一種用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法，該方法包括將綠礬中的結(jié)晶水脫除，并將脫除結(jié)晶水后的綠礬在750-800℃下進行第一煅燒，再將第一煅燒產(chǎn)物水洗以去除可溶性金屬鹽，然后將水洗產(chǎn)物在880-900℃下進行第二煅燒。采用本發(fā)明提供的方法能夠非常有效地去除所述綠礬中的雜質(zhì)，得到的氧化鐵非常適用于制備硬磁材料，從而實現(xiàn)了將綠礬變廢為寶的目的，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對大量綠礬進行有效處理的問題，極具工業(yè)應(yīng)用前景。
【專利說明】一種用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鈦白粉是一種優(yōu)良的白色顏料，目前被廣泛應(yīng)用于油漆、涂料、造紙、塑料及電焊 條等彳丁業(yè)。
[0003] 目前，生產(chǎn)鈦白粉的工藝主要有硫酸法和氯化法，兩種工藝并存，并且產(chǎn)能及產(chǎn)量 均十分龐大。然而，這兩種生產(chǎn)工藝都具有一定的環(huán)境壓力。對于硫酸法生產(chǎn)工藝來說，生 產(chǎn)過程中將產(chǎn)生大量的水解廢酸以及含有七個結(jié)晶水的綠礬（FeS0 4 · 7H20)。當以鈦精礦 (主要成分為偏鈦酸鐵FeTi03，其中二氧化鈦的含量為45-50重量％)為原料時，一般生產(chǎn)1 噸鈦白粉將產(chǎn)出3. 5-4噸七水綠礬。
[0004] 綠礬一般用于制備顏料、凈水劑等。由于硫酸法生產(chǎn)鈦白粉的每條生產(chǎn)線的年產(chǎn) 量一般都在2-4萬噸，這將產(chǎn)出十多萬噸的七水綠礬，這么大量的綠礬的應(yīng)用對于世界各 國的硫酸法鈦白粉生產(chǎn)者來說，都是一個頭痛的問題。歐洲國家考慮到大量綠礬存在處理 困難的問題，因此轉(zhuǎn)向氯化法生產(chǎn)來避免。此外，采用高鈦渣為原料進行硫酸法生產(chǎn)，亦可 避免該問題。
[0005] 然而，一方面，國內(nèi)鈦白粉的生產(chǎn)，氯化法才開始起步，工藝不夠成熟；另一方面， 由于生產(chǎn)成本的原因，較少采用高鈦渣為原料生產(chǎn)鈦白粉，仍然需要以鈦精礦為原料來生 產(chǎn)鈦白粉，因此，副產(chǎn)綠礬的有效利用就是一個需要認真考慮的問題。
[0006] 目前，綠礬可以用作凈水劑、飼料添加劑、改良鹽堿地等等，但是，這些用途消耗綠 礬的量太少，遠遠不能解決大量副產(chǎn)綠礬的利用問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是克服采用硫酸法制備鈦白粉會副產(chǎn)大量綠礬，現(xiàn)有技術(shù)無法對這 些綠礬進行有效處理的缺陷，而提供一種采用綠礬制備的用于硬磁材料的氧化鐵的制備方 法。
[0008] 本發(fā)明提供了一種用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法，該方法包括脫除綠礬中的 結(jié)晶水，并將脫除結(jié)晶水后的綠礬在750-800°C下進行第一煅燒，再將第一煅燒產(chǎn)物水洗以 去除可溶性金屬鹽，然后將水洗產(chǎn)物在880-900°C下進行第二煅燒。
[0009] 通常來說，用于硬磁材料的氧化鐵的純度應(yīng)該不低于98. 5%。而采用本發(fā)明提供 的方法能夠非常有效地去除所述綠礬中的雜質(zhì)，得到的氧化鐵非常適用于制備硬磁材料。 推測其原因，可能是由于：綠礬中主要含有七水硫酸亞鐵和其他一些可溶性金屬鹽(如硫 酸鎂、硫酸錳等)。本發(fā)明提供的方法先將綠礬中的結(jié)晶水脫除，得到含有無水硫酸亞鐵的 產(chǎn)物，然后將脫除結(jié)晶水后的綠礬在750-800°C下進行第一煅燒，能夠使其中的部分硫酸 亞鐵氧化成氧化鐵，剩余部分的硫酸亞鐵則轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗苡谒暮F化合物(如堿式硫酸鐵 Fe (OH) S04)，而除硫酸亞鐵外的其他可溶性金屬鹽(如硫酸鎂、硫酸錳等）的分解溫度較高， 在750-800°C下并未分解，仍然以可溶性金屬鹽的形式存在，通過水洗能夠很容易地將其去 除，然后再將溫度升至880-900°C進行第二煅燒則能夠?qū)⒉蝗苡谒暮F化合物完全分解 為氧化鐵，從而獲得了純度較高的氧化鐵，其非常適用于制備硬磁鐵材料。本發(fā)明提供的方 法實現(xiàn)了將綠礬變廢為寶的目的，解決了現(xiàn)有技術(shù)無法對大量綠礬進行有效處理的問題， 極具工業(yè)應(yīng)用前景。
[0010] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。

【具體實施方式】
[0011] 以下對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當理解的是，此處所描述的具體 實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0012] 本發(fā)明提供的用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法包括脫除綠礬中的結(jié)晶水，并將 脫除結(jié)晶水后的綠礬在750-800°C下進行第一煅燒，再將第一煅燒產(chǎn)物水洗以去除可溶性 金屬鹽，然后將水洗產(chǎn)物在880-90(TC下進行第二煅燒。
[0013] 需要說明的是，在本發(fā)明中，"去除可溶性金屬鹽"并不是指絕對去除，而是將可溶 性金屬鹽的含量降低至使得到的氧化鐵中的其他金屬氧化物雜質(zhì)的含量在硬磁材料的正 常含量范圍內(nèi)，在此不作贅述。
[0014] 本發(fā)明對所述綠礬的來源沒有特別地限定，從原料易得性以及有效解決硫酸法制 備鈦白粉副產(chǎn)綠礬所帶來的問題的角度出發(fā)，所述綠礬特別優(yōu)選為采用硫酸法制備鈦白粉 副產(chǎn)的綠礬。此外，由于采用硫酸法制備鈦白粉副產(chǎn)的綠礬中通常含有一定量的游離水，因 此，在將所述綠礬中的結(jié)晶水脫除之前，通常需要先將其中的游離水脫除。脫除游離水例如 可以在離心設(shè)備中進行。通常來說，采用硫酸法制備鈦白粉副產(chǎn)的綠礬中七水硫酸亞鐵的 含量為88-92重量％。
[0015] 本發(fā)明對脫除綠礬中結(jié)晶水的方式?jīng)]有特別地限定，可以先在低溫(如50-60°C) 條件下將綠礬中部分結(jié)晶水脫除，以轉(zhuǎn)變?yōu)橐凰蛩醽嗚F，然后再將溫度升高并在較高的 溫度(如300-350°C )下將一水硫酸亞鐵中的結(jié)晶水脫除，從而得到無水硫酸亞鐵。優(yōu)選地， 脫除結(jié)晶水的方式為先將綠礬在60-80°C下干燥1-5小時，再將溫度升至100-150°C干燥 1- 5小時，然后再將溫度升至300-350°C干燥1-5小時，采用這種程序升溫的方式能夠更好 地避免所述綠礬在干燥過程中出現(xiàn)的結(jié)垢、粘壁現(xiàn)象，從而使得干燥過程順利進行并提高 設(shè)備的生產(chǎn)效率。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明，如上所述，所述第一煅燒的溫度為750-800°C，且進行第一煅燒的目 的是為了使得脫硫結(jié)晶水后的綠礬轉(zhuǎn)化為氧化鐵和不溶于水的含鐵化合物。在此過程中， 所述第一煅燒的時間可以為1-2小時，優(yōu)選為1-1. 5小時。
[0017] 此外，如上所述，所述第二煅燒的溫度為880-900°C，且進行第二煅燒的目的是為 了使得上述不溶于水的含鐵化合物完全分解為氧化鐵。在此過程中，所述第二煅燒的時間 可以為1-2小時，優(yōu)選為1-1. 5小時。
[0018] 本發(fā)明對所述水洗的條件沒有特別地限定，只要將所述第一煅燒產(chǎn)物中的可溶 性金屬鹽去除即可，例如，所述水洗的條件包括水洗溫度可以為20-35 °C，水洗時間可以為 2- 3小時。此外，所述水洗的方式可以為淋洗、浸泡等，優(yōu)選采用浸泡的方式進行水洗。此 時，在浸泡完成之后，還需要將經(jīng)過浸泡之后的產(chǎn)物進行固液分離，并將得到的固相產(chǎn)物進 行第二煅燒。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明，在所述水洗過程中，水的用量可以根據(jù)第一煅燒產(chǎn)物的用量進行選 擇，例如，所述第一煅燒產(chǎn)物與水的重量比可以為0. 25-0. 5:1，優(yōu)選為0. 3-0. 4:1。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，通常來說，所述第一煅燒和第二煅燒過程所產(chǎn)生的氣體均含有S03和 S02，其會對環(huán)境造成污染，因此，為了充分利用資源并降低對環(huán)境的污染，本發(fā)明提供的用 于硬磁材料的氧化鐵的制備方法還包括將所述第一煅燒和/或第二煅燒產(chǎn)生的氣體用于 制備硫酸溶液。其中，具體制備方法可以采用現(xiàn)有的方法進行，例如，可以將所述第一煅燒 和/或第二煅燒產(chǎn)生的氣體直接通入水中以按傳統(tǒng)方法制備硫酸。具體操作為本領(lǐng)域技術(shù) 人員公知，在此不作贅述。
[0021] 以下將通過實施例對本發(fā)明進行詳細描述。
[0022] 以下實施例和對比例中，所述綠礬為硫酸法制備鈦白粉副產(chǎn)的綠礬，其中，以所述 綠礬的總重量為基準，七水硫酸亞鐵的含量為90重量％。
[0023] 以下實施例和對比例中，氧化鐵的粒徑通過商購自Nikon公司的型號為Eclipse E200的光學(xué)顯微鏡進行測定。
[0024] 實施例1
[0025] 該實施例用于說明本發(fā)明提供的用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法。
[0026] 將綠礬在離心機內(nèi)離心以脫除其中的游離水，并將得到的固體產(chǎn)物置于烘箱內(nèi)， 再依次在60°C、120°C和350°C下分別恒溫干燥1小時，脫除結(jié)晶水。然后再將脫除結(jié)晶水 后的產(chǎn)物置于箱式電阻爐內(nèi)中并將溫度升至750°C恒溫煅燒1小時，將煅燒過程中產(chǎn)生的 氣體(氣相色譜分析表明，氣體中含有S0 2:8. 12體積％、S03:9. 15體積％)按傳統(tǒng)方法制備 濃硫酸，并將得到的第一煅燒固體產(chǎn)物用溫度為20°C的水洗滌2. 5小時(第一煅燒固體產(chǎn) 物與水的重量比為0. 4:1)后過濾，再將水洗后得到的固體產(chǎn)物在880°C下煅燒1小時，得 到用于硬磁材料的氧化鐵T1，其成分為Fe20 3:98. 58重量％、Ti02:0 . 02重量％、Mg0:0. 02重 量 ％、Si02: 0· 02 重量 ％、K20〈100ppm、Na20〈200ppm、水溶鹽〈lOOppm，粒徑〈0· 5 微米，完全滿 足生產(chǎn)一般硬磁材料用氧化鐵的質(zhì)量要求。
[0027] 實施例2
[0028] 該實施例用于說明本發(fā)明提供的用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法。
[0029] 將綠礬在離心機內(nèi)離心以脫除其中的游離水，并將得到的固體產(chǎn)物置于烘箱內(nèi)， 再依次在8(rc、100°c和300°C下分別恒溫干燥2小時，脫除結(jié)晶水。然后再將脫除結(jié)晶水 后的產(chǎn)物置于箱式電阻爐內(nèi)中并將溫度升至800°C恒溫煅燒1. 5小時，將煅燒過程中產(chǎn)生 的氣體(氣相色譜分析表明，氣體中含有S02:8. 56體積％、S03:8. 37體積％)按傳統(tǒng)方法制備 濃硫酸，并將得到的第一煅燒固體產(chǎn)物用溫度為30°C的水洗滌2小時(第一煅燒固體產(chǎn)物 與水的重量比為0. 3:1)后過濾，再將水洗后得到的固體產(chǎn)物在900°C下煅燒1. 5小時，得 到用于硬磁材料的氧化鐵T2,其成分為Fe203:98. 72重量％、Ti02:0 . 02重量％、Mg0:0. 02重 量 ％、Si02: 0· 02 重量 ％、K20〈100ppm、Na20〈200ppm、水溶鹽〈lOOppm，粒徑〈0· 5 微米，完全滿 足生產(chǎn)一般硬磁材料用氧化鐵的質(zhì)量要求。
[0030] 實施例3
[0031] 該實施例用于說明本發(fā)明提供的用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法。
[0032] 將綠礬在離心機內(nèi)離心以脫除其中的游離水，并將得到的固體產(chǎn)物置于烘箱內(nèi)，
【權(quán)利要求】
1. 一種用于硬磁材料的氧化鐵的制備方法，該方法包括脫除綠礬中的結(jié)晶水，并將脫 除結(jié)晶水后的綠礬在750-800°C下進行第一煅燒，再將第一煅燒產(chǎn)物水洗以去除可溶性金 屬鹽，然后將水洗產(chǎn)物在880-90(TC下進行第二煅燒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，脫除結(jié)晶水的方式為先將綠礬在60-80°C下 干燥1-5小時，再將溫度升至100-150°C干燥1-5小時，然后再將溫度升至300-350°C干燥 1-5小時。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述第一煅燒的時間為1-2小時。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3中任意一項所述的制備方法，其中，所述第二煅燒的時間為1-2小 時。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述水洗的條件包括：水洗溫度為20-35°C， 水洗時間為2-3小時。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的制備方法，其中，在水洗過程中，所述第一煅燒產(chǎn)物與水 的重量比為0. 25-0. 5:1。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，所述綠礬為采用硫酸法制備鈦白粉副產(chǎn)的 綠研!。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其中，該方法還包括將所述第一煅燒和/或第二煅 燒產(chǎn)生的氣體用于制備硫酸溶液。
【文檔編號】C01G49/06GK104058463SQ201310528984
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2013年10月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月30日
【發(fā)明者】穆宏波, 穆天柱, 鄧斌, 趙三超, 閆蓓蕾, 朱福興, 彭衛(wèi)星 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司