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高锰酸钾的制备工艺
摘要:综述了高锰酸钾的几种工业生产方法,分析了各种制备工艺的流程及优缺点,总结了我国高锰酸钾工业的发展现状。
关键词:高锰酸钾制备工艺发展现状
高锰酸钾,俗称灰锰氧、PP 粉,是一种常见的强氧化剂,常温下为紫黑色片状晶体,见光易分解:
2KMnO4(s) →K2MnO4(s)+ MnO2(s)+ O2(g),故需避光存于阴凉处,严禁与易燃物及金属粉末同放。目前,我国拥有世界上最先进的锰酸钾制备工艺技术。主要制备方法有固体焙烧法和液相氧化法,以及自主研发的外循环三相反应器连续制备锰酸钾的新技术。
1 高锰酸钾制备工艺技术
高锰酸钾的制备因氧化工序的工艺技术不同,分为固相焙烧法和液相氧化法以及外循环三相反应器连续法[1]。常见的高锰酸钾的工业生产方法是:以软锰矿(Mn02)与碱(KOH)和氧化剂(O2)为原料,通过氧化反应制得锰酸钾(K2MnO4 ),再经电解(阳极:MnO4-2 - e- = MnO4- ,阴极:2H2O + 2e- = 2OH- + H2↑,总反应:2K2MnO4 + 2H2O = 2KMnO4 + 2KOH)、结晶、分离、干燥等工序制得高锰酸(KMnO4)。

固相氧化焙烧法是把锰粉(MnO,>65 %)与熔融的氢氧化钾按一定比例混合后铺到氧化平炉上,炉内用煤烧火升温吸收空气中的氧来进行氧化反应。平炉固相焙烧工艺法它的混料和平炉吸氧的主要反应为:2MnO2+6KOH+1/2O2 = 2K3MnO4+3H2O (1), 2K3MnO4+1/2O2+H2O = 2K2MnO4+2KOH (2)。
固相焙烧法生产KMnO4 简单工艺流程见图1。
图1 固态焙烧法制备KMnO4 工艺流程图[2]
由于工艺本身的限制以及MnO2 粉的活性差,上述两个反应进行得很不完全,致使MnO 转化率低,吸氧约为55 %,温度为250 ℃~300 ℃,反应时间50~60 h,二氧化锰转化率65 %~69 %,1吨产品需100 % MnO t, 倍,相当部分MnO,进入渣中[2]。固相氧化法设备工艺复杂,生产投资大以及转化率低,属于传统工艺。

液相氧化法也称三相氧化法(即液-固-气相法的简称)是把锰粉加到液体氢氧化钾中,搅拌均匀后泵人氧化塔,然后压人空气或氧气并用导热油或其他方式来升温进行氧化反应。它改变了固相法的固-固-气反应过程,变为固-液-气反应过程。液相氧化法生产KMnO4 简单工艺流程见图2。
图2 液相氧化法生产高锰酸钾工艺流程图[3]
液相氧化法分为敞开常压式和密闭加压式两种,反应条件为:温度在220 ℃~270 ℃,时间3~4 h,二氧化锰转化率≥80 %,相对固相法该生产工艺有很多优势,但由于氢氧化钾在高温、高浓度下腐蚀性强,选择设备材料及丁艺参数对生产过程很重要[3]。
外循环三相反应器连续制备高锰酸钾新技术
外循环三相反应器连续制备锰酸钾,该技术的拥有者是中国广州同济化工厂,20世纪80年代末开发成功。外循环三相反应器连续制备锰酸钾:将浓度为65 %~90 %(质量)的氢氧化钾在加热成液相熔融状态下,与软锰矿进行液相氧化反应生成锰酸钾[4]。外循环三相反应器连续制备锰酸钾新