專利名稱：提高金屬防輻射性的海洋沉淀工藝及鐵基混合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過洋流靜壓和重金屬吸附提高金屬基磁性和導(dǎo)電性的技術(shù)，尤其涉及提高金屬防輻射性的海洋沉淀工藝及該工藝制成的鐵基混合物。
背景技術(shù)：
防輻射主要是通過導(dǎo)電纖維在電磁輻射的作用下產(chǎn)生感應(yīng)電流，而該感應(yīng)電流產(chǎn)生電磁波， 抵抗輻射源，進(jìn)而阻止輻射透入導(dǎo)電纖維層。現(xiàn)有技術(shù)的納米銀纖維在電磁輻射的作用下產(chǎn)生的感應(yīng)電流是有限的，而且這種銀纖維易氧化，氧化后的銀纖維的防輻射性能逐漸降低。因此，有必要研究其他方案來代替納米銀纖維?！抖嗪诉^渡金屬配合物的磁性研究》和《多核金屬及金屬自由基配合物分子磁性的理論研究》中指出，多核金屬可以表現(xiàn)出鐵磁性。這種多核金屬與金屬自由基的配合可以提高綜合的鐵磁性，增強對電磁的敏感?，F(xiàn)有技術(shù)的金屬富集技術(shù)給了我們一些啟示，這些技術(shù)方案可以實現(xiàn)多核金屬、金屬自由基的富集和改性。例如，CN200910130485.5公開了一種重金屬的吸附劑，該吸附劑是指硫碳納米復(fù)合材料吸附劑，這種吸附劑可以提高從液相和氣相中吸附重金屬的速度?，F(xiàn)有技術(shù)也提供了一些以重金屬為基體的吸附劑，如阿爾培特.A.菲爾海利提供的US2004039706的那種金屬氧化物吸附劑。該案以鎂鋁氧化物為吸附劑，吸附環(huán)境中的S0x、N0x等物質(zhì)。該案告訴我們金屬氧化物可以成為活性碳，成為氣體的吸附劑。從富集有色金屬離子的海洋中吸附有色金屬的工藝也是已知的，例如專利CN200510134512.8的那種提取深海中的多金屬結(jié)核的工藝。該工藝指出，濕法還原多金屬結(jié)核是可以實現(xiàn)的。此外，CN200710305935.0公開了金屬吸附裝置，在這種金屬吸附裝置的入口通入金屬流體，該裝置中的非晶質(zhì)硅吸附流體中的金屬。該案啟示我們非晶體對金屬吸附的作用。冷卻靜壓對金屬物理性質(zhì)的影響已被初略研究，例如《金屬粉末冷等靜壓下致密化過程的分析》。雖然現(xiàn)有技術(shù)公開了一些在流體中吸附金屬的工藝，但是流體本身對吸附劑的影響是未知的，有必要對此作細(xì)致的研究，以獲得防輻射效果更佳的金屬纖維。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出一種提高金屬防輻射性的海洋沉淀工藝，解決了現(xiàn)有技術(shù)中銀纖維防輻射的缺陷。本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:一種提高金屬防輻射性的海洋沉淀工藝，其特征在于包括以下步驟:鐵基表面處理將原料熔化，制成熔融粘稠液，保持溫度900°C至1200°C ；
保持工作環(huán)境的含氧量在0.1%以下，將鐵加入熔融粘稠液；逐漸冷卻抽出，每隔5mm，環(huán)境溫度降低不大于10°C ；將粘附了所述粘桐液的鐵基抽出，逐漸刮去粘桐液，使得粘桐液包裹所述鐵基，最終制成由非晶體保護(hù)膜和鐵基組成的吸附劑；其中，所述原料由氧化鈉、氧化鋁、氧化硅、氧化鎂、氧化鈣以及氧化硼組成，按質(zhì)量百分為氧化鈉:氧化招:氧化娃:氧化鎂:氧化1丐:氧化硼=1:1.3-1.8:3-4.6:1.6-2:0.8_2.1:0.2_0.5，所述鐵基的純度不小于99%，該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 ^ 401,所述非晶體保護(hù)膜的厚度H滿足:S/H2彡251，沉淀吸附將吸附劑置于離地表在300m以下的區(qū)域，靜置2至5年；混合物的提煉取出吸附劑，在1100°C至1400°C條件下熔化，過濾得到沉淀，將沉淀還原得到鐵
基混合物。在本發(fā)明的這種深海沉淀工藝中，在混合物的提煉步驟中，過濾得到的沉淀研磨成顆粒在0.1mm以下，其中50%以上小于0.027mm,將研磨后的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為18-40:1，控制溫度250C -65°C`，時間30min_50min，得到沉淀，用氯化銨溶液清洗沉淀，清洗液中，銨的濃度在10_13g/l，氯離子的濃度在10-17g/l，熔化沉淀，熔化溫度在1535°C -1700°C，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。在本發(fā)明的這種深海沉淀工藝中，所述制造非晶體保護(hù)膜的各成分滿足:按質(zhì)量百分，氧化鈉:氧化招:氧化娃:氧化鎂:氧化隹丐:氧化硼=1:1.6:4.0:1.7:1.6:0.33。在本發(fā)明的這種深海沉淀工藝中，該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 >1013。在本發(fā)明的這種深海沉淀工藝中，所述非晶體保護(hù)膜的厚度H滿足:S/H2 ^ 827，且 H > 10mnin在本發(fā)明的這種金屬的深海沉淀工藝中，將吸附劑置于離地表在800m以下的區(qū)
域，靜置4年。在本發(fā)明的這種深海沉淀工藝中，所述鐵基為球墨鑄鐵。一種防輻射的鐵基混合物，其特征在于包括:鐵、鍺、錫、鉛以及鎳，按重量份數(shù)，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺:錫 鉛:鎳=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，該混合物的密度不小于8.lg/cm3ο在本發(fā)明的這種鐵基混合物中，該鐵基混合物由鐵、錯、錫、鉛、鎮(zhèn)、銅、鉆組成，按重量份數(shù)，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.4%-0.6%，碳、氮之和為0.2%-0.3%，余量的銅、鈷。實施本發(fā)明的這種提高金屬防輻射性的海洋沉淀工藝以及鐵基混合物具有以下有益效果:鐵基作為基體，承受深海靜壓，改善物理性質(zhì)。非晶體保護(hù)膜性質(zhì)穩(wěn)定，保護(hù)鐵基不受腐蝕，并用于吸附多核金屬。在預(yù)定溫度下，保護(hù)膜軟化，而改性后的鐵基和多核金屬得以保存?；旌翔F基和多核金屬，得到金屬纖維。本發(fā)明的這種鐵基混合物的含有多種金屬，具有良好的導(dǎo)電性和鐵磁性，提高了對電磁輻射的防護(hù)。


為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發(fā)明的鐵基混合物防輻射的示意圖；圖2為本發(fā)明的深海沉淀工藝的流程圖；圖3為鐵基深海沉淀過程的不意圖；圖4展示了擱置時間與金屬含量的比例的近似曲線；圖5展示了鐵基的含量與防輻射效果的關(guān)系；圖6展示了 K值與防輻射效果的關(guān)系。
具體實施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明的這種防 輻射的鐵基混合物，由鐵、鍺、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成，按重量份數(shù)，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.4%-0.6%，碳、氮之和為
0.2%-0.3%，余量的銅、鈷。所述鍺:錫 鉛:鎳=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，該混合物的密度不小于8.lg/cm3。如圖1所示，鐵基混合物制成的金屬纖維網(wǎng)格的防輻射原理，纖維11間產(chǎn)生感應(yīng)電流，進(jìn)而產(chǎn)生感應(yīng)電場，抵抗輻射源12的高頻輻射13。圖3顯示了多核金屬31在非晶體保護(hù)膜32上吸附的示意圖，保護(hù)膜覆蓋32在鐵基33上。這種，鐵基混合物制成的金屬纖維網(wǎng)格具有較好的防輻射效果，相對于不銹鋼纖維，屏蔽范圍內(nèi)的電場強度降低40%，相對于納米銀纖維，電場強度降低18%左右。鐵基的含量與防輻射效果的關(guān)系，如圖5。參照圖2，對本發(fā)明的這種海洋沉淀工藝的不同步驟，可以細(xì)述，以便在實際使用過程中獲得較佳的使用效果。在制備吸附劑的原料中，氧化硼的含量有利于提高熱膨脹系數(shù)，以便保護(hù)膜在逐漸冷卻后貼附在鐵基上。但是氧化硼容易揮發(fā)、腐蝕，甚至產(chǎn)生有毒氣體。所以本發(fā)明將氧化硼限定在氧化鈉的0.2-0.5倍。原料中的其他金屬元素在與還原態(tài)的氯結(jié)合時表現(xiàn)出較好的親水性。這些氧化金屬的組成構(gòu)成非晶體態(tài)的組合物，可以用于吸附多核金屬，并且具有較好的常態(tài)穩(wěn)定性。越高的溫度，原料流動性越大，但是高溫不利于鐵基球墨體的存在，因此選擇溫度900°C至1200°C，在設(shè)備加工時間允許的情況下，優(yōu)選930°C。冷卻速度越慢，越利于保護(hù)膜的成型，在本發(fā)明中，每隔5mm，環(huán)境溫度降低不大于10°C。刮去非晶體的方式可以是機械式的，與環(huán)境溫度的降低同時進(jìn)行。
由于保護(hù)膜主要吸附作用，所以表面積較大是有利的，在本發(fā)明中，限定非晶體保護(hù)膜的厚度H滿足:S/H2 ^ 251，更優(yōu)的:S/H2 ^ 827。另一方面，厚度過小不利于對鐵基的保護(hù)和對多核金屬的富集，因此H彡10mm。鐵基的純度不小于99%，較佳的，以球墨鑄鐵的形態(tài)存在。該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 ^ 401，更優(yōu)的:S3/V2 >> 1013。薄板狀的鐵基的表面積可以做大很大，而體積卻很小，限制K=S3/V2的最大值是沒有意義的。例如，實心球體和實心立方體的K值分別為36j1、216。半空心的球體的KM01，滿足條件。K值與防輻射效果，如圖6。需要說明的是，海底靜壓與深度有關(guān)，K值過小會影響整體耐壓效果。吸附劑的深度當(dāng)然是以越深越好，但是也要考慮設(shè)備的抗壓能力和海底生物的影響，一般的，將吸附劑置于離地表在300m以下的區(qū)域，優(yōu)選800m以下，靜置2至5年。擱置時間與金屬含量的比例的近似曲線，參見圖4。與非晶體保護(hù)膜的包覆過程類似，將該保護(hù)膜卸下的方式也是高溫熔化，為了降低高溫對鐵基和多核金屬的影響，優(yōu)選的加熱溫度為1100°C至1400°C。在這種溫度下，鐵基和多核金屬能保持物理形態(tài)。為了提高還原效率，將研磨后的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，進(jìn)行還原?？刂频V漿固液濃度比為18-40: 1，控制溫度25°C -65°C，時間30min-50min，得到沉淀。用氯化銨溶液清洗沉淀，清洗液中，銨的濃度在20-30g/l，氯離子的濃度在20-45g/l。熔化沉淀，熔化溫度在1535°C -1700°C，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。為了進(jìn)一步了解本發(fā)明的深海沉淀工藝，現(xiàn)提供如下實施例。實施例一SlOl:按質(zhì)量百分，氧化鈉:氧化鋁:氧化硅:氧化鎂:氧化鈣:氧化硼=1:1.3:3: 1.6:0.8:0.2，取原料。保持溫度900°C，制成熔融粘稠液。S102:制作鐵基，所述鐵基的約99.3%，余量的鋁，S3/V2約=1433。保持工作環(huán)境的含氧量在0.1%以下，將鐵加入熔融粘稠液。S103:逐漸冷卻抽出，每隔5mm，環(huán)境溫度降低10°C，逐漸刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述鐵基，最終制成由非晶體保護(hù)膜和鐵基組成的吸附劑。非晶體保護(hù)膜的厚度H滿足:S/H2 彡 269。S104:將吸附劑置于離地表在300m以下的區(qū)域，靜置2年。S105:取出吸附劑,在1100°C條件下熔化,過濾得到的沉淀研磨成顆粒在0.1mm以下，其中50%以上小于0.027mm。S106:將研磨后的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為18:1，控制溫度25°C，時間30min，得到沉淀。S107:用氯化銨溶液清洗沉淀，清洗液中，銨的濃度在10g/l，氯離子的濃度在10g/l。熔化沉淀，熔化溫度在1535°c，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。制成的鐵基混合物纖維中，含有多種金屬，具有較好的導(dǎo)電性、鐵磁性、以及塑性。相對于不銹鋼纖維，屏蔽范圍內(nèi)的電場強度降低43%。該混合物纖維由鐵、鍺、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成。按重量份數(shù)，鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.41%，碳、氮之和為0.27%，余量的銅、鈷。所述鍺:錫:鉛:鎳=1:2.0:1.1:1.5，該混合物的密度約8.2g/cm3。實施例二
S201:按質(zhì)量百分，氧化鈉:氧化鋁:氧化硅:氧化鎂:氧化鈣:氧化硼=1:1.8:
4.6:2:2.1:0.5，取原料。保持溫度1200°C，制成熔融粘稠液。S202:制作鐵基，所述鐵基的純度約99.89%，S3/V2=487。保持工作環(huán)境的含氧量在
0.1%以下,將鐵加入熔融粘稠液。S203:逐漸冷卻抽出，每隔5mm，環(huán)境溫度降低不大于5°C，逐漸刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述鐵基，最終制成由非晶體保護(hù)膜和鐵基組成的吸附劑。非晶體保護(hù)膜的厚度 H 滿足:S/H2 ^ 857。S204:將吸附劑置于離地表在900m以下的區(qū)域，靜置5年。S205:取出吸附劑，在1400°C條件下熔化，過濾得到的沉淀研磨成顆粒在0.07mm以下，其中50%以上小于0.013mm。S206:將研磨后的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為40:1，控制溫度65°C，時間50min，得到沉淀。S207:用氯化銨溶液清洗沉淀，清洗液中，銨的濃度在13g/l，氯離子的濃度在Ilgfl0熔化沉淀，熔化溫度在1700°c，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。制成的鐵基混合物纖維中，含有多種金屬，具有較好的導(dǎo)電性、鐵磁性、以及塑性。相對于不銹鋼纖維，屏蔽范圍內(nèi)的電場強度降低41%。該混合物纖維由鐵、鍺、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成。按重量份數(shù)，所述鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.4%-0.6%,碳、氮之和為0.2%-0.3%,余量的銅、鈷。按重量份數(shù)，鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.56%，碳、氮之和為0.23%，余量的銅、鈷。所述鍺:錫:鉛:鎳=1:1.8:1.3:1.4,該混合物的密度約8.4g/cm3。實施三S301:按質(zhì)量百分，氧化鈉:氧化鋁:氧化硅:氧化鎂:氧化鈣:氧化硼=1:1.5:4.0:1.8:2.0:0.3，取原料。保持溫度1100°C，制成熔融粘稠液。S302:制作鐵基，所述鐵基的純度約99.7%，S3/V2=865。保持工作環(huán)境的含氧量在
0.1%以下,將鐵加入熔融粘稠液。S303:逐漸冷卻抽出，每隔5mm，環(huán)境溫度降低不大于13°C，逐漸刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述鐵基，最終制成由非晶體保護(hù)膜和鐵基組成的吸附劑。非晶體保護(hù)膜的厚度 H 滿足:S/H2 ^ 347。S304:將吸附劑置于離地表在800m以下的區(qū)域，靜置4年。S305:取出吸附劑,在1300°C條件下熔化,過濾得到的沉淀研磨成顆粒在0.07mm以下，其中50%以上小于0.017mm。S306:將研磨后的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為30:1，控制溫度30°C，時間45min，得到沉淀。S307:用氯化銨溶液清洗沉淀，清洗液中，銨的濃度在llg/Ι，氯離子的濃度在13g/l。熔化沉淀，熔化溫度在1665°C左右，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。制成的鐵基混合物纖維中，含有多種金屬，具有較好的導(dǎo)電性、鐵磁性、以及塑性。相對于不銹鋼纖維，屏蔽范圍內(nèi)的電場強度降低47%。該混合物纖維由鐵、鍺、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成。鍺、錫、鉛、 鎳的總重量為0.55%，碳、氮之和為0.3%，余量的銅、鈷。所述鍺:錫:鉛:鎳=1:2.0:0.9:1.5,該混合物的密度約8.lg/cm3。以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi) ，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高金屬防輻射性的海洋沉淀工藝，其特征在于包括以下步驟: 鐵基表面處理 將原料熔化，制成熔融粘稠液，保持溫度900°c至1200°C ； 保持工作環(huán)境的含氧量在0.1%以下，將鐵加入熔融粘稠液； 逐漸冷卻抽出，每隔5_，環(huán)境溫度降低不大于10°C ； 將粘附了所述粘桐液的鐵基抽出，逐漸刮去粘桐液，使得粘桐液包裹所述鐵基，最終制成由非晶體保護(hù)膜和鐵基組成的吸附劑； 其中，所述原料由氧化鈉、氧化鋁、氧化硅、氧化鎂、氧化鈣以及氧化硼組成，按質(zhì)量百分為氧化鈉:氧化招:氧化娃:氧化鎂:氧化I丐:氧化硼=1:1.3-1.8:3-4.6:1.6-2:0.8_2.1:0.2_0.5， 所述鐵基的純度不小于99%，該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 ^ 401， 所述非晶體保護(hù)膜的厚度H滿足:S/H2 ^ 251， 沉淀吸附 將吸附劑置于離地表在300m以下的區(qū)域，靜置2至5年； 混合物的提煉 取出吸附劑，在1100°C至1400°C條件下熔化，過濾得到沉淀，將沉淀還原得到鐵基混合物。
2.如權(quán)利要求1所述的深海沉淀工藝，其特征在于，在混合物的提煉步驟中，過濾得到的沉淀研磨成顆粒在0.1mm以下,其中50%以上小于0.027mm, 將研磨后的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為18-40:1，控制溫度 25°C -65°C，時間 30min-50min，得到沉淀， 用氯化銨溶液清洗沉淀，清洗液中，銨的濃度在10_13g/l，氯離子的濃度在10-17g/l， 熔化沉淀，熔化溫度在1535°C -1700°C，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。
3.如權(quán)利要求1或2所述的深海沉淀工藝，其特征在于，所述制造非晶體保護(hù)膜的各成分滿足:按質(zhì)量百分，氧化鈉:氧化鋁:氧化硅:氧化鎂:氧化鈣:氧化硼=1:1.6:4.0:1.7:1.6:0.33。
4.如權(quán)利要求1或2所述的深海沉淀工藝，其特征在于，該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 彡 1013。
5.如權(quán)利要求1或2所述的深海沉淀工藝，其特征在于，所述非晶體保護(hù)膜的厚度H滿足:S/H2 彡 827，且 H 彡 10mm。
6.如權(quán)利要求1或2所述的深海沉淀工藝，其特征在于，將吸附劑置于離地表在800m以下的區(qū)域，靜置4年。
7.如權(quán)利要求1所述的深海沉淀工藝，其特征在于，所述鐵基為球墨鑄鐵。
8.一種防輻射的鐵基混合物，其特征在于包括:鐵、鍺、錫、鉛以及鎳，按重量份數(shù)，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺:錫 鉛:鎳=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，該混合物的密度不小于8.lg/cm3。
9.如權(quán)利要求8所述的鐵基混合物，其特征在于，該鐵基混合物由鐵、錯、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成，按重量份數(shù)，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.4%-0.6%，碳、氮之和為0.2%-0.3%，余量的銅、鈷。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種提高金屬防輻射性的海洋沉淀工藝和防輻射的鐵基混合物。鐵基作為基體，承受深海靜壓，改善物理性質(zhì)。非晶體保護(hù)膜性質(zhì)穩(wěn)定，保護(hù)鐵基不受腐蝕，并用于吸附多核金屬。在預(yù)定溫度下，保護(hù)膜軟化，而改性后的鐵基和多核金屬得以保存?；旌翔F基和多核金屬，得到金屬纖維。所述鐵基混合物包括鐵、鍺、錫、鉛以及鎳，按重量份數(shù)，所述鍺錫鉛鎳=11.8-2.10.8-1.31.2-1.5，該混合物的密度不小于8.1g/cm3。本發(fā)明的這種鐵基混合物的含有多種金屬，具有良好的導(dǎo)電性和鐵磁性，提高了對電磁輻射的防護(hù)。
文檔編號C22C38/60GK103194696SQ20131010241
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者李加根, 李江 申請人:南昌市婧麒服飾有限公司