[发明专利]稳定的合成菱锰矿及其生产方法

说明书

一种稳定的菱锰矿，其包含碳酸锰(MnCO₃)和0.03重量％至0.3重量％的磷酸(H₃PO₄)、焦磷酸(H₄P₂O₇)、有机酸或这些酸的盐的阴离子或配体、或0.03重量％至0.3重量％的这些阴离子和/或配体的混合物。以及一种生产包含碳酸锰(MnCO₃)的稳定的菱锰矿的方法，其中通过施加磷酸(H₃PO₄)、焦磷酸(H₄P₂O₇)、硫酸(H₂SO₄)、有机酸或这些酸的盐或它们的混合物的水处理溶液来处理包含碳酸锰(MnCO₃)的菱锰矿，并将经处理的菱锰矿干燥以生产稳定的菱锰矿。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年4月6日提交的题为“稳定的合成菱锰矿及其生产方法”的美国临时专利申请No.62/482,447的优先权，其全部公开内容通过引用合并于此。

技术领域

本发明涉及在储存期间抗氧化的稳定的合成菱锰矿，以及制备这种稳定的合成菱锰矿的方法。

背景技术

包含碳酸锰(MnCO₃)的合成菱锰矿是制备纯锰盐如硝酸锰(Mn(NO₃)₂)、硫酸锰(MnSO₄)、氯化锰(MnCl₂)、乙酸锰(C₄H₆MnO₄)、磷酸锰(Mn₃(PO₄)₂、MnHPO₄或Mn(H₂PO₄)₂)的主要前体之一，纯锰盐可以通过将合成菱锰矿与适当的酸混合来生产。可以通过使包含锰盐的溶液与含有碳酸铵的溶液反应，然后从溶液(本文称为“反应溶液”)中分离沉淀物(本文称为“新鲜制备的合成菱锰矿沉淀物”)并随后干燥分离出的沉淀物来沉淀合成菱锰矿。

合成菱锰矿是热力学不稳定的，这可通过从HSC Chemistry 7,v7.11(由Outotec发布的软件包)获得的热力学数据证明，该数据显示碳酸锰(MnCO₃)的氧化反应的平衡常数(log K(25℃)＝8.684)是一个很大的正数：

由于合成菱锰矿在热力学上是不稳定的，因此几乎不可避免地会形成锰的高级氧化物，如Mn₃O₄、Mn₂O₃、MnOOH或MnO₂。如美国专利No.2,758,012中所述，氧化动力学将取决于几个因素，包括储存合成菱锰矿的气氛的温度和相对湿度。

由于合成菱锰矿的主要用途需要溶解在无机酸或有机酸中，因此不希望存在锰的高级氧化物，因为这种氧化物可能会阻碍合成菱锰矿的溶解并可能导致酸不溶性物质的存在。尽管酸不溶性物质可以通过添加适当的还原剂(例如亚铁离子或过氧化氢)来补偿，但这种添加并不总是可接受的工艺选择。

此外，合成菱锰矿的氧化会导致颜色从粉红-米色变为棕色，并易于导致材料结块或凝结，从而使处理变得困难。

发明内容