一氧化锰稳定性研究

田宗平，王干珍，罗 琦，曹 健，朱丽琴，李超群，周永兴

（湖南省地质测试研究院，湖南 长沙 410007）

一氧化锰稳定性研究

田宗平，王干珍，罗 琦，曹 健，朱丽琴，李超群，周永兴

（湖南省地质测试研究院，湖南 长沙 410007）

借助专利实验炉获得的一氧化锰产品，将其破碎至-0.097 mm，进行全锰和二氧化锰测定，然后在自然环境下放置一定时间后进行全锰和二氧化锰测定，实现了较长时间内对二氧化锰矿经焙烧还原获得的一氧化锰产品的稳定性研究，结果表明:一氧化锰产品在空气中将缓慢被氧化为二氧化锰，研究样品一年内二氧化锰的相对氧化率在5.65％ ～ 8.73％。

一氧化锰；稳定性；氧化

一氧化锰是二氧化锰矿经还原焙烧后的产物，是电解金属锰和锰盐等锰业生产的中间产品，对其稳定性进行研究关系到锰矿的高效利用评价。本文借助专利技术［1］获得了一氧化锰产品，经一年多的跟踪测试和研究，获得了一氧化锰稳定性的研究成果。

1 实验部分

1.1 实验原料

1.1.1 锰矿样品

锰矿样品采集于湖南省永州市东湘桥第四纪堆积氧化锰矿区的龙禾田工区和诸仙寺工区的洗选矿，分别约200 kg，样品运回实验室后，经自然风干，按照图1分别进行锰矿样品制备，并全部通过5 mm标准筛。经取样分析，锰矿样品的X荧光分析结果见表1，形态及物相分析结果见表2。

图1 原矿与无烟煤制样流程

表1 锰矿样品X荧光分析结果

表2 锰矿样品形态及物相分析结果

1.1.2 还原煤粉

原煤样品采集于湖南省金竹山煤矿，样品运回实验室后，经自然风干，按照图1进行原煤样品制备，并全部通过1 mm标准筛。经取样分析，原煤样品分析结果见表3。

表3 还原煤样品分析结果 ％

1.2 实验设备

SP-60×100颚式破碎机，2PG-Φ200×125对辊破碎机，MP-Ф250圆盘式粉碎机；HYBSL-Ⅰ还原焙烧炉，自行研制；BT124S分析天平。

1.3 实验方法

1.3.1 焙烧试验方法

称取一定量上述试验样品（矿粉），并按照矿粉质量12％的比例称取适量煤粉，然后采用堆锥法将矿粉与煤粉混匀，分装于实验室用还原焙烧炉［1］中，调整好还原焙烧温度、控制卸料时间，开始还原焙烧试验，当焙烧物料满足相应焙烧条件后，开始取样；在改变还原焙烧条件后，需要重复取样，当焙烧物料满足相应焙烧条件后，再次开始取样；依次循环以获得各种不同条件下的还原焙烧砂［2］。

1.3.2 焙烧砂样品的处理方法

将上述所得的不同焙烧条件下的焙烧砂分别混匀，并全部细磨至-0.097 mm，再采用堆锥法多次混匀，并采用四分法多次缩分，制备成分析样品或试验样品。

1.3.3 稳定性实验方法

将细磨至-0.097 mm的焙烧砂分析样品或试验样品分别放置于阴凉干燥和通风的室内0、30、180、360 d后，分次及时进行分析测定。

1.3.4 测定内容与计算方法

采用硫酸亚铁铵容量法［3］测定原矿或焙烧料样品中总锰含量，ω0（TMn）、ω1（TMn）；采用硫代硫酸钠容量法［4］测定原矿或焙烧料样品中的二氧化锰含量，ω0（MnO2）、ω1（MnO2）；最后按照计算二氧化锰矿的还原率［5］。

2 实验结果与讨论

2.1 焙烧砂的获取与编号

按照实验方法，本研究在不同焙烧试验条件下获得了8种焙烧砂，焙烧砂编号、试验条件与测定结果见表4。

表4 焙烧砂试验条件与测定结果

从表4的测定结果可知：在不同焙烧试验条件下获得的焙烧砂还原率有所不同，且还原率与焙烧温度、卸料时间呈正相关。

2.2 焙烧砂样品的测试与计算结果

将上述8种焙烧砂样品按照试验测试方法进行测定和计算，测定结果见表5。

表5 焙烧砂样品分析与计算结果

2.3 焙烧砂中一氧化锰的稳定性

2.3.1 放置时间与二氧化锰含量

将上述8种焙烧砂样品分别放置一定时间后，测定获得了二氧化锰含量。按照放置时间与二氧化锰含量绘制关系曲线，见图2 ～ 3。

图2 龙禾田锰矿焙烧砂放置时间与二氧化锰含量变化曲线

图3 诸仙寺锰矿焙烧砂放置时间与二氧化锰含量变化曲线

从图2和图3的结果可知：焙烧砂在空气中氧的作用下，样品中一氧化锰会缓慢被氧化变成二氧化锰，且焙烧砂样品中二氧化锰含量的升高与放置时间呈正相关同时，还可以看出，在放置的初始阶段焙烧砂中二氧化锰含量的增幅相对较快。

2.3.2 放置时间与二氧化锰还原率

为更准确比较和判断锰矿焙烧砂中二氧化锰的变化情况，在参考文献［5］的启发下，按照放置时间与二氧化锰还原率绘制关系曲线，见图4 ～ 5。

从图4～5的结果可知：随着锰矿焙烧砂在自然条件下放置时间的延长，锰矿焙烧砂样品中二氧化锰的还原率会不断降低，且二氧化锰还原率的降低与

图4 龙禾田锰矿焙烧砂放置时间与还原率变化曲线

图5 诸仙寺锰矿焙烧砂放置时间与还原率变化曲线

放置时间呈负相关，同时，还可以看出，在放置的初始阶段二氧化锰还原率的降低速度相对较快。

3 结 论

1）二氧化锰经焙烧还原所获一氧化锰产品具有一定的不稳定性，在空气中氧的作用下，样品中一氧化锰会缓慢被氧化成二氧化锰，研究表明，对于ω（TMn） 22.20％ ～ 24.24％，还原率η（MnO2） 91.51％ ～96.77％的一氧化锰产品，在阴凉干燥和通风的室内放置的1年内，相对氧化变化率仅为5.65％ ～ 8.73％。

2）研究成果具有较强的针对性、实用性和科学性，能有效帮助二氧化锰矿经焙烧还原后利用的企业合理安排生产，提高锰矿利用效率。可帮助同行从科学角度认识一氧化锰的稳定性，解除对储存一氧化锰产品的误区，一氧化锰产品在阴凉干燥和通风的室内放置具有一定的稳定性，能满足短期储存使用的要求。

［1］ 曹健， 田宗平， 周永兴， 等. 一种实验室用焙烧还原炉. 中国：201420666349.4［P］. 2015，［2］ 田宗平， 曹健， 周永兴， 等. 湖南省某低品位二氧化锰矿的还原焙烧试验研究［J］. 中国锰业， 2015， 33（1）： 16-19.

［3］ 尹明， 李家熙. 岩石矿物分析（第四版-第二分册）［M］. 北京： 地质出版社， 2011： 807-816.

［4］ 李力. 锰矿中二氧化锰的快速测定［J］. 中国锰业， 2013， 31（3）： 30-31.

［5］ 田宗平， 秦毅， 赵锦华， 等. 二氧化锰还原焙烧转化率评价方法研究［J］.中国锰业， 2015， 33（4）： 28-30.

Study on the Stability of M anganese Oxide

TIAN Zongping，WANG Ganzhen，LUO Qi，CAO Jian，ZHU Liqin，LI Chaoqun，ZHOU Yongxing
（Hunan Geological Testing institute，Changsha，Hunan 410007，China）

The manganese dioxide after reduction roasting of study， lack of system on the stability of the manganese oxide is introduced. In this paper， a manganese oxide w ith the aid of experimental furnace granted patent products，all broken to 0.097 mm， for the determ ination of manganese and manganese dioxide， and then placed in the condition of natural after a certain time， for the determ ination of manganese and manganese dioxide， realized a long time of manganese dioxide through roasting reduction of manganese oxide product stability studies， and good results have been achieved.

Manganese oxide；Stability；Oxidation

TQ137.1+2

A

10.14101/j.cnki.issn.1002-4336.2016.03.023

2016-04-17

湖南省科技厅社会发展支撑计划资助项目（2015SK2052-1）

田宗平（1963-），男，湖南临澧人，副总工程师，研究员级高级工程师，研究方向：湿法冶金、化工工艺、分析测试和环境保护研究，手机：18874817858，E-mail：hnxx-tianzongping@163.com.