專利名稱：一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及冶金化工生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種以電解金屬錳為原料生產(chǎn)四氧化三錳過程中利用錳與水在特定條件下反應(yīng)制備氫氣的方法。
背景技術(shù)：
氫是公認(rèn)的清潔能源，也是石油化工行業(yè)、電子工業(yè)、航天工業(yè)、浮選玻璃工業(yè)的重要原料。隨著清潔能源時(shí)代的到來，氫的需求潛力無疑是巨大的。用電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳是我國四氧化三錳行業(yè)的主要生產(chǎn)方法，其生產(chǎn)過程中錳與水反應(yīng)能釋放出氫氣，但是由于目前傳統(tǒng)的四氧化三錳生產(chǎn)工藝中電解金屬錳的水解反應(yīng)與氧化反應(yīng)是同時(shí)進(jìn)行的，造成產(chǎn)生氫氣的濃度較低，不具備回收價(jià)值。反應(yīng)生成的氫氣還可能造成四氧化三錳生產(chǎn)過程中發(fā)生燃燒爆炸等安全事故，因此目前我國四氧化三錳生產(chǎn)過程中氫氣往往當(dāng)成有害氣體被抽空排放。按我國每年生產(chǎn)四氧化三錳8萬噸計(jì)算，每年被排放的氫氣約2300噸，浪費(fèi)了大量的能源。因此，研發(fā)一種以電解金屬錳為原料生產(chǎn)四氧化三錳過程中生成高濃度氫氣的方法，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法，所述方法解決了傳統(tǒng)工藝中電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中氫氣被直接排放的問題，具體為以電解金屬錳為原料，在特定條件并在催化劑的催化作用下直接水解產(chǎn)生氫氧化錳并釋放氫氣的方法，使得生成的氫氣濃度較高具有回收價(jià)值，而生成的氫氧化錳則可通過氧化生成四氧化三錳產(chǎn)品。本發(fā)明的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步驟:(I)將電解金屬錳破碎成小于150 μ m的顆粒；(2)將電解金屬錳顆粒與水混合制成漿料，向漿料中添加催化劑，進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)過程中溫度控制在40-90°C，pH控制在6-12，生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(3)收集釋放出的氫氣，反應(yīng)生成的氫氧化錳進(jìn)入氧化工序經(jīng)氧化生成四氧化三猛。優(yōu)選地,步驟(I)中將電解金屬猛破碎成50-100 μ m的顆粒。其中，步驟(I)中所述顆粒也可為電解金屬錳粉。優(yōu)選地，步驟(2)中水解反應(yīng)在氫氣發(fā)生器中進(jìn)行。步驟(2)中不通入空氣或包含其他氧化工序。優(yōu)選地，步驟(2)中將電解金屬錳顆粒按照質(zhì)量比為1:2-4的比例與水混合制成漿料。

優(yōu)選地，步驟(2)中按照1000克電解金屬錳添加5-15克催化劑的比例向漿料中加入催化劑。優(yōu)選地，步驟(2)中將溫度控制在50_80°C范圍內(nèi)，pH控制在7-10。進(jìn)一步優(yōu)選地，步驟(2)中按照1000克電解金屬錳添加10-12克催化劑的比例向漿料中加入催化劑。優(yōu)選地，步驟(2)中催化劑為氯化銨、硫酸銨、鹽酸、氯化錳、草酸的一種或多種。更優(yōu)選地，當(dāng)催化劑為氯化銨時(shí)，電解金屬錳與催化劑的質(zhì)量比為60-200:1。優(yōu)選地，步驟(3)中收集釋放出的氫氣的方法為將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，收集后面反應(yīng)釋放的氣體。優(yōu)選地，使用收集袋收集釋放出的氫氣。具體收集氫氣的方法可采用常規(guī)氣體收集方法。優(yōu)選地，步驟(3)中將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化
三錳產(chǎn)品。其中，步驟(I)和(2)可以為將電解金屬錳與水混合后破碎成小于150 μ m的漿料，再進(jìn)行水解反應(yīng)。優(yōu)選地，將電解金屬錳與水混合后破碎成50-100 μ m的漿料。本發(fā)明所述方法還包括步驟(4):(4)將收集到的氫氣進(jìn)行加工提純處理。優(yōu)選地，步驟(4)中將收集到的氫氣通過變壓吸附、凈化等工藝制備成高純度的氫
氣產(chǎn)品。本發(fā)明所述方法中步驟(3)中收集的氣體，其氫濃度可以達(dá)到80-90%，具有回收價(jià)值。本發(fā)明所述方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有的優(yōu)點(diǎn)在于:(I)本發(fā)明將現(xiàn)有技術(shù)中的四氧化三錳生產(chǎn)過程中的水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)分開，將電解金屬錳在特定的條件下水解反應(yīng)并釋放出濃度較高的氫氣，使生成的氫氣具有回收利用價(jià)值，而生成的氫氧化錳進(jìn)入氧化工序制備四氧化三錳。所述方法為四氧化三錳行業(yè)的首創(chuàng)技術(shù)，不但不影響四氧化三錳的生產(chǎn)工藝，而且能回收氫氣作為副產(chǎn)品，解決了四氧化三錳反應(yīng)過程中氫氣無法處理的問題，不但回收了氫氣節(jié)約了大量的能源，而且徹底解決了四氧化三錳生成過程中易燃易爆的安全隱患。(2)本發(fā)明制備的氣體中的氫濃度可以達(dá)到80-90%，極具回收價(jià)值，可以通過變壓吸附、凈化等工藝制備成高純度的氫氣產(chǎn)品，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益與社會價(jià)值。(3)本發(fā)明的經(jīng)濟(jì)成本較低，而且工藝條件容易控制。


圖1為本發(fā)明電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。在不背離本發(fā)明精神和實(shí)質(zhì)的情況下，對本發(fā)明方法、步驟或條件所作的修改或替換，均屬于本發(fā)明的范圍。若未特別指明，本發(fā)明實(shí)施例中所用的實(shí)驗(yàn)材料、試劑和儀器等均可市售獲得，若未具體指明，實(shí)施例中 所用的技術(shù)手段均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的常規(guī)手段。
電解金屬錳購自湖北長陽宏信實(shí)業(yè)集團(tuán)；分析篩(300型標(biāo)準(zhǔn)分析篩)購自新鄉(xiāng)市華成機(jī)械設(shè)備有限公司；氫氣發(fā)生器購自北京怡豐瑞普科技有限公司；收集袋購自上海藤谷工貿(mào)有限公司；便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M購自北京華創(chuàng)凱達(dá)科技有限公司；原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀分別購自北京普析通用儀器有限責(zé)任公司、上海精密科學(xué)儀器有限公司、北京彼奧德電子技術(shù)有限公司。反應(yīng)生成的四氧化三猛產(chǎn)品收率為反應(yīng)生成的四氧化三猛的質(zhì)量與參加反應(yīng)的電解金屬錳的質(zhì)量比。反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品的理論收率是1.39(Mn3O4:3Mn=229/165 )。實(shí)施例1本實(shí)施例的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步驟:(I)稱電解金屬錳lOOOg，在球磨機(jī)中破碎I小時(shí)制成電解金屬錳粉，用分析篩檢測其粒度為100%小于100 μ m ;(2)向電解金屬錳粉中加入蒸餾水3L，調(diào)制成漿料，并將漿料投入氫氣發(fā)生器中；(3)稱取氯化銨10g，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制在65°C，攪拌反應(yīng)lh，pH控制在6，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(4)將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，使用收集袋收集后面反應(yīng)釋放的氣體，將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為86%。將四氧化三錳產(chǎn)品通過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得，其中鉀、鈉、I丐、鎂、娃的含量分別為10ppm、12ppm、23ppm、43ppm、39ppm,比表面積為5.6m2/go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為0.5%，松裝密度為0.6g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71.0%，收率為 1.38。實(shí)施例2本實(shí)施例的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步驟:(I)稱電解金屬猛2000g,在球磨機(jī)中破碎1.5小時(shí)制成電解金屬猛粉,用分析篩檢測其粒度為100%小于75 μ m ;(2)向電解金屬錳粉中加入蒸餾水5L，調(diào)制成漿料，并將漿料投入氫氣發(fā)生器中；(3)稱取硫酸銨25g，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制在80°C，攪拌反應(yīng)Ih，pH控制在7，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(4)將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，使用收集袋收集后面反應(yīng)釋放的氣體，將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為88%。將四氧化三錳產(chǎn)品通過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得，其中鉀、鈉、f丐、鎂、娃的含量分別為6ppm、10ppm、21ppm、45ppm、38ppm,比表面積為6. 2m2/ go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為0. 6%，松裝密度為0. 7g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 70. 6%，收率為 1. 37。實(shí)施例3本實(shí)施例的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步 驟(1)稱電解金屬錳1500g，加入蒸餾水4L，調(diào)成漿料；(2)將漿料放入球磨機(jī)中研磨1小時(shí)，制成漿料，其粒度為100%小于60 ym，并將 漿料投入氫氣發(fā)生器中；(3)稱取氯化錳20g，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制在85°C，攪拌反應(yīng)lh，pH控制 在9，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(4)將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，使用收集袋收集后面反應(yīng)釋放的氣體， 將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小 時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為 81%。將四氧化三錳產(chǎn)品通過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得， 其中鉀、鈉、f丐、鎂、娃的含量分別為llppm、10ppm、19ppm、42ppm、34ppm,比表面積為4. 6m2/ go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為0. 75%，松裝密度為0. 75g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為70. 8%，收率為1. 375。實(shí)施例4本實(shí)施例的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步
驟(1)稱電解金屬猛2500g,在球磨機(jī)中破碎2小時(shí)制成電解金屬猛粉,用分析篩檢 測其粒度為100%小于75um ；(2)向電解金屬錳粉中加入蒸餾水8L，調(diào)制成漿料，并將漿料投入氫氣發(fā)生器中；(3)量取濃度(質(zhì)量分?jǐn)?shù))30%的鹽酸20mL (約30g)，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制 在70°C，攪拌反應(yīng)lh，pH控制在10，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(4)將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，使用收集袋收集后面反應(yīng)釋放的氣體， 將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小 時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為 82%。將四氧化三錳產(chǎn)品通過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得， 其中鉀、鈉、f丐、鎂、娃的含量分別為9ppm、10ppm、21ppm、38ppm、36ppm,比表面積為5. lm2/ go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為0. 9%，松裝密度為0. 8g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 70. 4%，收率為 1. 368。實(shí)施例5本實(shí)施例的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步 驟(1)稱電解金屬錳1200g，在球磨機(jī)中破碎1小時(shí)制成電解金屬錳粉，用分析篩檢測其粒度為100%小于120 i! m ;(2)向電解金屬錳粉中加入蒸餾水3L，調(diào)制成漿料，并將漿料投入氫氣發(fā)生器中；(3)稱取草酸10g，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制在75°C，攪拌反應(yīng)lh，pH控制在 12，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(4)將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，使用收集袋收集后面反應(yīng)釋放的氣體， 將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小 時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為 83%。將四氧化三錳產(chǎn)品通過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得， 其中鉀、鈉、f丐、鎂、娃的含量分別為10ppm、15ppm、17ppm、32ppm、35ppm,比表面積為4. 8m2/ go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為1. 0%，松裝密度為0. 8g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 70. 2%，收率為 1. 365。實(shí)施例6本實(shí)施例的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步 驟(1)稱電解金屬錳1000g，在球磨機(jī)中破碎1小時(shí)制成電解金屬錳粉，用分析篩檢 測其粒度為100%小于150 ii m ;(2)向電解金屬錳粉中加入蒸餾水2L，調(diào)制成漿料，并將漿料投入氫氣發(fā)生器中；(3)稱取氯化銨和硫酸銨各2. 5g，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制在40°C，攪拌反應(yīng) lh, pH控制在12，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(4)將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，使用收集袋收集后面反應(yīng)釋放的氣體， 將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小 時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為 80%。將四氧化三錳產(chǎn)品通過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得， 其中鉀、鈉、f丐、鎂、娃的含量分別為9ppm、12ppm、13ppm、22ppm、25ppm,比表面積為4. 7m2/ go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為1. 0%，松裝密度為0. 7g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 70. 3%，收率為 1. 36。另外，可將收集到的氫氣通過變壓吸附、凈化等工藝進(jìn)一步制備成高純度的氫氣產(chǎn)品。實(shí)施例7本實(shí)施例的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步 驟(1)稱電解金屬錳2500g，在球磨機(jī)中破碎1小時(shí)制成電解金屬錳粉，用分析篩檢 測其粒度為100%小于150 i! m ;(2)向電解金屬錳粉中加入蒸餾水10L，調(diào)制成漿料，并將漿料投入氫氣發(fā)生器 中；(3)稱取氯化銨20g和草酸17. 5g，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制在90°C，攪拌反應(yīng) lh, pH控制在10，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣；
(4)將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，使用收集袋收集后面反應(yīng)釋放的氣體，將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為90%。將四氧化三錳產(chǎn)品通過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得，其中鉀、鈉、I丐、鎂、娃的含量分別為8ppm、llppm、llppm、21ppm、23ppm,比表面積為4.8m2/go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為0.5%，松裝密度為0.8g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71.2%，收率為 1.382。實(shí)施例8本實(shí)施例的一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法包括以下步驟:(I)稱電解金屬錳lOOOg，在球磨機(jī)中破碎I小時(shí)制成電解金屬錳粉，用分析篩檢測其粒度為100%小于150 μ m ;(2)向電解金屬錳粉中加入蒸餾水3L，調(diào)制成漿料，并將漿料投入氫氣發(fā)生器中；(3)稱取氯化銨15g，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制在50°C，攪拌反應(yīng)lh，pH控制在10，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(4)將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，使用收集袋收集后面反應(yīng)釋放的氣體，將反應(yīng)生成的氫氧化錳在溫度60°C的條件下，通入壓縮空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，反應(yīng)時(shí)間6小時(shí)后制得四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為89%。將四氧化三錳產(chǎn)品通·過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得，其中鉀、鈉、I丐、鎂、娃的含量分別為10ppm、13ppm、12ppm、29ppm、33ppm,比表面積為4.7m2/go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為0.6%，松裝密度為0.75g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71.1%，收率為 1.381。對比例現(xiàn)有傳統(tǒng)技術(shù)中，將電解金屬錳水解氧化生產(chǎn)四氧化三錳的方法包括以下步驟:(I)稱電解金屬錳lOOOg，在球磨機(jī)中破碎I小時(shí)制成電解金屬錳粉，用分析篩檢測其粒度為100%小于300 μ m ；(2)向電解金屬錳粉中加入蒸餾水3L，調(diào)制成漿料；(3)稱取氯化銨25g，加入漿料中，將系統(tǒng)溫度控制在70°C，同時(shí)通過鼓風(fēng)機(jī)將空氣送進(jìn)漿料中，攪拌反應(yīng)lh，pH控制在12.2，漿料水解后生成氫氧化錳并釋放出氫氣的同時(shí)，氫氧化錳被空氣氧化成四氧化三錳，將四氧化三錳洗滌干燥后得到四氧化三錳產(chǎn)品。最后將收集到的氣體用便攜式氫氣純度分析儀HCKDGPH2-M監(jiān)測其中氫含量為40%。將四氧化三錳產(chǎn)品通過原子吸收分光光度計(jì)、可見光分光光度計(jì)、比表面儀檢測可得，其中鉀、鈉、I丐、鎂、娃的含量分別為10ppm、12ppm、llppm、28ppm、31ppm,比表面積為4.75m2/go反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品水分含量為0.6%，松裝密度為0.75g/cm3,其Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)為71.2%，收率為 1.382。四氧化三錳國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21836-2008要求:Mn 含量彡 71%
鉀、鈉含量彡50ppm;鈣、鎂含量彡IOOppm;娃含量<IOOppm;水分含量:0.5-1.0%;比表面積:4-7m2/g;松裝密度:0.6-0.8g/cm3。反應(yīng)生成的四氧化三錳產(chǎn)品鉀、鈉、鈣、鎂、硅的含量越低說明雜質(zhì)含量越低、四氧化三錳的純度越高；四氧化三錳產(chǎn)品比表面積越大，說明四氧化三錳顆粒越細(xì)；四氧化三錳產(chǎn)品中水分含量為雜質(zhì)含量，水分含量越低說明雜質(zhì)含量越低；國標(biāo)要求的松裝密度(軟磁鐵氧體用四氧化三錳國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21836-2008)范圍為0.6-0.8g/cm3,四氧化三錳中Mn質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高說明Mn含量越高，最高理論值為72%，收率的最高理論值為1.39。由上可知，實(shí)施例1-8的方法不但不影響四氧化三錳的生產(chǎn)工藝，而且制備的氣體中的氫濃度可以達(dá)到80-90%，極具回收價(jià)值，反應(yīng)生成的四氧化三錳基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T21836-2008 要求。雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明具體實(shí)施方式
及試驗(yàn)，對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上， 可以對之作一些修改或改進(jìn)，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟: (1)將電解金屬猛破碎成小于150μ m的顆粒； (2)將電解金屬錳顆粒與水混合制成漿料，向漿料中添加催化劑，進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)過程中溫度控制在40-90°C，pH控制在6-12，生成氫氧化錳并釋放出氫氣； (3)收集釋放出的氫氣，反應(yīng)生成的氫氧化錳進(jìn)入氧化工序經(jīng)氧化生成四氧化三錳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)中將電解金屬錳破碎成50-100 μ m的顆粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中將電解金屬錳顆粒按照質(zhì)量比為1:2-4的比例與水混合制成漿料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中按照1000克電解金屬錳添加5-15克催化劑的比例向漿料中加入催化劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中將溫度控制在50-80°C范圍內(nèi)，pH控制在7-10。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)中催化劑為氯化銨、硫酸銨、鹽酸、氯化錳、草酸的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)中收集釋放出的氫氣的方法為將最初3分鐘反應(yīng)釋放的氣體排放后，收集后面反應(yīng)釋放的氣體。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，步驟(I)和(2)為將電解金屬錳與水混合后破碎成小于150 μ m的衆(zhòng)料,再進(jìn)行水解反應(yīng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，將電解金屬錳與水混合后破碎成50-100 μ m的漿料。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法還包括步驟(4):將收集到的氫氣進(jìn)行加工提純處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電解金屬錳生產(chǎn)四氧化三錳過程中制備氫氣的方法，所述方法包括以下步驟(1)將電解金屬錳破碎成小于150μm的顆粒；(2)將電解金屬錳顆粒與水混合制成漿料，向漿料中添加催化劑，進(jìn)行水解反應(yīng)，反應(yīng)過程中溫度控制在40-90℃，pH控制在6-12，生成氫氧化錳并釋放出氫氣；(3)收集釋放出的氫氣，反應(yīng)生成的氫氧化錳進(jìn)入氧化工序經(jīng)氧化生成四氧化三錳。本發(fā)明不但不影響四氧化三錳的生產(chǎn)工藝，而且制備的氣體中的氫濃度可以達(dá)到80-90%，極具回收價(jià)值，不但回收了氫氣、節(jié)約了大量的能源，而且徹底解決了四氧化三錳生成過程中易燃易爆的安全隱患。
文檔編號C01B3/08GK103241711SQ201310163019
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者趙凱, 陳飛宇, 銀瑰 申請人:湖南特種金屬材料廠寧鄉(xiāng)分廠