного измельчения. Кристаллическая модификация и содержание основного вещества в готовом продукте соответствуют прототипу.

Техническая сущность предлагаемого способа состоит в определенных условиях обработки триоксида азота азотной или серной кислотой, при этом исходный триоксид марганца смешивается с раствором соответствующей соли и кислотой, полученная реакционная смесь снова смешивается с количеством триоксида марганца и кислотой, равным исходному, а выделение целевого продукта производят из одной трети суспензии всякий раз после дополнительной обработки реакционной смеси триоксидом марганца и кислотой в количестве, равном исходному.

Способ соответствует критерию изобретения существенные отличия, так как на основании ознакомления с патентной и научно-технической информацией не было обнаружено предлагаемых средств достижения положительного эффекта в решаемой или других задачах.

Пример конкретного выполнения способа.

1 Смешивают 2 кг триоксида марганца (М₂О₃) и 4,5 кг 40%-ного водного раствора нитрата марганца; 2 при перемешивании и температуре 50 ± 1^оС в полученную смесь загружают 4,4 кг 36%-ной азотной кислоты и выдерживают реакционную смесь при перемешивании в течение 2 ч; 3 в полученную по п. 2 реакционную смесь загружают 2 кг триоксида марганца и при перемешивании выдерживают смесь в течение 2 ч при 50 ± 1^оС; 4 реакционной смеси по п. 3 дают отстояться в течение 2 ч и декантируют 5,2 кг 41,5%-ного раствора нитрата марганца;
5 в оставшуюся после декантации раствора реакционную смесь подают в течение 2 ч 4,4 кг 36%-ной азотной кислоты при 50 ± 1^оС и затем в течение 2 ч выдерживают реакционную смесь при перемешивании;
6 повторяют операции по пп. 3, 4, 5;
7 из реакционной смеси, полученной по п. 6, при перемешивании отбирают 1/3 часть по весу (2,3 кг), переносят на фильтр и отделяют твердую фазу от раствора;
8 осадок на фильтре промывают водой;
9 промытый осадок на фильтре промывают 5%-ным раствором соды до достижения рН водной вытяжки 5-6;
10 осадок с фильтра по п. 9 сушат при 105-110^оС и получают целевой продукт. Масса продукта 1,1 кг. Насыпная масса 2,12 г/см³, содержание основного вещества (MnO₂) 94,21% Кристаллическая модификация γ-MnO₂.

11 процесс повторяют по пп. 6, 7, 8, 9, 10 любое число раз. Каждый раз получают 1,1 кг целевого продукта. По данным восьми опытов насыпная масса лежит в пределах 2,05-2,13 г/см³, массовая доля основного вещества в пределах 92,81-94,34%
Физико-химическая характеристика готового продукта (табл. 2).

Остальные примеры аналогичны примеру конкретного выполнения способа, а их переменные параметры, доказывающие правомерность способа, приведены в табл. 2.

Как видно из данных табл. 2, предлагаемый способ обеспечивает получение γ-MnO₂ с насыпной массой не менее 2,0 (примеры 1 и 5). Уменьшение числа последовательных обработок триоксида марганца кислотой перед выгрузкой целевого продукта приводит к уменьшению его насыпной массы (примеры 2 и 3). Увеличение числа последовательных обработок триоксида марганца кислотой перед выгрузкой целевого продукта (пример 4) нецелесообразно, так как не дает заметного увеличения насыпной массы продукта, но приводит к необходимости увеличения мощности перемешивающего устройства.

Технико-экономическая эффективность изобретения находится в стадии НИР и опытной отработки.

Имеется технико-экономическое обоснование создания опытно-промышленного производства на мощность 20 тыс. т/год, показывающее высокую рентабельность производства.

Внедрение изобретения намечено в 1993 году.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДИОКСИДА МАРГАНЦА γ -МОДИФИКАЦИИ, включающий подачу триоксида марганца и азотной или серной кислоты на взаимодействие при нагревании и выделение целевого продукта, отличающийся тем, что, с целью увеличения насыпной массы продукта, взаимодействие осуществляют в присутствии добавки, которую готовят путем смешения триоксида марганца с водным раствором нитрата или сульфата марганца и соответствующей кислотой и выдержки полученной смеси, причем подачу триоксида марганца на взаимодействие осуществляют в полученную смесь, которую декантируют, а подачу азотной или серной кислоты осуществляют в оставшуюся после декантации реакционную смесь в равных количествах с кислотой, подаваемой на приготовление затравки, а целевой продукт выделяют из одной трети весового количества реакционной массы.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2