MnO2热分解制备Mn3O4的动力学及工艺研究

作     者：胡雪玲 

作者单位：广西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：文衍宣

授予年度：2007年

学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：Mn3O4 MnO2 热分解 动力学 

摘      要：MnO是制备铁氧体和锰酸锂的优质原料。MnO热分解是制备MnO的有效途径，而MnO热分解动力学数据又是优化制备过程、提高产品性能的基础。本文主要用TG／DTA、XRD和SEM研究了MnO的热分解动力学。 TG／DTA和XRD的分析结果表明，MnO热分解生成MnO这一过程是分步进行的：500℃～900℃发生的反应是4MnO=2MnO+O↑;900℃～1170℃发生的反应是6MnO=4MnO+O↑。 第一步反应4MnO=2MnO+O↑属于晶核形成与增长控制，随着反应进行晶核数目不断减少，晶核生长是受相界面控制的二维增长。动力学方程为G(α)=[-ln(1-α)](T650℃)和G(α)=[-ln(1-α)](T=650℃)，表观活化能为90.239kJ·mol，指前因子为3.12×10s。 第二步反应是6MnO=4MnO+O↑，温度范围为900℃～1170℃，反应过程属于晶核形成与增长控制，在反应过程中晶核数目不断减少，晶核生长方式是受相界面控制的三维增长，热分解动力学方程为G(α)=[-ln(1-α)]，表观活化能为204.67kJ·mol，指前因子为4.78×10s。 在动力学研究基础上，用单因素实验和正交实验研究了分解温度、时间和冷却方式对产品锰含量的影响。制备MnO的最佳工艺条件为：在1050℃下放入原料后保温反应2.0h，产品在炉外空气中封盖冷却。在此工艺条件下所得产品经化学方法分析其含锰量为71.70％，符合电子级标准。本实验结果可为MnO分解制备MnO的制备工艺与过程开发提供基础数据和理论指导，具有一定的理论意义和实用价值。