二氧化錳
中文名：二氧化錳
CAS：1313-13-9
中文別名：二氧化錳;過(guò)氧化錳;二氧化錳;氧化錳;二氧化錳/活性沉淀;五氧化二錳;二氧化錳MANGANESE(Ⅳ)OXIDE;軟錳礦
英文名：Manganese dioxide
性質(zhì)：熔點(diǎn);535℃ (dec.)(lit.) 密度;5.02 儲(chǔ)存條件;Store at +5°C to +30°C. 溶解度;<0.001g/l insoluble 形態(tài) powder 顏色 gray 水溶解性;insoluble Merck;14,5730 穩(wěn)定性 Stable. Incompatible with strong acids, strong reducing agents, organic materials. CAS 數(shù)據(jù)庫(kù) 1313-13-9(CAS DataBase Reference) NIST化學(xué)物質(zhì)信息 manganese(IV) dioxide(1313-13-9) EPA化學(xué)物質(zhì)信息 Manganese oxide (MnO2)(1313-13-9)
用途：錳的氧化物 二氧化錳亦稱(chēng)“過(guò)氧化錳”、“黑色氧化錳”，四價(jià)錳的氧化物，化學(xué)式為MnO2，fHm(298K)=-520.71kJ/mol，熔點(diǎn)847℃，密度5.026 g/cm3，天然品存在于軟錳礦中，黑色斜方晶體或黑褐色粉末，具有四面體晶格，屬兩性氧化錳，不溶于水和硝酸。在熱濃硫酸中放出氧而成硫酸亞錳。在鹽酸中氯化而成氯化亞錳。與苛性堿和氧化劑共熔，放出二氧化碳而成高錳酸鹽。二氧化錳是強(qiáng)氧化劑，與有機(jī)物或其它可氧化物質(zhì)(如硫、硫化物和磷化物等)摩擦或共熱，能引起燃燒和爆炸。本品與強(qiáng)氧化劑(如過(guò)氧化氫)作用表現(xiàn)出還原性。在空氣中將MnO2加熱至480℃以上轉(zhuǎn)變成Mn2O3，在900℃以上轉(zhuǎn)變成Mn3O4。它大量用于煉鋼，并用于制玻璃、陶瓷、干電池等。在自然界中，它以軟錳礦、硬錳礦形式存在。它可以從軟錳礦中提煉，也可用加熱分解硝酸錳或電解氧化二價(jià)錳鹽等方法制取。γ-MnO2具有活性，可用作電池陰極材料，可消除極化作用。二氧化錳可用作除銹劑、氧化劑、干電池的干極劑和制油漆的催干劑，也用于錳鹽制備和玻璃工業(yè)。 錳化合物能引起慢性中毒，在生產(chǎn)場(chǎng)所空氣中錳化合物(折算成二氧化錳)粉塵的最高允許濃度為0.3毫克/米3。 參考資料：張顯鵬 主編.鐵合金辭典.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.1996.第65頁(yè). By ChemicalBook 曉楠編輯整理。 活性二氧化錳 γ晶型二氧化錳(γ-MnO2)因具有優(yōu)良的去極化活性(即優(yōu)良的放電性能)而被稱(chēng)作活性二氧化錳，其粉末衍射花樣呈強(qiáng)烈衍射，主要應(yīng)用于電池工業(yè)，是電池工業(yè)的優(yōu)質(zhì)原料，用于電池工業(yè)后，使鋅錳電池的比容量有了很大的提高。它之所以具有優(yōu)良的放電性能，除因?yàn)楹?0%左右的MnO2和極少量雜質(zhì)外，還因?yàn)樗木徒Y(jié)構(gòu)與天然二氧化錳不同，為γ型結(jié)構(gòu)，具有很高的活性。例如含MnO2同樣為90%左右的天然軟錳礦(β-MnO2)和電解產(chǎn)物(γ-MnO2)分別制成電池后進(jìn)行放電試驗(yàn)，后者的放電容量比前者要超出一倍左右。它的生產(chǎn)方法有：(1)化學(xué)法，主要有碳酸錳氧化焙燒法、氯化-氧化法、氯酸鈉氧化法、稀硫酸熱浸法、硝酸浸出法等;(2)電化法，是電解及化學(xué)作用同時(shí)產(chǎn)生的方法，即電解生產(chǎn)活性二氧化錳，它是利用電解和化學(xué)作用同時(shí)起作用的工藝生產(chǎn)過(guò)程。 作用與主要用途 天然二氧化錳(軟錳礦)是重要錳源。它主要用于煉鋼及制錳合金。全世界所生產(chǎn)的二氧化錳約有70～80%用于電池行業(yè)。據(jù)1976年統(tǒng)計(jì)，消耗在這用途上的軟錳礦約50萬(wàn)噸。在干電池中，碳為正極，鋅為負(fù)極，二氧化錳在碳極附近作去極化劑，作用是防止釋放出氫，可能是通過(guò)下列反應(yīng)實(shí)現(xiàn)：MnO2+H++e-＝MnO(OH)。 二氧化錳的另一主要用途是在制磚工業(yè)中作著色劑，可使磚呈現(xiàn)紅色、棕色或灰色。在玻璃制造業(yè)中二氧化錳作為漂白劑，被譽(yù)為“玻璃制造者的肥皂”。因普通玻璃常因痕量鐵(Ⅱ)而呈綠色，除去這痕量鐵很不容易，如在玻璃熔煉時(shí)加入二氧化錳，玻璃就變成無(wú)色透明。這是由于二氧化錳將鐵(Ⅱ)氧化成鐵(Ⅲ)，錳(Ⅳ)被還原成錳(Ⅲ)。硅酸鐵(Ⅲ)顯黃色，硅酸錳(Ⅲ). 呈紫色，黃色與紫色互為補(bǔ)色，看起來(lái)即成無(wú)色。二氧化錳在化工上用來(lái)將苯胺氧化成氫醌(氫醌在顯影劑及染料、油漆的生產(chǎn)中極為重要)。在電子工業(yè)中二氧化錳用于合成陶瓷鐵氧體 MnFe2O4，用于電視機(jī)的掃描變壓器和偏轉(zhuǎn)線(xiàn)圈。在二氧化錳中添加希土元素的氧化物可制備具有壓電和鐵電性質(zhì)的單晶。50～60%二氧化錳和氧化銅、氧化鈷(或銀)的混合物催化劑用于防一氧化碳的特殊防毒面具中，作為一氧化碳的吸收劑。將二氧化錳加入制造油漆的“干性油”中作催干劑，能加速油(如亞麻子油)在空氣中的氧化，使之盡快干結(jié)。二氧化錳有強(qiáng)吸附性，很容易吸收汞蒸氣，在雙極泡沫洗滌器中以二氧化錳懸浮液(pH=2～5)進(jìn)行含汞蒸氣的洗滌時(shí)，可捕集其中99%的汞。吸收的汞量可達(dá)懸浮液體中二氧化錳干基重量的20%。汞被萃取后二氧化錳在500℃下煅燒2小時(shí)再生。二氧化錳還用作火柴工業(yè)的助燃劑，陶瓷、搪瓷的釉藥等。二氧化錳的需要量與日俱增，礦源不足，現(xiàn)正研究“合成二氧化錳”的制造技術(shù)，即通過(guò)電解硫酸錳陽(yáng)極氧化制取二氧化錳。 電解二氧化錳工藝流程 電解二氧化錳工藝分為硫酸錳溶液的制備、電解及成品處理三個(gè)主要部分，工藝流程如圖所示。硫酸錳溶液制備包括浸出、除鐵、中和、除重金屬、粗濾、精濾及靜置沉淀除鎂鈣等工序。所用原料為碳酸錳礦粉(126目、含Mn20-23%)、工業(yè)硫酸(含H2SO4>93%)、天然MnO2粉 (除鐵用，含量30-35%)。精制硫酸錳溶液中含MnSO4165g/L-180g/L，F(xiàn)e<0.001g/L、重金屬<0.0001 g/L。浸出用廢電解液并補(bǔ)充計(jì)算需要的 H2SO4量，在浸出槽中劇烈攪拌下加入定量的MnCO3粉使之反應(yīng)，通入蒸汽加熱保持95℃左右，當(dāng)pH值為3時(shí)加入二氧化錳礦粉使溶液中之鐵氧化水解，待pH=5時(shí)放料壓濾除渣，所得濾液再用BaS除重金屬，再壓濾即得硫酸錳溶液。壓濾機(jī)中殘?jiān)盟礈旌髼壴?，洗液再送入反?yīng)槽中稀釋料漿。電解是用純凈的中性硫酸錳溶液加入H2SO4使呈微酸性MnSO4電解溶液.含 MnSO4130g/L-135g/L、H2SO430g/L-32g/L，送入電解槽升溫并長(zhǎng)期保持90℃-98℃，用石墨棒作陰陽(yáng)極，電流密度50A/m2、槽電壓2V-3V、電流強(qiáng)度3000A下電解，MnO2在陽(yáng)極上沉淀，30天電解后即可吊出電極剝離得到MnO2成品。所得MnO2為半成品，經(jīng)粉碎至200目，再送入漂洗槽中洗去大部分酸性物質(zhì)，再用NaHCO3中和，并以NH4Cl為解凝劑，再經(jīng)漂洗，使最后一次洗水pH=6-7，含NaHCO3<0.3g/L，壓濾烘干(保持90℃-100℃)，成品二氧化錳含水<3%。 張顯鵬 主編.鐵合金辭典.沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.1996.第103-104頁(yè)。 毒性 參見(jiàn)化學(xué)二氧化錳。 毒性 氧化錳粉塵可引起人的錳塵肺。高價(jià)錳氧化物，不論侵入機(jī)體的途徑，其毒性作用對(duì)大腦有損傷。其他參見(jiàn)金屬錳。 化學(xué)性質(zhì);黑色正交晶系晶體或棕黑色粉末。 不溶于水和硝酸，溶于丙酮。 用途;屬?gòu)?qiáng)氧化劑，主要用于干電池作去極化劑、玻璃工業(yè)脫色劑、油漆油墨干燥劑、防毒面具吸收劑、火柴助燃劑等 用途;用于錳鹽制備，也用作氧化劑、除銹劑 用途;用于錳鹽的制備，也用作氧化劑、除銹劑 用途;主要用在干電池中作去極化劑。是玻璃工業(yè)中的良好脫色劑，可將低價(jià)鐵鹽氧化成高鐵鹽，使玻璃的藍(lán)綠色轉(zhuǎn)為弱黃色。電子工業(yè)中用以制錳鋅鐵氧體磁性材料。煉鋼工業(yè)中用作鐵錳合金的原料，澆鑄工業(yè)的增熱劑。防毒面具中用作一氧化碳的吸收劑?；瘜W(xué)工業(yè)中用作氧化劑(如紫紅素合成)、有機(jī)合成的催化劑、油漆和油墨的干燥劑。也用作火柴工業(yè)的助燃劑，陶瓷、搪瓷的釉藥和錳鹽的原料。還用于煙火，水的凈化除鐵、醫(yī)藥、肥料及織物印染等方面。 用途;化學(xué)工業(yè)上用于生產(chǎn)硫酸錳、高錳酸鉀、碳酸錳、氯化錳、硝酸錳、一氧化錳等。硫酸錳用作肥料和飼料添加劑。醫(yī)藥部門(mén)用錳的化合物作消毒劑、氧化劑、催化劑、洗胃劑和催吐劑。錳用作干電池和制氮肥的脫硫劑；還廣泛用于冶金、陶瓷、玻璃、輕工、機(jī)械、火柴、電子、染料、國(guó)防、通訊、環(huán)保等部門(mén)。 用途;參見(jiàn)化學(xué)二氧化錳。 用途;用作干電池去極劑，合成工業(yè)的催化劑和氧化劑，玻璃工業(yè)和搪瓷工業(yè)的著色劑、消色劑、脫鐵劑等。用于制造金屬錳、特種合金、錳鐵鑄件、防毒面具和電子材料鐵氧體等。另外，還可用于橡膠工業(yè)以增加橡膠的粘性。 用途;氧化劑，特種合金鋼，催化劑，干燥劑，測(cè)定水泥中的硫化鈉。大量用于煉鋼, 并用于制玻璃、陶瓷、搪瓷、干電池等。 用途;用作氧化劑，也用于煉鋼、玻璃、陶瓷、搪瓷、干電池、火柴、醫(yī)藥等 生產(chǎn)方法;硫酸錳法將菱錳礦粉與硫酸按質(zhì)量比值l：1.8～1：2.0混合進(jìn)行反應(yīng)，生成硫酸錳，正常情況下使用電解槽的循環(huán)酸，并補(bǔ)充部分硫酸，待Ph4時(shí)，加入少量二氧化錳粉，將溶液中Fe²⁺氧化成Fe³⁺，再加石灰乳中和至Ph近中性，加人硫化鋇飽和溶液，使重金屬離子生成硫化物沉淀，經(jīng)過(guò)濾配制成電解液組成：MnSO4120±20 g/L、H7SO430±10 g/L，在溫度93±5℃，槽電壓2～3 V下，通常經(jīng)20～30天電解，在陽(yáng)極上沉積生成塊狀粗品，粗品經(jīng)剝離、粉碎、用水多次漂洗，并加入碳酸氫鈉中和至Ph 5～7，再經(jīng)過(guò)濾、干燥、粉碎，制得電解二氧化錳產(chǎn)品。其 MnCO3+H2SO4→MnSO4+H2O+C02↑ 2FeSO4+MnO2+2H2SO4→Fe2(SO4)3+MnSO4+2H2O Fe2(SO4)3+6H2O→3H2SO4+2Fe(OH)3↓ MnSO4+2H2O[電解]→MnO2+H2SO4+H2 氯化錳法將菱錳礦與過(guò)量鹽酸進(jìn)行反應(yīng)，生成氯化錳溶液，待反應(yīng)完成后，加入石灰進(jìn)行中和，控制Ph4左右，加入氧化劑過(guò)氧化氫使Fe²⁺氧化生成氫氧化鐵沉淀而除去，凈化的氯化錳溶液加入硝酸錳配成電解液，使氯化錳濃度0.5～2.0 mol/L，HCl的濃度0.01～1.0 mol/L。電解液中可加入含量10%～15%的硝酸錳，在溫度85～95℃下電解，這樣可解決電解過(guò)程中微量氯放出反應(yīng)所造成的空氣污染及腐蝕問(wèn)題。電解得到纖維狀二氧化錳，再經(jīng)粗品剝離、粉碎、中和漂洗、過(guò)濾、干燥、粉碎，制得電解二氧化錳產(chǎn)品。其 MnCO3+2HCl→MnCl2+H20+CO2↑ Mncl2+2H2O[電解]→MnO2+2HCl+H2↑ 生產(chǎn)方法;多為地下開(kāi)采，一般工藝流程同“磷塊巖”。常用的選礦方法有手選、磁選、浮選、重選等，此外化學(xué)選礦和細(xì)菌浸取法用于錳礦石有大量試驗(yàn)。湖南省湘潭錳礦選礦工藝流程如下： 生產(chǎn)方法;硝酸錳法將軟錳礦與煤粉混合，經(jīng)還原焙燒使高價(jià)錳還原成一氧化錳，用硝酸及硫酸浸取，經(jīng)過(guò)濾、凈化，得硝酸錳溶液，再經(jīng)濃縮、熱分解得二氧化錳，最后經(jīng)稀硝酸精制、硫酸活化處理、水洗、干燥，制得化學(xué)二氧化錳產(chǎn)品。其 MnO2+C→MnO+CO MnO2+CO→MnO+CO2 MnO+2HNO3→Mn(NO3)2+H2O Mn(NO3)2→MnO2+2NO2 碳酸錳法軟錳礦細(xì)粉碎與煤粉混合，進(jìn)行還原焙燒生成氧化亞錳，用硫酸浸取，所得硫酸錳溶液中和到Ph4～6，沉淀雜質(zhì)過(guò)濾除渣，濾液加硫化鈉凈化，經(jīng)壓濾，加入碳酸氫銨及晶種生成碳酸錳沉淀，在空氣中通水蒸氣于大約450℃下焙燒熱分解，生成二氧化錳，剩余的碳酸錳及低價(jià)氧化錳，經(jīng)硫酸溶出，氯酸鈉重質(zhì)化，再經(jīng)洗滌，烘干得化學(xué)二氧化錳。其 2MnO2+C→2MnO+CO2↑ MnO+H2SO4→MnSO4+H2O MnSO4+2NH4HCO3→MnCO3+2NH4HSO4 MnCO3+0.5O2→MnO2+CO2↑ MnCO3+H2SO4→MnSO4+H2O+CO2↑ 5MnSO4+2NaC1O3+4H2O→5MnO2+Na2SO4+4H2SO4+C12↑ 天然錳礦活化法將高質(zhì)量的軟錳礦在空氣中加熱到600～800℃，或在還原劑(如煤粉、天然氣)存在下，加熱到300℃進(jìn)行還原焙燒，使二氧化錳還原生成三氧化二錳，還原產(chǎn)物再經(jīng)熱硫酸處理，歧化三氧化二錳得到高活性．Γ-MnO2和硫酸錳，酸浸后漿液經(jīng)過(guò)濾、洗滌、干燥、制得活性二氧化錳。其 2MnO2+C→Mn2O3+CO Mn2O3+H2SO4→MnSO4+MnO2+H2O 類(lèi)別 氧化劑 毒性分級(jí) 中毒 急性毒性 口服- 大鼠  LD50: > 3478  毫克/ 公斤 可燃性危險(xiǎn)特性 不可燃燒; 火場(chǎng)產(chǎn)生有毒含錳化物煙霧 儲(chǔ)運(yùn)特性 庫(kù)房通風(fēng); 輕裝輕卸; 與有機(jī)物、還原劑、硫磷易燃物分開(kāi)存放 滅火劑 水, 二氧化碳, 干粉, 砂土 職業(yè)標(biāo)準(zhǔn) TWA 5 毫克(錳)/立方米
產(chǎn)品類(lèi)別：