[發(fā)明專利]一種化學(xué)二氧化錳的生產(chǎn)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710192603.6
• 申請(qǐng)日: 2007-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101456592A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 杜祖德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杜祖德
• 主分類號(hào): C01G45/02
• 分類號(hào): C01G45/02
• 代理公司: 衡陽(yáng)市科航專利事務(wù)所
• 代理人: 楊代禎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到化學(xué)領(lǐng)域，特別是一種化學(xué)二氧化錳的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

二氧化錳是干電池的主要正極材料，其品質(zhì)好壞對(duì)鋅錳干電池的性能起著決定性作用。用電解法制得的二氧化錳能夠滿足高容量大功率電池原料的質(zhì)量要求，遺憾的是電解法制二氧化錳具有電耗高、環(huán)境污染大、設(shè)備投資大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)、生產(chǎn)成本高等缺點(diǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品價(jià)格昂貴，在一定程度上制約了電池工業(yè)的發(fā)展。上個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái)，世界各國(guó)積極開(kāi)發(fā)化學(xué)二氧化錳生產(chǎn)，最具代表性有比利時(shí)賽德馬公司，其用銨基甲酸銨法生產(chǎn)化學(xué)二氧化錳，年產(chǎn)量達(dá)4萬(wàn)噸，已有20多年的生產(chǎn)歷史。其它如日本、美國(guó)、法國(guó)也有小規(guī)格的生產(chǎn)。該法生產(chǎn)的化學(xué)二氧化錳與電解二氧化錳的化學(xué)成份和晶型結(jié)構(gòu)(主要都是r—型)基本一致，不同處是物理性能，電解二氧化錳的平均粒徑比化學(xué)二氧化錳要大兩倍，而比表面只有化學(xué)二氧化錳的一半，因此化學(xué)二氧化錳與電解二氧化錳相比，具有二氧化錳利用率高、吸液量大、電池恢復(fù)性能強(qiáng)、防漏性好等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是(以比利時(shí)的為例)化學(xué)二氧化錳內(nèi)阻較大，短路電流和負(fù)荷電壓稍低，大電流、重負(fù)荷放電性稍低于電解二氧化錳，且設(shè)備投資大，生產(chǎn)周期長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高，產(chǎn)品質(zhì)量無(wú)法保證(因有氨循壓縮過(guò)程，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程需高溫高壓，難于控制各項(xiàng)工藝指標(biāo))。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，而提供一種設(shè)備投資少，生產(chǎn)周期短，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠，電性能優(yōu)于電解二氧化錳，適用于生產(chǎn)堿錳電池的一種化學(xué)二氧化錳的生產(chǎn)方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種化學(xué)二氧化錳的生產(chǎn)方法包括硫酸錳溶液壓力結(jié)晶、脫水焙燒、熱解、氧化還原、岐化.氧化反應(yīng)、酸洗、反復(fù)洗滌、中和、壓濾烘干，其特征是熱解后生成的四氧化三錳在氧化還原反應(yīng)時(shí)，通入含氧量為70—55％的富氧空氣。

在岐化.氧化反應(yīng)過(guò)程中，每次歧化反應(yīng)時(shí)固液比必須控制在1：2.5—3。

但當(dāng)歧化反應(yīng)完成后，加入氯酸鈉氧化時(shí)，應(yīng)隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)將固液比降低至1：1.6—2.0。

每次加氧化劑進(jìn)行氧化反應(yīng)時(shí)，將氧化反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間控制在4—5小時(shí)。

本發(fā)明通過(guò)以上工藝技術(shù)上的改進(jìn)，所生產(chǎn)的化學(xué)二氧化錳具有利用率高、吸液量大、電池恢復(fù)性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，成為生產(chǎn)堿錳型干電池的優(yōu)質(zhì)原料，其產(chǎn)品主含量由原來(lái)的92％提高到95％—95.5％，雜質(zhì)含量大幅度降低，環(huán)境污染小，設(shè)備投資少，生產(chǎn)成本低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

以下結(jié)合具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容作進(jìn)一步描述。

具體實(shí)施方式

一種化學(xué)二氧化錳的生產(chǎn)方法，其包括如下步驟：

硫酸錳溶液壓力結(jié)晶：按壓力鍋總?cè)萘?0-80％加入精制硫酸錳溶液，加熱，壓力達(dá)4-5kg后，恒壓0.5-1小時(shí)后，開(kāi)啟過(guò)濾閥，將清液放去。停止攪拌，切斷電熱管電源，開(kāi)啟壓力鍋，將產(chǎn)品倒出，再經(jīng)離心，存入貯料池，取樣分析，合格后，可進(jìn)入烘烤；

脫水焙燒：脫水焙燒是將一水硫酸錳(MnSO4.H2O)晶格里的水分子除去，不是指表面水，將一水硫酸錳置旋轉(zhuǎn)電爐用560—600℃溫度焙燒1.5-2.5小時(shí)，使硫酸錳由原來(lái)的白色或微粉紅色變成灰白色即可；

熱解：將脫水后的硫酸錳置于旋轉(zhuǎn)電爐中，溫度控制在1050—1350℃之間，在富氧空氣中焙燒，時(shí)間1.5-2.5小時(shí)，使之變成四氧化三錳；

氧化還原：將熱解得到的四氧化三錳再置入750—800℃旋轉(zhuǎn)電爐中，通入含氧量為70—55％的富氧空氣，在富氧空氣中焙燒，時(shí)間3—5小時(shí)，使部分四氧化三錳直接氧化成含二氧化錳75％以上的粗二氧化錳，可減少氧化劑氯酸鈉用量30％，使二氧化錳產(chǎn)品中的晶型結(jié)構(gòu)為“r”型結(jié)構(gòu)的含量由原來(lái)的75％提高到98％，增大產(chǎn)品顆粒的微孔、孔徑，降低比表面積，提高產(chǎn)品大電流放電性能；還有部分四氧化三錳轉(zhuǎn)變成三氧化二錳。

岐化.氧化：岐化與氧化二道工序在同一反應(yīng)釜內(nèi)進(jìn)行，為了控制氧化反應(yīng)時(shí)二氧化錳晶核量，提高視比重，節(jié)省硫酸的用量，采用分三次加料，岐化與氧化交替進(jìn)行；且每次歧化反應(yīng)時(shí)固液比必須控制在1：2.5—3，但當(dāng)歧化反應(yīng)完成后，加入氯酸鈉氧化時(shí)，應(yīng)隨著反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)將固液比降低至1：1.6—2.0范圍內(nèi)，以降低產(chǎn)品的比表面積(控制在24—30m2/g范圍)，提高視比重(控制在1.65—1.75g/ml范圍內(nèi))，提高產(chǎn)品充填量，從而提高干電池放電量。

酸洗：將含量300g/L稀酸1000kg加入酸洗槽，再加入200kg清水，固液比為1：1，攪拌均勻，溫度控制在98℃左右反應(yīng)60分鐘，酸洗結(jié)束，酸洗母液與反應(yīng)母液一樣回收。