提高金屬防輻射性的海洋沉澱工藝及鐵基混合物的製作方法
2023-05-02 14:11:41 1
專利名稱：提高金屬防輻射性的海洋沉澱工藝及鐵基混合物的製作方法
技術領域：
本發明涉及通過洋流靜壓和重金屬吸附提高金屬基磁性和導電性的技術，尤其涉及提高金屬防輻射性的海洋沉澱工藝及該工藝製成的鐵基混合物。
背景技術：
防輻射主要是通過導電纖維在電磁輻射的作用下產生感應電流，而該感應電流產生電磁波， 抵抗輻射源，進而阻止輻射透入導電纖維層。現有技術的納米銀纖維在電磁輻射的作用下產生的感應電流是有限的，而且這種銀纖維易氧化，氧化後的銀纖維的防輻射性能逐漸降低。因此，有必要研究其他方案來代替納米銀纖維。《多核過渡金屬配合物的磁性研究》和《多核金屬及金屬自由基配合物分子磁性的理論研究》中指出，多核金屬可以表現出鐵磁性。這種多核金屬與金屬自由基的配合可以提高綜合的鐵磁性，增強對電磁的敏感。現有技術的金屬富集技術給了我們一些啟示，這些技術方案可以實現多核金屬、金屬自由基的富集和改性。例如，CN200910130485.5公開了一種重金屬的吸附劑，該吸附劑是指硫碳納米複合材料吸附劑，這種吸附劑可以提高從液相和氣相中吸附重金屬的速度。現有技術也提供了一些以重金屬為基體的吸附劑，如阿爾培特.A.菲爾海利提供的US2004039706的那種金屬氧化物吸附劑。該案以鎂鋁氧化物為吸附劑，吸附環境中的S0x、N0x等物質。該案告訴我們金屬氧化物可以成為活性碳，成為氣體的吸附劑。從富集有色金屬離子的海洋中吸附有色金屬的工藝也是已知的，例如專利CN200510134512.8的那種提取深海中的多金屬結核的工藝。該工藝指出，溼法還原多金屬結核是可以實現的。此外，CN200710305935.0公開了金屬吸附裝置，在這種金屬吸附裝置的入口通入金屬流體，該裝置中的非晶質矽吸附流體中的金屬。該案啟示我們非晶體對金屬吸附的作用。冷卻靜壓對金屬物理性質的影響已被初略研究，例如《金屬粉末冷等靜壓下緻密化過程的分析》。雖然現有技術公開了一些在流體中吸附金屬的工藝，但是流體本身對吸附劑的影響是未知的，有必要對此作細緻的研究，以獲得防輻射效果更佳的金屬纖維。
發明內容
本發明提出一種提高金屬防輻射性的海洋沉澱工藝，解決了現有技術中銀纖維防輻射的缺陷。本發明的技術方案是這樣實現的:一種提高金屬防輻射性的海洋沉澱工藝，其特徵在於包括以下步驟:鐵基表面處理將原料熔化，製成熔融粘稠液，保持溫度900°C至1200°C ；
保持工作環境的含氧量在0.1%以下，將鐵加入熔融粘稠液；逐漸冷卻抽出，每隔5mm，環境溫度降低不大於10°C ；將粘附了所述粘桐液的鐵基抽出，逐漸刮去粘桐液，使得粘桐液包裹所述鐵基，最終製成由非晶體保護膜和鐵基組成的吸附劑；其中，所述原料由氧化鈉、氧化鋁、氧化矽、氧化鎂、氧化鈣以及氧化硼組成，按質量百分為氧化鈉:氧化招:氧化娃:氧化鎂:氧化1丐:氧化硼=1:1.3-1.8:3-4.6:1.6-2:0.8_2.1:0.2_0.5，所述鐵基的純度不小於99%，該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 ^ 401,所述非晶體保護膜的厚度H滿足:S/H2彡251，沉澱吸附將吸附劑置於離地表在300m以下的區域，靜置2至5年；混合物的提煉取出吸附劑，在1100°C至1400°C條件下熔化，過濾得到沉澱，將沉澱還原得到鐵
基混合物。在本發明的這種深海沉澱工藝中，在混合物的提煉步驟中，過濾得到的沉澱研磨成顆粒在0.1mm以下，其中50%以上小於0.027mm,將研磨後的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為18-40:1，控制溫度250C -65°C`，時間30min_50min，得到沉澱，用氯化銨溶液清洗沉澱，清洗液中，銨的濃度在10_13g/l，氯離子的濃度在10-17g/l，熔化沉澱，熔化溫度在1535°C -1700°C，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。在本發明的這種深海沉澱工藝中，所述製造非晶體保護膜的各成分滿足:按質量百分，氧化鈉:氧化招:氧化娃:氧化鎂:氧化隹丐:氧化硼=1:1.6:4.0:1.7:1.6:0.33。在本發明的這種深海沉澱工藝中，該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 >1013。在本發明的這種深海沉澱工藝中，所述非晶體保護膜的厚度H滿足:S/H2 ^ 827，且 H > 10mnin在本發明的這種金屬的深海沉澱工藝中，將吸附劑置於離地表在800m以下的區
域，靜置4年。在本發明的這種深海沉澱工藝中，所述鐵基為球墨鑄鐵。一種防輻射的鐵基混合物，其特徵在於包括:鐵、鍺、錫、鉛以及鎳，按重量份數，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺:錫 鉛:鎳=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，該混合物的密度不小於8.lg/cm3ο在本發明的這種鐵基混合物中，該鐵基混合物由鐵、錯、錫、鉛、鎮、銅、鑽組成，按重量份數，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.4%-0.6%，碳、氮之和為0.2%-0.3%，餘量的銅、鈷。實施本發明的這種提高金屬防輻射性的海洋沉澱工藝以及鐵基混合物具有以下有益效果:鐵基作為基體，承受深海靜壓，改善物理性質。非晶體保護膜性質穩定，保護鐵基不受腐蝕，並用於吸附多核金屬。在預定溫度下，保護膜軟化，而改性後的鐵基和多核金屬得以保存。混合鐵基和多核金屬，得到金屬纖維。本發明的這種鐵基混合物的含有多種金屬，具有良好的導電性和鐵磁性，提高了對電磁輻射的防護。
為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本發明的鐵基混合物防輻射的示意圖；圖2為本發明的深海沉澱工藝的流程圖；圖3為鐵基深海沉澱過程的不意圖；圖4展示了擱置時間與金屬含量的比例的近似曲線；圖5展示了鐵基的含量與防輻射效果的關係；圖6展示了 K值與防輻射效果的關係。
具體實施例方式下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。本發明的這種防 輻射的鐵基混合物，由鐵、鍺、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成，按重量份數，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.4%-0.6%，碳、氮之和為
0.2%-0.3%，餘量的銅、鈷。所述鍺:錫 鉛:鎳=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，該混合物的密度不小於8.lg/cm3。如圖1所示，鐵基混合物製成的金屬纖維網格的防輻射原理，纖維11間產生感應電流，進而產生感應電場，抵抗輻射源12的高頻輻射13。圖3顯示了多核金屬31在非晶體保護膜32上吸附的示意圖，保護膜覆蓋32在鐵基33上。這種，鐵基混合物製成的金屬纖維網格具有較好的防輻射效果，相對於不鏽鋼纖維，屏蔽範圍內的電場強度降低40%，相對於納米銀纖維，電場強度降低18%左右。鐵基的含量與防輻射效果的關係，如圖5。參照圖2，對本發明的這種海洋沉澱工藝的不同步驟，可以細述，以便在實際使用過程中獲得較佳的使用效果。在製備吸附劑的原料中，氧化硼的含量有利於提高熱膨脹係數，以便保護膜在逐漸冷卻後貼附在鐵基上。但是氧化硼容易揮發、腐蝕，甚至產生有毒氣體。所以本發明將氧化硼限定在氧化鈉的0.2-0.5倍。原料中的其他金屬元素在與還原態的氯結合時表現出較好的親水性。這些氧化金屬的組成構成非晶體態的組合物，可以用於吸附多核金屬，並且具有較好的常態穩定性。越高的溫度，原料流動性越大，但是高溫不利於鐵基球墨體的存在，因此選擇溫度900°C至1200°C，在設備加工時間允許的情況下，優選930°C。冷卻速度越慢，越利於保護膜的成型，在本發明中，每隔5mm，環境溫度降低不大於10°C。刮去非晶體的方式可以是機械式的，與環境溫度的降低同時進行。
由於保護膜主要吸附作用，所以表面積較大是有利的，在本發明中，限定非晶體保護膜的厚度H滿足:S/H2 ^ 251，更優的:S/H2 ^ 827。另一方面，厚度過小不利於對鐵基的保護和對多核金屬的富集，因此H彡10mm。鐵基的純度不小於99%，較佳的，以球墨鑄鐵的形態存在。該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 ^ 401，更優的:S3/V2 >> 1013。薄板狀的鐵基的表面積可以做大很大，而體積卻很小，限制K=S3/V2的最大值是沒有意義的。例如，實心球體和實心立方體的K值分別為36j1、216。半空心的球體的KM01，滿足條件。K值與防輻射效果，如圖6。需要說明的是，海底靜壓與深度有關，K值過小會影響整體耐壓效果。吸附劑的深度當然是以越深越好，但是也要考慮設備的抗壓能力和海底生物的影響，一般的，將吸附劑置於離地表在300m以下的區域，優選800m以下，靜置2至5年。擱置時間與金屬含量的比例的近似曲線，參見圖4。與非晶體保護膜的包覆過程類似，將該保護膜卸下的方式也是高溫熔化，為了降低高溫對鐵基和多核金屬的影響，優選的加熱溫度為1100°C至1400°C。在這種溫度下，鐵基和多核金屬能保持物理形態。為了提高還原效率，將研磨後的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，進行還原。控制礦漿固液濃度比為18-40: 1，控制溫度25°C -65°C，時間30min-50min，得到沉澱。用氯化銨溶液清洗沉澱，清洗液中，銨的濃度在20-30g/l，氯離子的濃度在20-45g/l。熔化沉澱，熔化溫度在1535°C -1700°C，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。為了進一步了解本發明的深海沉澱工藝，現提供如下實施例。實施例一SlOl:按質量百分，氧化鈉:氧化鋁:氧化矽:氧化鎂:氧化鈣:氧化硼=1:1.3:3: 1.6:0.8:0.2，取原料。保持溫度900°C，製成熔融粘稠液。S102:製作鐵基，所述鐵基的約99.3%，餘量的鋁，S3/V2約=1433。保持工作環境的含氧量在0.1%以下，將鐵加入熔融粘稠液。S103:逐漸冷卻抽出，每隔5mm，環境溫度降低10°C，逐漸刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述鐵基，最終製成由非晶體保護膜和鐵基組成的吸附劑。非晶體保護膜的厚度H滿足:S/H2 彡 269。S104:將吸附劑置於離地表在300m以下的區域，靜置2年。S105:取出吸附劑,在1100°C條件下熔化,過濾得到的沉澱研磨成顆粒在0.1mm以下，其中50%以上小於0.027mm。S106:將研磨後的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為18:1，控制溫度25°C，時間30min，得到沉澱。S107:用氯化銨溶液清洗沉澱，清洗液中，銨的濃度在10g/l，氯離子的濃度在10g/l。熔化沉澱，熔化溫度在1535°c，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。製成的鐵基混合物纖維中，含有多種金屬，具有較好的導電性、鐵磁性、以及塑性。相對於不鏽鋼纖維，屏蔽範圍內的電場強度降低43%。該混合物纖維由鐵、鍺、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成。按重量份數，鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.41%，碳、氮之和為0.27%，餘量的銅、鈷。所述鍺:錫:鉛:鎳=1:2.0:1.1:1.5，該混合物的密度約8.2g/cm3。實施例二
S201:按質量百分，氧化鈉:氧化鋁:氧化矽:氧化鎂:氧化鈣:氧化硼=1:1.8:
4.6:2:2.1:0.5，取原料。保持溫度1200°C，製成熔融粘稠液。S202:製作鐵基，所述鐵基的純度約99.89%，S3/V2=487。保持工作環境的含氧量在
0.1%以下,將鐵加入熔融粘稠液。S203:逐漸冷卻抽出，每隔5mm，環境溫度降低不大於5°C，逐漸刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述鐵基，最終製成由非晶體保護膜和鐵基組成的吸附劑。非晶體保護膜的厚度 H 滿足:S/H2 ^ 857。S204:將吸附劑置於離地表在900m以下的區域，靜置5年。S205:取出吸附劑，在1400°C條件下熔化，過濾得到的沉澱研磨成顆粒在0.07mm以下，其中50%以上小於0.013mm。S206:將研磨後的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為40:1，控制溫度65°C，時間50min，得到沉澱。S207:用氯化銨溶液清洗沉澱，清洗液中，銨的濃度在13g/l，氯離子的濃度在Ilgfl0熔化沉澱，熔化溫度在1700°c，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。製成的鐵基混合物纖維中，含有多種金屬，具有較好的導電性、鐵磁性、以及塑性。相對於不鏽鋼纖維，屏蔽範圍內的電場強度降低41%。該混合物纖維由鐵、鍺、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成。按重量份數，所述鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.4%-0.6%,碳、氮之和為0.2%-0.3%,餘量的銅、鈷。按重量份數，鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.56%，碳、氮之和為0.23%，餘量的銅、鈷。所述鍺:錫:鉛:鎳=1:1.8:1.3:1.4,該混合物的密度約8.4g/cm3。實施三S301:按質量百分，氧化鈉:氧化鋁:氧化矽:氧化鎂:氧化鈣:氧化硼=1:1.5:4.0:1.8:2.0:0.3，取原料。保持溫度1100°C，製成熔融粘稠液。S302:製作鐵基，所述鐵基的純度約99.7%，S3/V2=865。保持工作環境的含氧量在
0.1%以下,將鐵加入熔融粘稠液。S303:逐漸冷卻抽出，每隔5mm，環境溫度降低不大於13°C，逐漸刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述鐵基，最終製成由非晶體保護膜和鐵基組成的吸附劑。非晶體保護膜的厚度 H 滿足:S/H2 ^ 347。S304:將吸附劑置於離地表在800m以下的區域，靜置4年。S305:取出吸附劑,在1300°C條件下熔化,過濾得到的沉澱研磨成顆粒在0.07mm以下，其中50%以上小於0.017mm。S306:將研磨後的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為30:1，控制溫度30°C，時間45min，得到沉澱。S307:用氯化銨溶液清洗沉澱，清洗液中，銨的濃度在llg/Ι，氯離子的濃度在13g/l。熔化沉澱，熔化溫度在1665°C左右，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。製成的鐵基混合物纖維中，含有多種金屬，具有較好的導電性、鐵磁性、以及塑性。相對於不鏽鋼纖維，屏蔽範圍內的電場強度降低47%。該混合物纖維由鐵、鍺、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成。鍺、錫、鉛、 鎳的總重量為0.55%，碳、氮之和為0.3%，餘量的銅、鈷。所述鍺:錫:鉛:鎳=1:2.0:0.9:1.5,該混合物的密度約8.lg/cm3。以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內 ，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種提高金屬防輻射性的海洋沉澱工藝，其特徵在於包括以下步驟: 鐵基表面處理 將原料熔化，製成熔融粘稠液，保持溫度900°c至1200°C ； 保持工作環境的含氧量在0.1%以下，將鐵加入熔融粘稠液； 逐漸冷卻抽出，每隔5_，環境溫度降低不大於10°C ； 將粘附了所述粘桐液的鐵基抽出，逐漸刮去粘桐液，使得粘桐液包裹所述鐵基，最終製成由非晶體保護膜和鐵基組成的吸附劑； 其中，所述原料由氧化鈉、氧化鋁、氧化矽、氧化鎂、氧化鈣以及氧化硼組成，按質量百分為氧化鈉:氧化招:氧化娃:氧化鎂:氧化I丐:氧化硼=1:1.3-1.8:3-4.6:1.6-2:0.8_2.1:0.2_0.5， 所述鐵基的純度不小於99%，該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 ^ 401， 所述非晶體保護膜的厚度H滿足:S/H2 ^ 251， 沉澱吸附 將吸附劑置於離地表在300m以下的區域，靜置2至5年； 混合物的提煉 取出吸附劑，在1100°C至1400°C條件下熔化，過濾得到沉澱，將沉澱還原得到鐵基混合物。
2.如權利要求1所述的深海沉澱工藝，其特徵在於，在混合物的提煉步驟中，過濾得到的沉澱研磨成顆粒在0.1mm以下,其中50%以上小於0.027mm, 將研磨後的混合物加入到氨-氯化銨溶液中，通入一氧化碳，控制礦漿固液濃度比為18-40:1，控制溫度 25°C -65°C，時間 30min-50min，得到沉澱， 用氯化銨溶液清洗沉澱，清洗液中，銨的濃度在10_13g/l，氯離子的濃度在10-17g/l， 熔化沉澱，熔化溫度在1535°C -1700°C，退火抽絲得到鐵基混合物纖維。
3.如權利要求1或2所述的深海沉澱工藝，其特徵在於，所述製造非晶體保護膜的各成分滿足:按質量百分，氧化鈉:氧化鋁:氧化矽:氧化鎂:氧化鈣:氧化硼=1:1.6:4.0:1.7:1.6:0.33。
4.如權利要求1或2所述的深海沉澱工藝，其特徵在於，該鐵基的表面積S與體積V滿足:S3/V2 彡 1013。
5.如權利要求1或2所述的深海沉澱工藝，其特徵在於，所述非晶體保護膜的厚度H滿足:S/H2 彡 827，且 H 彡 10mm。
6.如權利要求1或2所述的深海沉澱工藝，其特徵在於，將吸附劑置於離地表在800m以下的區域，靜置4年。
7.如權利要求1所述的深海沉澱工藝，其特徵在於，所述鐵基為球墨鑄鐵。
8.一種防輻射的鐵基混合物，其特徵在於包括:鐵、鍺、錫、鉛以及鎳，按重量份數，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺:錫 鉛:鎳=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，該混合物的密度不小於8.lg/cm3。
9.如權利要求8所述的鐵基混合物，其特徵在於，該鐵基混合物由鐵、錯、錫、鉛、鎳、銅、鈷組成，按重量份數，所述鐵的含量在99%以上，所述鍺、錫、鉛、鎳的總重量為0.4%-0.6%，碳、氮之和為0.2%-0.3%，餘量的銅、鈷。
全文摘要
本發明提出了一種提高金屬防輻射性的海洋沉澱工藝和防輻射的鐵基混合物。鐵基作為基體，承受深海靜壓，改善物理性質。非晶體保護膜性質穩定，保護鐵基不受腐蝕，並用於吸附多核金屬。在預定溫度下，保護膜軟化，而改性後的鐵基和多核金屬得以保存。混合鐵基和多核金屬，得到金屬纖維。所述鐵基混合物包括鐵、鍺、錫、鉛以及鎳，按重量份數，所述鍺錫鉛鎳=11.8-2.10.8-1.31.2-1.5，該混合物的密度不小於8.1g/cm3。本發明的這種鐵基混合物的含有多種金屬，具有良好的導電性和鐵磁性，提高了對電磁輻射的防護。
文檔編號C22C38/60GK103194696SQ20131010241
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月27日 優先權日2013年3月27日
發明者李加根, 李江 申請人:南昌市婧麒服飾有限公司