Способ получения @ -диоксида марганца Советский патент 1984 года по МПК C22B47/00 C01G45/02 

Изобретение относится к технологи марганца, в частности к способу полу /чения / -модификации диоксида марган ца (р-ДМ) путем термического разложе ния нитрата марганца. Диоксид марганца необходим для производства по безотходным технологиям таких соединений марганца как Р-ДМ, перманганата марганца, сульфат марганца и др. Значительная потребность в -ДМ имеется в металлургичес кой промышленности для производства качественных сталей. Известен способ получения ДМ, по которому 55%-ный раствор нитрата мар ганца разлагают в присутствии затрав ки ДМ при 140-150° С l. Недостатком способа является низкая скорость образования /3-ДМ (40 кг/м ч). Кроме того, способ характеризуется значительными энергозатратами, связанными с испарением большого количества воды при разложении нитрата марганца. Наиболее близок к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту способ получения -диоксида марганца термическим разложением нитрата марганца в присутствии нитратов кальция,- магния, калия и натрия, согласно которому разложение проводят при 150-200 С и атмосферном давлении 2j . Недостатками известного способа являются низкая скорость разложения нитрата марганца, большие энергозатраты и трудоемкость выгрузки получаемой пульпы р-ДМ из-за ее высокой вязкости в связи с низким содержанием ВОДЬ. Кроме того, получаемые в процессе окислы азота содержат значи тельное количество воды, что усложня ет их переработку в азотную кислоту Цель изобретения - упрощение технологии и повышение выхода продукта Поставленная цель достигается тем что согласно способу получения -диоксида марганца в присутствии нитратов кальция, магния, калия и натрия, разложение проводят при давлении 0,15-1,,0 МПа. При этом условии не только повыша ется скорость разложения, но и процесс в целом становится более технологичным, так как вязкость получаемой пульпы обеспечивает ее текучесть, в результате чего упрощается выгрузка пульпы из реактора. Образующиеся оки лы азота содержат незначительное количество воды и могут быть легко и экономично переработаны в соответствующую кислоту. Сравнительные данные технологических параметров способов получения по известному решению и изобретению приведены в табл. 1. Таблица 1 Технологические Способ параметры и свойства ПредлагаеИзвестныймый Температура раз- 160-180 170-190 ложения,с Скорость образования В-ДМ, «г/м;ч 160-350 500-700 Время, необходимое для образования 200 кг |5-ДМ, ч Степень разложения Mn(NO)2 ,% от исходного ко47-84 78-87 личества Условия выгрузВыгрузка Выгрузка ки пульпы из затрудне- самотеком на из-за реактора высокой вязкости Содержание вла- 54-67 ги в окислах азота, мас.% Энергозатраты, Дж/кг 4-5 1,7-2,2 Содержание МпОо в В-ДМ, мас.%99,5 Физико-химические свойства d5,026 г/см темно-серый кристаллиеский порошок. Тетрагональная решетка: а 4,44 А;с 2,78 А Химический состав, мас.%: MnOj Не менее 98,0 И,О в НС1 Не более 2 L4 Fe Не более 510

С1 Не более З-Ю

г2

Na Не более 210 -2 Са Не более 2.10

К Не более 5-10

РЬ Не более 1-10

Ni Не более 1,10

Си Не более МО

Со Не более 1-10

Пример. В автоклав загружают 139 г раствора нитратов следующего состава, мас.%:

Mn(NO)235,17

Ca(NOa)227,9

Mg(NO,)2 8,9

KNO 5,9

NaNG 3,7

F.0 IS, 4

Автоклав герметизируют и погружают в нагретую до 200С баню. Температура термического разложения нитрата марганца составляет HO-ISO c. Давление в автоклаве 0,15 МПа поддерживают путем систематического удаления избытка окислов азота через кран Гоффера в приемник-конденсатор. Скорость разложения нитрата марганца определяют по градуировочному графику зависимости скорости нарастания давления окислов азота от времени. Опыт заканчивают через 20 мин.

Автоклав охлаждают, взвешивают, вскрывают и содержимую пульпу выливаПараметры

ют в приемник. Вес полученной пульпы (смесь нитратов ) 113 г. Соотношение твердой фазы (-ДМ) и жидкой фазы (раствор нитратов) в пульпе составляет 1:5.

Состав жидкой фазы пульпы (94 г), мас.%:

Mn(NO).j 11,3 Са (N0.3)2 1,2 М§(ЫОз)2 8,7

KNO,

I 5,4

NaNO 20,1

НдО

Вес удаленной при термическом разложении воды определяют по разности ее веса в исходном растворе и в. жидкой фазе пульпы. Количество выделившихся окислов азота определяют по стехиометрии реакции термического разложения нитрата марганца в соответствии с полученным количеством Р-ДМ.Пульпу разбавляют горячей водой и фильтруют.р-ДМ промывают на фильтре горячей водой и сушат.Количество полученного сухого/3-Дм составляет 19 г,что составляет 78,0% от теоретического .

i

Результаты выполнения способа при

давлении 1,0 МПа и атмосферном приведены в табл. 2.

Таблица 2

Примеры конкретного выполнения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ /3 -ДИОКСИДА МАРГАНЦА термическим разложением нитрата марганца в присутствии нитратов кальция, магния, калия и натрия, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии и повышения выхода продукта, разложение проводят при давлении 0,151,0 МПа.

Масса компонентов исходного раствора и конечной пульпы, г

Mn(NO)2

Сумма Ca(NO-)2 , Mg(NO)2

KNO NaNG

H2G

MnO

Итого

48,9 10,6 47,5 6,0 48,8 7,8

-66,8 0,4 20,0 95

Термическое разложение при давлении выше 1,0 МПа нецелесообразно, так как переработка окислов азота в кислоту проводится при давлении не 0,6 МПа,

Таким образом, предлагаемый , так и на стадии регенерации окиссоб не только обеспечивает болеелов азота. Энергозатраты по изоб

быстрое разложение нитрата марганца; Оретению примерно в 3-4 раза

но и значительно упрощает технологшониже, чем по известному спосопроизводстваи как на стадии выгруз-бу.

Продолжение таблицы 2