四氧化三錳是一種黑色四方結(jié)晶,別名輝錳、黑錳礦、活性氧化錳,經(jīng)灼燒成結(jié)晶,屬于尖晶石類,離子結(jié)構(gòu)為 ,其中二價(jià)和三價(jià)錳離子分布在兩種不同的晶格位置上。四氧化三錳可用于電子工業(yè)生產(chǎn)軟磁鐵氧體,用作電子計(jì)算機(jī)中存儲(chǔ)信息的磁芯、磁盤(pán)和磁帶,電話用變壓器和商品質(zhì)電感器,電視回歸變壓器,磁頭,電感器,磁放大器,飽和電感器,天線棒等。還可用作某些油漆或涂料的顏料。
制備方法
1.高溫灼燒法
由錳的氧化物或鹽類在空氣或氧氣中于1000℃灼燒制得?;蛴筛呒?beta;-二氧化錳于980~1000℃下焙燒,再經(jīng)冷卻、粉碎制得γ-四氧化三錳。當(dāng)用二氧化錳或水錳礦為原料時(shí)則先焙燒,再在甲烷氣體下進(jìn)一步還原也可制得。
2.焙燒法
將金屬錳或錳的氧化物、氫氧化物、硫酸鹽、碳酸鹽、亞硫酸鹽、硝酸鹽及高錳酸鹽在空氣中或氧氣中,于1000℃灼燒,經(jīng)冷卻、粉碎制得四氧化三錳。如以高純β-MnO2為原料,于980~1000℃下,在沸騰爐中焙燒,經(jīng)冷卻、粉碎制得γ-Mn3O4產(chǎn)品。
其反應(yīng)式如下:3MnO2→Mn3O4+O2
3.還原法
用二氧化錳或水錳礦為原料,先經(jīng)焙燒成三氧化二錳,再在甲烷氣體存在下,于250~500℃進(jìn)一步還原生成四氧化三錳,經(jīng)冷卻、粉碎制得四氧化三錳成品。
其反應(yīng)式如下:2MnOOH→Mn2O3+H2O;3Mn2O3+0.25CH4→2Mn3O4+0.25CO2+0.5H2O
將電解二氧化錳用雷蒙磨磨成半成品,用4~6mol/L的硝酸于40~60℃下洗滌至pH值6左右,于105℃烘干后,在955~1170℃下焙燒50~130min,爐外真空快冷制得四氧化三錳。或者用軟錳礦還原焙燒后用硫酸浸取、凈化后用碳酸氫銨進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生成碳酸錳,再過(guò)濾、分離、干燥、焙燒而得。亦可以300目金屬錳為原料,加入銨鹽,于60℃反應(yīng)制得四氧化三錳成品。
4.混合灼燒法
錳的氧化物、氫氧化物或者硫酸鹽、碳酸鹽在空氣中或者在氧氣中灼燒至約1000℃,則容易生成四氧化三錳。電解法制得的二氧化錳(γ-MnO2)于空氣中在1050℃下加熱可制得四氧化三錳,也可以用四水合硫酸錳于空氣中在約1000℃下加熱制取。此外,將二氧化錳于氫氣流中在200℃下加熱也可以制得四氧化三錳。