專(zhuān)利名稱(chēng)：用副產(chǎn)亞鐵鹽制備高純磁性磁氧化鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于制備高純磁性氧化鐵工藝60年代初，鐵氧體是以分析純錳、鋅、鐵的硫酸鹽為原料混合后在900℃煅燒制得。用這種方法制得的鐵氧體成本高，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。與此同時(shí)，氧化鐵廠研制一種“高磁導(dǎo)率氧化鐵”，它以草酸作沉淀劑，因成本過(guò)高，都先后被淘汰。
1970年M.J.Ruther首次發(fā)表“用于鐵氧化體的噴霧焙燒氧化鐵”。此法的特點(diǎn)是以軋鋼時(shí)的酸洗液為原料，在高溫噴霧焙燒而得，產(chǎn)品價(jià)廉。其缺點(diǎn)是產(chǎn)品雜質(zhì)如SiO2含量高，設(shè)備材質(zhì)要求高，技術(shù)難度大，國(guó)外有許多魯氏氧化鐵廠，但能生產(chǎn)SiO2含量低，理化性能好的氧化鐵廠只有極少數(shù)。國(guó)內(nèi)如寶鋼、鞍鋼、武鋼都先后引進(jìn)魯氏氧化鐵制備技術(shù)，但還不能生產(chǎn)出高質(zhì)量的氧化鐵。
70年代后期，重慶新華化工廠用化學(xué)合成法先后開(kāi)發(fā)了205、206氧化鐵，海安磁性材料廠也試制成功了同等水平的氧化鐵D-99。89年4月化工日?qǐng)?bào)報(bào)導(dǎo)，常熟鐵紅廠也研制了高純磁性氧化鐵，一般廠家使用的亞鐵鹽原料是鐵皮與硫酸進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)制得的，加上除雜凈化，工藝繁瑣，成本較高，其數(shù)量和質(zhì)量都不能滿足電子工業(yè)發(fā)展的要求。本發(fā)明針對(duì)上述不足，提出了利用廢付亞鐵鹽制備高純磁性氧化鐵的工藝，從而解決了此問(wèn)題。
圖一為付產(chǎn)亞鐵鹽制備高純磁性氧化鐵工藝流程示意圖。

圖1中，1為溶解、凈化，2為過(guò)濾，3為中和，氧化，4為濾洗，5為烘干、煅燒，6為碳酸氫銨溶液，7為壓縮空氣，8為付產(chǎn)亞鐵鹽，9為氨水，10為壓縮空氣。
利用亞鐵鹽制備鐵氧體用的高純磁性氧化鐵的工藝是由亞鐵鹽的溶解、凈化1、過(guò)濾2、中和、氧化3、濾洗4、煅燒5工序組成其技術(shù)解決方案是制備亞鐵鹽溶液，加熱，攪拌使亞鐵鹽溶解，通過(guò)先凈化，后中和過(guò)程中控制亞鐵鹽溶液的不同溫度和PH值，通入不同流量的壓縮空氣使其氧化，控制氧化時(shí)間，用去離子水洗滌中和氧化后的沉淀物，控制沉淀物的烘干和煅燒溫度。
按鐵的重量和去離子水的體積之比為80-95(公斤)∶1(立方米)制備亞鐵鹽溶液，將亞鐵鹽溶液升溫30-85℃后，在不斷攪拌下，加入25-28%的氨水，調(diào)節(jié)該溶液的PH值為4.0-6.5，利用化學(xué)共沉淀原理，在加氨水的同時(shí)，以10-50升/分的空氣流量通入壓縮空氣氧化0.5-3小時(shí)，氧化后溶液終點(diǎn)的PH值在3.5-5.0之間，使其產(chǎn)生微量的FeOOH，除去亞鐵鹽溶液中可溶性的鈦、錳等金屬雜質(zhì)，然后將溶液冷卻，靜置6-20小時(shí)，用虹吸抽取上面清液移至貯槽中備用。過(guò)濾其底部剩下的渾濁液，除去殘?jiān)?，其濾液返回使用。凈化工序中利用的化學(xué)共沉淀原理的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理如下1.固溶體的形成
2.吸留作用Fe+3在沉淀時(shí)，形成六個(gè)O-2、OH-1、H2O位的八面體，通過(guò)八面體頂點(diǎn)聚合成海綿狀的聚合物，聚合物中存在各種大小空間，可吸入不通M+n而形成穩(wěn)定的物質(zhì)。
3.共沉淀物的形成
進(jìn)行中和前，按凈化后的亞鐵鹽溶液與碳酸氫銨溶液等當(dāng)量數(shù)相作用進(jìn)行化學(xué)計(jì)量，中和方法根據(jù)要求選擇酸式堿單流、堿式酸單流、并流法中的一種方法。其中和方法是在1立方米的中和槽中，加入滴在濾紙上瞬時(shí)無(wú)黃褐色斑點(diǎn)出現(xiàn)的純凈的亞鐵鹽溶液450-550升，加熱到30-60℃，并不斷攪拌，加入飽和碳酸氫銨溶液緩慢地進(jìn)行中和，飽和碳酸氫銨溶液的用量應(yīng)比純凈亞鐵鹽溶液按等當(dāng)量數(shù)相作用進(jìn)行化學(xué)計(jì)量多加1-3%，控制中和反應(yīng)的最終PH值在6.5-7.0的范圍內(nèi)，然后繼續(xù)攪拌中和后的溶液0.5-2小時(shí)，迅速升溫至80-90℃，再以30-100升/分的流速在中和加熱后的溶液中通入壓縮空氣15-30分鐘，以產(chǎn)生部分球狀晶核，促進(jìn)煅燒時(shí)粒子的球化過(guò)程，然后進(jìn)行過(guò)濾，用電阻率為20-50萬(wàn)歐的去離子水對(duì)沉淀物進(jìn)行充分洗滌，直至洗滌水及沉淀物中無(wú)SO-24存在為止。
將洗凈后的沉淀物放入不銹鋼盤(pán)中，在110℃-120℃的溫度范圍烘干2-3小時(shí)，再送入回轉(zhuǎn)窯中煅燒，在600-700℃的高溫區(qū)，煅燒2-3小時(shí)，即得帶紫紅色，流動(dòng)性好的高純磁性氧化鐵產(chǎn)品。
當(dāng)采用鋼廠酸洗廢液為原料時(shí)，因其游離酸多，應(yīng)加入鐵皮進(jìn)行反應(yīng)，當(dāng)溶液的PH≤3時(shí)，利用上述工藝過(guò)程處理，也可直接利用鋼廠酸洗廢液經(jīng)重結(jié)晶制得的亞鐵鹽為原料。
以鈦白付產(chǎn)亞鐵鹽制備鐵氧體用的高純磁性氧化鐵予以詳細(xì)說(shuō)明
在盛有1立方米的去離子水的容器中，加入550-620公斤鈦白付產(chǎn)亞鐵鹽，在30-40℃下攪拌使其溶解，用25-28%的氨水調(diào)節(jié)該溶液的PH值到5.5-6.5，按10-50升/分的空氣流量通入壓縮空氣氧化1-2小時(shí)，氧化后亞鐵鹽溶液的PH值在4-5之間，冷卻靜置8-12小時(shí)，用虹吸抽取上面清液，轉(zhuǎn)移至貯槽中備用。過(guò)濾其底部剩下的渾濁液，除去殘?jiān)?，濾液返回使用。凈化后的亞鐵鹽溶液，經(jīng)化學(xué)分析鑒定，無(wú)鈦、錳等可溶性雜質(zhì)，溶液清澈透明，滴在濾紙上立刻觀查，應(yīng)無(wú)黃褐色斑點(diǎn)，鐵損≤4克/升。
在1立方米的中和槽中，加入凈化后的亞鐵鹽溶液500升，在攪拌下，升溫到40-50℃，加入飽和的碳酸輕銨溶液緩緩進(jìn)行中和，其用量應(yīng)比純凈亞鐵鹽按等當(dāng)量數(shù)相作用進(jìn)行化學(xué)計(jì)量多加1-3%，控制中和反應(yīng)的終點(diǎn)PH值在6.5-7.0，繼續(xù)攪拌1-2小時(shí)，迅速升溫到80-90℃，以100升/分的空氣流量通入壓縮空氣進(jìn)行氧化15-30分鐘，然后過(guò)濾，用去離子水充分洗滌，濾液及沉淀中應(yīng)無(wú)SO-24存在。母液中殘余鐵≤2-3克/升。
把洗凈后的沉淀，放入不銹鋼盤(pán)中，在110-120℃下烘干2-3小時(shí)，除去吸附水。
將烘干后的沉淀物，送入回轉(zhuǎn)窯中煅燒，物料在600-700℃的高溫區(qū)煅燒停留時(shí)間2-3小時(shí)。煅燒后的產(chǎn)品外觀為紫紅色，流動(dòng)性好的磁性氧化鐵。
本發(fā)明以付產(chǎn)亞鐵鹽為原料，基于化學(xué)共沉淀原理除去原料中帶入的鈦、錳……等金屬雜質(zhì)，凈化后得到的亞鐵鹽溶液經(jīng)測(cè)定無(wú)鈦、錳等離子存在，證明雜質(zhì)除去率接近100%。在中和工序中，控制適當(dāng)溫度和PH值，通入壓縮空氣氧化，以產(chǎn)生部分球狀晶核，起到煅燒晶種作用，促進(jìn)了粒子的球化，保證了產(chǎn)品粒度均勻，流動(dòng)性好，呈園球狀，物理性能憂于同類(lèi)產(chǎn)品，產(chǎn)品純度氧化鐵含量達(dá)99.0-99.5%。
在工藝的全過(guò)程中，省去了原工藝生產(chǎn)高純氧化鐵，采用冷凍重結(jié)晶提純工藝過(guò)程以及煅燒后產(chǎn)品再次用去離子水清洗除雜，再烘干等繁瑣工序，縮短生產(chǎn)周期30小時(shí)以上。該工藝不僅適用鈦白付產(chǎn)亞鐵鹽生產(chǎn)高純磁性氧化鐵，也適用于氯堿廠付產(chǎn)亞鐵鹽和鋼廠洗廢液的綜合利用。
權(quán)利要求
1.用付產(chǎn)亞鐵鹽生產(chǎn)高純磁性氧化鐵的工藝是由亞鐵鹽的溶解、凈化1，過(guò)濾2，中和氧化3，濾洗4，烘干，鍛燒5組成；其特征在于按鐵的重量與去離子水的體積之比為80-95(公斤)1(立方米)制備亞鐵鹽溶液，將亞鐵鹽溶液升溫到30-85℃，通過(guò)先凈化，后中T 過(guò)程中控制亞鐵鹽溶液的不同溫度和PH值，通入不同流量的壓縮空氣使其氧化，控制氧化時(shí)間，用電阻率為20-50萬(wàn)歐的去離子水洗滌中和氧化后的沉淀物，控制烘干和煅燒溫度，而制得高溫純磁性氧化鐵。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的亞鐵鹽溶液凈化，其特征在于將溶解后的亞鐵鹽溶液在不斷攪拌下，加入25-28%的氨水調(diào)節(jié)亞鐵鹽溶液PH值為4.0-6.5，同時(shí)通入流量為10-50升/分的壓縮空氣氧化0.5-3小時(shí)，氧化后溶液終點(diǎn)的PH值在3.5-5.0之間，將溶液冷卻，靜置6-20小時(shí)，抽取溶解池上面清液，用過(guò)濾法除去溶解池底部渾濁液中的殘?jiān)?，?duì)凈化后合格的亞鐵鹽溶液進(jìn)行中和氧化。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的凈化后合格的亞鐵鹽溶液中和氧化，其特征在于1立方米的中和槽中，加入滴在濾紙的瞬時(shí)間無(wú)黃褐色斑點(diǎn)出現(xiàn)的純凈亞鐵鹽溶液450-550升，加熱到30-60℃，在不斷攪拌下，用飽和碳酸氫氨溶液緩慢地進(jìn)行中和，其用量應(yīng)比純凈亞鐵溶液按等當(dāng)量數(shù)相作用進(jìn)行化學(xué)計(jì)量要多加1-3%，控制中和反應(yīng)的最終PH值為6.5-7.0，繼續(xù)攪拌中和后的溶液0.5-2.0小時(shí)，迅速升溫至80-90℃，以30-100升/分的流量通入壓縮空氣氧化15-30分鐘后，過(guò)濾，用去離子水洗滌沉淀物，洗至沉淀物中無(wú)SO-24存在，然后烘干，煅燒。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的對(duì)洗凈后沉淀物進(jìn)行烘干、煅燒，其特征在于烘干溫度為110-120℃，烘干時(shí)間為2-3小時(shí)后，送入回轉(zhuǎn)窯中，在600-700℃的高溫區(qū)煅燒2-3小時(shí)出窯。
全文摘要
用副產(chǎn)亞鐵鹽生產(chǎn)高純磁性氧化鐵的工藝是按比例配制亞鐵鹽溶液，在攪拌、加熱下，通過(guò)先凈化，后中和過(guò)程中控制亞鐵鹽溶液的不同溫度和pH值，通入不同流量的壓縮空氣進(jìn)行氧化，控制氧化時(shí)間，用去離子水洗滌中和氧化后的沉淀物，控制其烘干和煅燒溫度而制得了純度高、粒度均勻、呈圓球狀、流動(dòng)性好、物理性能好的高純磁性氧化鐵。該工藝不僅適用鈦白副產(chǎn)亞鐵鹽生產(chǎn)高純磁性氧化鐵，也適用于氯堿鹽廠副產(chǎn)亞鐵堿和鋼廠酸洗廢液的綜合利用。
文檔編號(hào)H01F1/10GK1049142SQ89105940
公開(kāi)日1991年2月13日 申請(qǐng)日期1989年7月31日 優(yōu)先權(quán)日1989年7月31日
發(fā)明者張啟超, 鐘淑蓮 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)