MnO热分解制备MnO的动力学及工艺研究

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Mn304是制备铁氧体和锰酸锂的优质原料。MR02热分解是制备]~1304的有效途径,而MnO<,2>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<,2>的热分解动力学。 TG/DTA和XRD的分析结果表明,MRO<,2>热分解生成Mn<,3.O<,4>这一过程是分步进行的:500℃~900℃发生的反应是4MnO<,2>=2Mn<,2>O<,3>+O<,2>;900℃~1170℃发生的反应是6Mn<,2>O<,3>=4Mn<,3>O<,4>+O<,2>↑。 第一步反应4MnO<,2>=2Mn2O<,3>+O<, 2>↑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)]<2> (T<650℃)和G(α)=[-ln(1-α)]<3>(T=650℃),表观活化能为90.239kJ·mol<-1>,指前因子为3.12×10<4>S<-1>。 第二步反应是6Mn<,2>O<,3>=4Mn<,3>O<,4>+O<,2>↑,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)]<3>,表观活化能为204.67kJ-mol<-1>,指前因子为4.78×10<7>s<-1>。 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。1050℃下放入原料后保温反应2.0h,制备Mn<,3>O<,4>的最佳工艺条件为:在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MRO<,2>分解制备Mn<,3>O<,4>的制备工艺与过程开发提供基础数Mno<,2>热分解制备Mn<,3>O<,4>的动力学及工艺研究据和理论指导,具有一定的理论意义和实用价值。
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