錳鋅鐵氧體廢料制備功率型錳鋅鐵氧體研究.pdf

1、錳鋅鐵氧體是國民經(jīng)濟(jì)中一種重要的基礎(chǔ)功能陶瓷材料，因其具有高磁導(dǎo)率、高飽和磁場強(qiáng)度、高電阻率和低功率損耗等優(yōu)良特性，廣泛應(yīng)用于變壓器、磁記錄磁頭、信息儲(chǔ)存系統(tǒng)等。隨著現(xiàn)代電子和通訊行業(yè)的迅猛發(fā)展，國內(nèi)對(duì)錳鋅鐵氧體的需求量已超過30萬噸/年。在錳鋅鐵氧體材料的制備和加工過程中，不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量廢料。國內(nèi)對(duì)這些廢料的處理方式是填埋、焚燒，或者簡單的堆存。由于錳鋅鐵氧體中含有大量的有價(jià)金屬Fe、 Mn和Zn，從環(huán)境和資源的角度開展錳鋅鐵氧

2、體廢料資源化利用的研究尤顯迫切和意義重大。本課題以錳鋅功率鐵氧體磨削廢料為原料，結(jié)合濕法冶金技術(shù)和陶瓷法燒結(jié)工藝，制備出功率錳鋅鐵氧體磁環(huán)。主要研究內(nèi)容和研究結(jié)果如下:
　　 通過“負(fù)離子配位多面體生長基元”模型理論的研究，確定了晶體生長體系中有利生長基元為Zn(OH)42-、Mn(OH)42-和Fe(OH)4-·2H2O，并通經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了理論分析的結(jié)果。采用單因素實(shí)驗(yàn)研究方法，研究了錳鋅鐵氧體廢料硫酸浸出液的共沉淀、沸騰-回流

3、相轉(zhuǎn)化和酸洗除雜凈化等濕化學(xué)過程的工藝條件。套用優(yōu)化的錳鋅鐵氧體廢料硫酸浸出工藝條件，F(xiàn)e、Mn和Zn的浸出率均達(dá)到98.0％。在攪拌速度300 r/min和沉淀時(shí)間1.5 h的條件下，確定共沉淀過程的優(yōu)化工藝:NaOH共沉淀劑、反加工藝和終點(diǎn)pH為10.0-13.0，F(xiàn)e、Mn和Zn的共沉淀率分別達(dá)到98.3％、95.9％和95.4％。研究和確定了沸騰-回流相轉(zhuǎn)化過程的工藝條件:強(qiáng)堿性體系pH＞13.0、反應(yīng)時(shí)間3.0 h和直接加熱，

4、綜合實(shí)驗(yàn)所得粉料的主成分Fe、Mn和Zn含量分別為48.01％、16.14％和6.23％，XRD和FT-IR表征粉料結(jié)果顯示沸騰-回流相轉(zhuǎn)化產(chǎn)物的相轉(zhuǎn)化程度高，晶化程度較好。研究了單元酸和混合酸對(duì)沸騰-回流相轉(zhuǎn)化所得錳鋅鐵氧體粉料的精制除雜效果，研究結(jié)果表明，采用0.5％ HNO3+1.0％ HAc的酸洗除雜條件下制備的錳鋅鐵氧體粉料雜質(zhì)含量低，其中，SiO20.0092％、CaO0.007％、Al2O30.012％和MgO0.005％

5、，與日本JFE公司高純氧化鐵粉料的雜質(zhì)含量相當(dāng)。
　　 以濕化學(xué)法制備的錳鋅鐵氧體粉料為原料，經(jīng)陶瓷法工藝過程制備出錳鋅功率鐵氧體磁環(huán)。在摻雜組合及摻入量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）為CaCO30.02％、ZrO20.02％、V2O50.02％和Nb2O50.02％的基礎(chǔ)上，主要研究了粉料預(yù)燒、球磨時(shí)間、燒結(jié)溫度和氣氛等條件對(duì)錳鋅鐵氧體材料微觀結(jié)構(gòu)和磁性能的影響規(guī)律，確定了優(yōu)化的工藝條件為預(yù)燒溫度900℃、球磨時(shí)間7.0 h、燒結(jié)溫度1300℃