我国锰系材料发展概况_李建明

中　国　锰　业

CHINA′SMANGANESEINDUSTRY

Vo1.17№4November1999

综合评述

我国锰系材料发展概况

李建明

(全国锰矿技术委员会,湖南长沙　410006)

摘　要:简要介绍了以电解金属锰、四氧化三锰、锰酸锂等为代表的锰系材料的生

产、研究及其在高新技术领域的应用情况及发展趋势。

关键词:锰系材料;电解金属锰;四氧化三锰;锰酸锂中图分类号:TG145　文献标识码:A

文章编号:　1002-4336(1999)04-0001-03

1　概　　述

“无锰不成钢”,锰在钢铁工业中占有重要的地位。另外,以电解金属锰(下简称电解锰)、电解二氧化锰、碳酸锰、四氧化三

锰、硫酸锰、高锰酸钾等为代表的20余种工业锰产品广泛应用于电子、能源、化工、合金、焊接、医药等领域。长期以来,锰系产品(材料)主要属于低技术原材料级产品,但近年来,随着能源材料、电子产业技术的迅速发展,一些锰系材料开始挤身于高技术材料领域而受到广泛地重视。

流损失。如:电子计算器中用来储存信息的磁芯、磁盘和磁带,电话用变压器和高品质电感器,电视回扫变压器、磁记录用磁头、电感器、磁放大器、饱和电感器、天线棒等等,都是用软磁铁氧体制成的。该铁氧体中的锰,以前普遍是用碳酸锰形式加入的,随着近几年高技术电子产品对软磁铁氧体磁性能的要求的大大提高,碳酸锰逐渐被性能优越得多的四氧化三锰所替代,而高性能的铁氧体要求高性能即高纯、高比表面积的四氧化三锰。所以,四氧化三锰在锰系材料中的地位迅速上升,成为锰系高技术材料的明星。

(2)能源　电池高技术新材料的研究是各国能源材料研究的重点。锂离子电池是高技术、高性能电池的最新代表,而用锰酸锂替代昂贵的钴酸锂,则是该领域近期世界研究的热点。日本小批量锰酸锂电池产品已问世,锰酸锂材料在高技术电池材料领域有着不可估量的前景,孕育着巨大的商机。

(3)合金材料　锰在合金中的应用主要以电解锰的形式加入,锰合金材料主要有Al—Mn、Cu—Mn、Ni—Mn等等,以

2　锰系新材料应用简介

锰在钢铁、材料、能源、医药、化工等行业有着广泛的用途。下面就几个方面进行介绍。

(1)电子　电子行业是当今技术发展最迅速的行业之一,磁性材料(铁氧体)作为电子产品必不可少的材料,在电子工业中有着广泛的用途。软磁铁氧体,是由锰、锌、铁的氧化物按一定配比混合后烧结成的,具有狭窄的剩磁、感应曲线,可以反复磁化,同时其直流电阻率很高,可以避免涡

收稿日期:1999-09-06作者简介:李建明(1965-),湖南浏阳人,男,硕士,高级工程师。2中　国　锰　业第17卷

Al—Mn合金用电解锰最多,全球每年用量达3万t左右,随着新技术发展对材料性能要求日益提高,对电解锰的要求也越来越高。高技术的高纯低杂电解锰和特殊粒度的电解锰粉在国际市场上的需求迅速增加,给电解锰产品的技术开发提供了广阔的前景。随着高技术的航空、航天、核工业应用锰系合金,锰系合金在高科技合金材料领域始终会占有一席之地。

口。1980年以前,全国电解锰厂家只有4家,总产量只有4000t。80年代以后至今,全国厂家数已达60余家,总产量超过12万t/a,出口价格最高曾经达到1800～2000美元/t,而现在仅1000美元/t左右;②产品单一,质量低,规模小,成本高。电解锰厂绝大部分只生产一种含Mn99.7%～99.8%的产品,没有生产低Si、低C的厂家,生产低Se的厂家只有一家,60多个厂家只有六七家生产能力大于3000t,其余都是1000～2000t左右;③一些发达国家(如美国)对我国贸易歧视。如中国电解锰出口美国一般都经过国外中间商,这样无疑要压低生产厂家的价格。

中国是电解锰生产大国,而不是强国,弱主要弱在技术上,弱在产品的深加工和新材料的开发上。要走出目前的困境必须大力进行技术创新,开发新产品,进行产品升级、技术升级,同时在经营、管理机制上进行改革,为技术创新创造良好的环境。

全国锰矿技术委员会在加快电解锰技术进步上发挥行业领导作用,做了很多工作,研究开发出了多种电解锰新产品,如高纯、低Si、低C、低Se、脱氢等电解锰,目前正在组织指导和协助一些厂家进行技术改造,提高产品档次,生产新品种,相信不久就会使这些厂家走出低谷,产生好的效益。

(2)四氧化三锰　四氧化三锰主要应用于生产磁性材料,替代以前应用的Mn-CO3。随着电子工业的迅锰发展,四氧化三锰需求迅速攀升,国内在仅二三年的时间内就从1997年的需求仅千余吨达到今年的上万吨需求。湖南的四氧化三锰产量占全国的80%,在全国处于技术和规模遥遥领先的地位。但随着省内外相继建成多家四氧化三锰生产厂家,总计形成4000～6000t生产规模以来,降价幅度较大,效益下降。要保持四氧化三锰竞争优势和提3　中国(湖南)锰系材料产业现状

中国的锰深加工产品在世界上占有重要的地位,而湖南又占中国锰产品总产量的80%以上,电解二氧化锰、电解锰、硫酸锰、四氧化三锰等锰产品仅湖南的产量就居世界前列。以下介绍在高新技术领域应用的几种主要锰系材料的现状。

(1)电解金属锰　电解锰主要应用于生产特殊钢、铜、铝合金添加剂、四氧化三锰、焊接材料、合金材料等等。中国的电解锰生产能力达10～12万t/a,占世界的50%～60%,目前实际产量为6～7万t,而湖南又占全国电解锰产量的80%,年产量4～5万t,其中4万t出口,中国(主要是湖南)在世界电解锰市场占有仅次于南非的重要地位,而电解锰产量中国比南非大,但南非的产品质量高、产品品种多、技术含量高,从而在国际市场上占有更重要的地位。电解锰是湖南冶金行业主要出口商品之一,年创汇3000～4000万美元。但是,整个电解锰行业的经营状况却很差,除湖南、贵州、四川省等电解锰厂家仍生产外,全国其它省份的电解锰基本上处于停产状态。湖南有30余家电解锰厂,大多数亏损,有的甚至停产,少数几个盈利厂家也是惨淡经营。这除了与全球电解锰行情低落有关外,主要原因有:①盲目重复建设,造成生产能力和产量严重过剩,相互压价出第4期李建明:我国锰系材料发展概况3

高效益,必须革新工艺、降低生产成本,面向未来国内市场和国际市场开发高纯高比表面积的四氧化三锰。全国锰矿技术委员

会正在做此方面的工作,并在高比表面积四氧化三锰生产技术方面取得突破,已能生产出20m2/g的高比表面产品,达到国际先进水平。

(3)锰酸锂　我国锰酸锂电池材料的研究尚在实验研究中。其中天津大学、厦门大学、中南工业大学、武汉大学等做了比较多的工作,取得了一定的成绩。例如,天津大学合成了掺有铬金属的锂锰氧(LiCrxMn2-xO4)正极材料,其首次放电的比容量较高,达140mAh/g,而且其循环性能较好,容量衰减较小,其前10次放电的平均容量为128mAh/g,已经可以和LiCoO2相近。该校正准备做中试,为工业化生产作准备。

前在性能上不能完全替代钴酸锂,但技术创新和技术进步必将使这场革命成为现实,谁抓住机遇,抢先一步开发,谁就可能在未来获取巨大的收益。

(2)高纯低杂锰材料的开发　如高纯电解锰,高纯四氧化三锰的应用必将有广阔的前景。各行业对电解锰的需求越来越高,普通的电解锰(99.7%Mn)只能满足一般生产低级产品的要求,而生产高档材料要求高纯(Mn≥99.9%)低杂(低Si、低C、低Se、低O2)的电解锰。这些高档产品使电解锰产品多样化,附加值大大增加。目前这些高档次产品主要市场被南非占领,我国电解锰产业有巨大的潜力可挖,发展空间很大。国产的四氧化三锰目前出口很少,主要是成本较高、价格高,另外产品档次较低,杂质含量较高,比表面积只有6～8m/g。随着磁性材料的产品升级,高纯四氧化三锰的应用会迅速增加。

(3)超细高比表面积的锰产品也是高新锰材料的发展趋势　如超细电解锰粉和高比表面积的四氧化三锰都是高附加值的锰系材料。

(4)技术创新是锰材料发展的关键　上述的新、纯、细锰材料的产品升级都离不开技术创新。同时,现有产品的生产工艺技术改进,节能、环保、低成本工艺的技术进步都是锰材料研究发展的方向。

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4　锰系材料的前景和发展方向

材料的发展特点是新,即新材料,产品更新换代,性能升级;再是纯,即高纯产品,杂质少,材料的性能就会大大提高;再是

细,如纳米材料,高比表面材料。锰系材料的发展也一样。

(1)含锰新材料的开发　如锰酸锂电池材料的开发,用廉价的锰酸锂替代昂贵的钴酸锂(价格为锰酸锂的40～60倍),必将带来锂离子电池的革命。虽然锰酸锂目

ABriefIntroductiontoDevelopmentofManganese-bearingMaterials

LIJian-ming

(NationalCominitteeofManganeseMineTechnology,Changsha410006,China)Abstract:Abriefintroductionismadetotheproduction,research,utilizationinhigh-techfieldsanddevelopmenttrendofthemanganese-bearingmaterials,withelectrolyticmanganesemetal,manganicmanganousoxide(Mn3O4),lithiummanganateastherepresentative.Keywords:Manganese-bearingmaterial;Electrolyticmanganesemetal;Manganicmanganousoxide(Mn3O4);Lithummanganate