18820-29-6 / 硫化錳的主要應用

背景及概述^[1]

硫化錳作為一種易切削劑在粉末冶金鐵基材料中得到廣泛應用。硫化錳的制備方法主要有元素化合法、親油性化學法、合成法、微波法及氧化還原法等。一些國際知名的公司非常重視用于粉末冶金添加劑的硫化錳粉末的生產與研究，與之相比，我國生產硫化錳粉末的廠家少而分散，以自蔓燃合成工藝為主，產品在高端粉末冶金制品中很難滿足使用要求。硫化錳化學式MnS。α型為綠色晶體，β型為紅色粉末，γ型為淺紅色粉末。相對密度3.99—4.50，熔點1620℃。不溶于水、硫化銨，溶于稀酸、乙醇。在空氣中慢慢氧化為硫酸錳，加熱則生成二氧化硫和四氧化三錳。強熱條件下，由等摩爾的Mn與S混合物可制得；

應用^[2-4]

硫化錳在粉末冶金、弱磁性半導體材料和光、電、磁系材料以及高純錳鹽制備中獲得應用。

1）制備一種硫化錳/碳納米管復合材料，具體是將碳納米管加入到濃硫酸與濃硝酸配制的混合酸中進行超聲波處理，使碳納米管表面接枝上親水性基團，然后將其與表面活性劑混合，形成懸浮液，再加入帶有氨基的硫源，使其與碳納米管上的基團反應，然后將錳源混入其中，并轉移到反應釜中進行水熱反應，得到硫化錳/碳納米管復合材料。本發明的特點是在生產過程使用水系電解液，采用硫化錳對碳納米管進行包覆可以更好的保持碳納米管形狀的完整性，對碳管的破壞有所減輕；同時硫化錳沿碳納米管的軸向排列，增加了其比表面積，使得鋅離子能夠更好的嵌入與脫出，增加了其傳導能力，并且制備的復合材料具有良好的倍率性能。

2）硫化錳的復合錳礦提取錳及硫，該礦主要由含量為70%-75%的硫化錳、含量為15%-20%的碳酸錳、含量為2%-3%的氧化錳組成，該方法具體步驟為：將該礦破碎研磨并選礦得復合錳精礦，置于反應器中自氧化還原浸出，硫酸溶液的加入量與復合錳精礦的重量比為2~10∶1，浸出溫度為30℃~100℃，浸出時間為30min~120min；再加入氧化劑進行氧化浸出，過濾，對浸出液進行除雜，得到的濾液電解得電解金屬錳，浸出渣加入脫硫劑中，將含有單質硫的溶劑冷卻，使單質硫析出。本發明的方法提供了處理新的錳資源工藝并同時提取錳和硫，具有流程短、降低能耗、節省資源、產品回收率高且綠色環保等優點。

3）制備一種硫化錳納米棒。一種硫化錳納米棒的制備方法，其特征在于它包括如下步驟：1)按錳鹽∶溶劑的配比=(2~5)mmol∶(10~30)mL，得到錳鹽溶液；2)按硫粉∶溶劑的配比=(2~5)mmol∶(5~15)mL，得到硫的溶液；3)將錳鹽溶液加熱至100~200℃后，注入硫的溶液，然后加熱到240~300℃，得到混合溶液，作為反應體系；4)建立注射體系：配制與步驟1)相同的錳鹽溶液作為第一注射體系，配制與步驟2)相同的硫的溶液作為第二注射體系；5)第一注射體系內錳鹽溶液和第二注射體系內硫的溶液分別注射到反應體系內的混合溶液中；得到硫化錳納米棒。該方法工藝簡單、環保、生產成本較低，所得到的MnS納米棒分布較均勻，長度達50~400nm，長徑比可達2∶1~8∶1。

制備^[5-7]

方法1：以MnSO4及Na2S為原料，配制相應的溶液。在不同條件下，通過化學反應得到硫化錳懸濁液，再經沉淀、洗滌、分散，干燥、晶型轉換、研磨得到α型硫化錳粉末。

方法2：用硫化堿廢渣制備硫化錳、碳酸鈣和氫氧化鈉的方法，其原料為硫酸鋇副產硫化鈉法所得硫化堿廢渣，包括如下步驟：

步驟A：折算硫化堿廢渣中碳酸鈉含量，并配置硫化堿廢渣懸濁液和碳酸氫錳溶液；

步驟B：將硫化堿廢渣懸濁液和碳酸氫錳溶液以硫化鈉與和碳酸氫錳純物質的摩爾含量之比1：0.8～1.2先后投入防腐蝕反應器里，進行化學反應，此時，由于錳離子與硫離子結合成硫化錳而沉淀，因而，反應到最后，溶液中不含錳離子或含極少量的錳離子，從而得到含硫化錳、碳酸鈉和碳酸氫鈉的混合物；

步驟C：將步驟B所得混合物經過濾器過濾，濾得澄清的含碳酸鈉和碳酸氫鈉的溶液和含硫化錳的濾餅；

步驟D：將步驟C得到的含硫化錳的濾餅經過洗滌，干燥，粉碎，得到硫化錳產品；

方法3：一種硫化錳的制備方法，包括如下步驟：

（1）預處理步驟：將硫化錳加入濃度為50g/L～300g/L的硫酸錳溶液中，后固液分離得到提純的硫酸錳溶液和固體；

（2）噴淋反應步驟：在步驟（1）得到的硫酸錳溶液中，加入液氨得到噴淋液，將噴淋液通過循環泵進行循環噴淋，與硫化氫氣體進行循環噴淋反應；直到反應溶液中錳離子質量濃度小于500ppm，結束噴淋反應；其中控制噴淋液的pH值為6.0±0.5，控制噴淋反應的時間為90～240分鐘；將噴淋反應結束后的溶液進行固液分離得到固體和液體；其中，步驟（2）中通過控制硫化氫氣體的流量控制噴淋反應時間，優選控制硫化氫氣體按照每千克一水合硫酸錳每小時消耗硫化氫的體積為0.107?0.135m3的流量進行通入。

（3）洗滌和烘干步驟：將步驟（2）得到的固體洗滌，洗滌后進行固液分離得到固體和溶液，將得到的固體進行烘干得到硫化錳產品。

主要參考資料

[1] 鐵合金辭典

[2] CN201711306796.3一種硫化錳/碳納米管復合材料的制備方法

[3] CN201510442525.5一種含硫化錳的復合錳礦提取錳及硫的方法

[4] CN200910272249.7一種硫化錳納米棒的制備方法

[5] 微細硫化錳合成技術實驗研究

[6] CN201010615464.5用硫化堿廢渣制備硫化錳、碳酸鈣和氫氧化鈉的方法

[7] CN201210332066.1一種高純硫化錳及其制備方法