[發明專利]一種利用酸再生脫硅泥餅制備納米四氧化三鐵的方法

有效

• 申請號: 201210359893.X
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102863030A
• 公開（公告）日: 2013-01-09
• 發明（設計）人: 付斌;張娜;李學嬌
• 申請（專利權）人: 上海應用技術學院
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;B82Y30/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種軟磁性材料的制備方法，具體是以冷軋鋼廠廢酸再利用后得到的工業廢棄物脫硅泥餅為原料制備納米四氧化三鐵的方法。

背景技術

納米四氧化三鐵是一種重要的尖晶石型鐵氧體，當其顆粒直徑小于某個臨界尺寸時，會產生超順磁性。這種材料在外界磁場下極易磁化，當外界磁場撤消時，極易發生退磁，是一種不會被永久磁化的軟磁材料。由于其特殊的磁學和電學性能，使得它在磁流體、磁記錄、醫藥靶材等領域有著廣泛的應用前景。

目前，用于制備納米四氧化三鐵的方法有共沉淀法、高溫分解法、微乳化法和溶膠－凝膠法等。其中化學共沉淀法是研究最為廣泛的方法，需要用到原始的Fe³⁺和Fe²⁺溶液的堿性溶液，步驟繁瑣，條件難以操控，顆粒難以控制易于團聚；高溫分解法主要是二茂鐵等鐵的金屬有機化合物作為原料，原料昂貴；溶膠－凝膠法以及微乳化法的工藝過程均需要考慮溫度、pH值以及添加乳化劑對納米四氧化三鐵的影響，且鐵源也主要為純凈的Fe²⁺和Fe³⁺，成本較高。因此，尋找一種成本低廉的鐵源是制備納米四氧化三鐵亟待解決的問題。

冷軋鋼廠產出的脫硅泥餅，作為一種工業廢棄物，經過壓濾機壓制之后，脫硅泥餅呈塊狀，黃紅色，干干燥后，總鐵含量在60－70%左右。由于泥餅是通過氫氧化鐵膠體的絮凝生成，其蓬松度高，顆粒細度好，均勻性好，是一種制備納米材料的良好原料。同時，一個大型冷軋鋼廠每年產出萬噸的脫硅泥餅，通常脫硅泥餅都被作為廢棄物填海處理，如何開發并利用脫硅泥餅已成為鋼廠資源綜合利用的一個重要課題。

發明內容

本發明的目的是提供了一種利用酸再生脫硅泥餅制備納米四氧化三鐵的方法，即以酸再生脫硅泥餅作為鐵源，通過酸溶、還原、氧化，制備納米四氧化三鐵。該利用酸再生脫硅泥餅制備納米四氧化三鐵的方法，即達到環境污染綜合治理的目的、解決資源回收再利用的問題。

本發明的技術方案

一種利用酸再生脫硅泥餅制備納米四氧化三鐵的方法，即首先，將脫硅泥餅加水加熱打漿，形成分散性較好的脫硅泥漿，所述的脫硅泥餅為鋼廠利用酸再生除硅過程中產生的脫硅泥餅，其含水量為44～62%；

然后，在所得的脫硅泥漿中加入再生酸，加熱攪拌均勻并反應2h后，再加入薄鐵邊料，繼續加熱至80－90℃實現脫硅泥餅的酸溶和還原，過濾、水洗、用氨水調節pH=4，得到的濾液為氯化亞鐵濁液；

上述的脫硅泥漿、再生酸和薄鐵邊料的用量，即按脫硅泥漿中所含的脫硅泥餅：再生酸：薄鐵邊料為1g：2ml:0.5-1g計算；

進一步，加入脂肪胺進行氧化反應后，經離心、用丙酮和乙醇洗滌、真空干燥得到納米四氧化三鐵粗產品；

所述的脂肪胺為三乙胺、正丁胺、十二胺或正十八胺等，所加入的脂肪胺的量按其與氯化亞鐵濁液中所用的脫硅泥餅的質量比，即脂肪胺：脫硅泥餅為1.5－4.5：1；

最后，將納米四氧化三鐵粗產品超聲分散在水中，通過磁性吸引分離后，即得到納米四氧化三鐵。

上述的一種利用酸再生脫硅泥餅制備納米四氧化三鐵的方法，具體包括如下步驟：

（1）將塊狀脫硅泥餅中加水，并在80－90℃加熱情況下打漿，最后形成分散性較好的脫硅泥漿；

控制脫硅泥餅與水的質量比，即脫硅泥餅：水為1－3：5；?

（2）將再生酸加入到步驟（1）得到的脫硅泥漿中，并投入薄鐵邊料，加熱至80－90℃，實現脫硅泥餅的酸溶和還原，過濾、用水洗、用氨水調節pH=4，得到的濾液為氯化亞鐵濁液；

（3）步驟（2）得到的氯化亞鐵濁液，加入原脫硅泥餅質量1.5－4.5倍的脂肪胺，在85℃下保持12h后，經過離心、丙酮和乙醇洗滌后，在60－90℃的真空干燥箱內干燥12h后，得到納米四氧化三鐵粗產品；

（4）將步驟（3）得到納米四氧化三鐵粗產品，超聲分散在水中，通過磁性吸引分離進一步純化四氧化三鐵，最后得到軟磁性納米四氧化三鐵。

本發明的有益效果

本發明提出一種利用酸再生脫硅泥餅制備納米四氧化三鐵的方法，由于采用了溶解反應以及氧化水熱反應，利用工業廢棄物脫硅泥餅制備出納米四氧化三鐵軟磁性材料，顆粒度分散性均勻，易于充磁，也易于退磁；能較好地從泥餅中分離出來。同時，實現了工業廢棄物脫硅泥餅的回收再利用，減少環境污染。

附圖說明

圖1、本發明實施例1中所得的納米四氧化三鐵的XRD圖；

圖2、?本發明實施例1中所得的納米四氧化三鐵的磁滯回歸線。