[發(fā)明專利]一種原位強(qiáng)化尖晶石型復(fù)合鐵酸鹽材料制備的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911081314.8
• 申請(qǐng)日: 2019-11-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110642298B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉兵兵;韓桂洪;黃艷芳;楊淑珍;蘇勝鵬;王文娟;薛毓斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號(hào): C01G49/00
• 分類號(hào): C01G49/00;H01F1/36
• 代理公司: 長(zhǎng)沙市融智專利事務(wù)所(普通合伙) 43114
• 代理人: 張偉;魏娟

本發(fā)明公開(kāi)了一種原位強(qiáng)化尖晶石型復(fù)合鐵酸鹽材料制備的方法，該方法是將含錳物料、含鐵物料、含鋅物料、含鈷物料及含銅物料細(xì)磨、配料，進(jìn)行一段焙燒、冷卻，一段焙燒物料經(jīng)過(guò)磨細(xì)后再配加硅質(zhì)添加劑進(jìn)行二段焙燒，調(diào)控焙燒過(guò)程中的物相組成和元素遷移，得到物相重構(gòu)后的焙燒物料；第二段焙燒物料經(jīng)過(guò)兩段細(xì)磨磁選，即得晶格純凈、雜質(zhì)含量低、具有良好磁性能的尖晶石型復(fù)合鐵酸鹽材料，該方法特別適用于多種有價(jià)金屬組分緊密共生的物料來(lái)制備多組元復(fù)合鐵酸鹽粉末材料。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種原位強(qiáng)化尖晶石型復(fù)合鐵酸鹽材料制備的方法，具體涉及一種利用含錳、鐵、鋅、鈷、銅的礦物原料配加少量廉價(jià)的硅質(zhì)添加劑進(jìn)行焙燒，實(shí)現(xiàn)低品質(zhì)有價(jià)金屬資源中有價(jià)組元定向轉(zhuǎn)化和同步回收，同時(shí)制備出性能優(yōu)良的軟磁材料的方法，屬于低品質(zhì)礦物原料高值化加工技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

尖晶石型復(fù)合鐵酸鹽是由兩種或兩種以上的金屬氧化物形成的金屬?gòu)?fù)合鐵酸鹽，復(fù)合鐵酸鹽的分子式為AB₂O₄，其中A為二價(jià)金屬，B為三價(jià)金屬。尖晶石型復(fù)合鐵酸鹽具有良好的吸波、催化、磁學(xué)、吸附性能等性能，廣泛應(yīng)用于電子工業(yè)、精細(xì)化工、環(huán)保等領(lǐng)域，是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的基礎(chǔ)性材料。在電子工業(yè)領(lǐng)域，作為軟磁材料可以用作各種電感元件，如濾波器磁芯、變壓器磁芯、無(wú)線電磁芯、磁記錄元件，以及磁帶錄音和錄像磁頭等；在精細(xì)化工領(lǐng)域，可以用作熱化學(xué)循環(huán)分解水制氫、CO₂能源化轉(zhuǎn)化等；在環(huán)保領(lǐng)域，可以用作工業(yè)廢水中重金屬離子和有機(jī)污染物的高效磁性吸附劑等。

復(fù)合鐵酸鹽按照制備過(guò)程是否有溶液參與，其制備方法可分為濕法合成和固相反應(yīng)法兩大類。濕法合成是在相對(duì)較低的溫度下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)得到尺寸較小的尖晶石型鐵酸鹽的方法。濕法合成方法的基本原理是選擇一種或多種合適的可溶性金屬鹽類按所制備的材料的化學(xué)計(jì)量比配制成溶液，再選擇一種合適的沉淀劑或用蒸發(fā)、升華或水解等方法使金屬離子均勻沉淀或結(jié)晶，再將沉淀或結(jié)晶物焙燒脫水、致密化得到超微粉末。根據(jù)反應(yīng)原理、反應(yīng)設(shè)備分類，常用的濕法合成法主要包括共沉淀法，水/溶劑熱法，溶液—凝膠法等。濕法合成尖晶石型復(fù)合鐵酸鹽需先用化學(xué)試劑經(jīng)過(guò)一系列的化學(xué)反應(yīng)(溫度、壓力、微波輔助)合成鐵酸鹽前驅(qū)體，然后經(jīng)過(guò)焙燒脫水脫羥基，獲得復(fù)合鐵酸鹽；所獲得的產(chǎn)品多為納米級(jí)別，比表面積大，反應(yīng)活性高。但是，此類方法最大的問(wèn)題為反應(yīng)物的濃度極稀，反應(yīng)緩慢，晶粒生成速度慢，工序流程長(zhǎng)，產(chǎn)量小，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。

固相反應(yīng)法又稱陶瓷法，是目前合成鐵酸鹽功能材料最主要的方法，與濕法合成工藝相比，固相反應(yīng)法合成鐵酸鹽過(guò)程中不需要使用液體溶劑，具有高選擇性、高效率、高產(chǎn)率、配料精準(zhǔn)、工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。固相反應(yīng)法一般是將金屬或金屬鹽或金屬氧化物按照化學(xué)計(jì)量比配料、混勻和研磨后進(jìn)行焙燒發(fā)生固相反應(yīng)，可直接或焙燒產(chǎn)品再研磨獲得超微粉體的一種制備方法。固相反應(yīng)法合成尖晶石型鐵酸錳，常選取純度高、雜質(zhì)少、粒度細(xì)和高活性的錳氧化物、碳酸錳和鐵氧化物為原料，其制備過(guò)程主要包括配料、球磨活化、造粒、固相燒結(jié)、冷卻等工序。固相反應(yīng)法雖是目前生產(chǎn)上應(yīng)用的主要方法，然而工業(yè)生產(chǎn)要求使用純度高、雜質(zhì)少的錳、鐵氧化物為原料，原料成本高、其來(lái)源也受到限制。因此，研究開(kāi)發(fā)直接利用氧化礦物原料經(jīng)固相反應(yīng)法高效制備復(fù)合鐵酸鹽技術(shù)對(duì)鐵酸鹽功能材料的可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。