一種用硫化鎳精礦直接製備磁性材料的方法
2023-05-05 18:34:11 2
專利名稱：一種用硫化鎳精礦直接製備磁性材料的方法
技術領域：
本發明涉及尖晶石型軟磁鐵氧體材料的製備，特別是由硫化鎳精礦直接製備鐵氧體磁 性材料的方法。
背景技術：
尖晶石型鐵氧體軟磁材料的應用範圍極其廣泛，在變壓器、電感器、濾波器、偏轉線 圈等產品上具有不可替代作用。尖晶石型鐵氧體納米顆粒還具有高比表面、高活性、特殊 物化性能，使之可能應用於催化劑、化學傳感器等領域。鐵酸鎳作為尖晶石型鐵氧體軟磁 材料的一種，具有反尖晶石結構，由四面體和八面體組成，其中鎳離子全部佔據八面體空 隙，而三價鐵離子則一半在八面體空隙內，另一半位於四面體空隙中。鐵酸鎳中存在著強 烈的A-B之間的超交換作用，與鐵酸鋅等相比，鐵酸鎳具有較強磁性。
目前，鐵酸鎳磁性材料的製備方法有共沉澱法，水熱法，溶膠凝膠法，自蔓延高溫合 成法等。這些方法都是以含鎳的純物質為原料，而這些鎳均來源於鎳礦石。由於硫化鎳礦 石和精礦具有品位低、成分複雜、伴生脈石多、屬難熔物料等特點，鎳的生產方法比較復 雜，通常先採用造鋶熔煉，使得鎳精礦中的主金屬硫化物富集到低鎳鋶中，然後吹煉低鎳 鋶，使其中的鐵和其它雜質與石英造渣，部分硫和其他一些揮發性雜質氧化後隨煙氣排出， 從而得到含有價金屬(Ni， Cu， Co等)較高的高鎳鋶和含有價金屬較低的轉爐渣，密度小 的轉爐渣浮於上層被排除，高鎳鋶中的Ni、 Cu大部分仍然以金屬硫化物狀態存在，少部 分以合金狀態存在，低鎳鋶中的貴金屬和部分鈷也進入高鎳鋶中，最後通過鎳的硫化物陽 極電解得到電解鎳。或者將高鎳鋶進行溼法處理，通過電解沉積或高壓氫還原得到最終產 物鎳。這些傳統工藝非常複雜，能耗高，且過程中產生大量的廢氣、廢水和廢渣，對環境 汙染嚴重，進而使得由純物質製備鐵酸鎳功能材料的總體工藝過程多而複雜，成本很高。
公開號1126359A的專利申請提出利用錳礦、鐵礦和鋅礦為原料製備錳鋅鐵氧體。此 方法通過同時浸出、共同淨化除雜、共沉澱、焙燒、燒結等步驟最終得到錳鋅鐵氧體。該 方法仍然需要在浸出液中配入一定比例的純物質來補充不足比例要求的金屬離子。
發明內容
本發明的目的在於提供一種簡單的用硫化鎳精礦直接製備尖晶石型軟磁鐵氧體材料的方法。利用低品位硫化鎳精礦為原料，經過氧化焙燒、熱酸浸出、除雜、共沉澱、焙燒 等工藝得到鐵氧體磁性材料，不需要再配入其它純物質，簡化工藝，減少汙染，降低成本。 本發明的技術方案為
a. 選用硫化鎳精礦為原料，其中鎳的含量《10%(質量百分數)；
b. 將硫化鎳精礦研磨，使其顆粒均勻，然後以1 5。C/min升溫至700 800'C保溫 3 5小時後進行焙燒，得到下一步熱酸浸出的原料；
c. 使用濃度為1 4mol/l的鹽酸溶液浸出，液固比為100 500，溫度為90 105。C， 反應3 5小時，得到浸出液；
d. 將浸出液過濾，然後加入濃度為1 5%。的聚丙烯醯胺絮凝劑，除去浸出液中的矽；
e. 將濃度為l 4mol/l的氫氧化鈉溶液加熱至90 100°C ，快速加入經過步驟d淨化 過的浸出液，氫氧化鈉溶液與浸出液的體積比為2 1，反應0.5 1小時後，將反應過程 中產生的沉澱離心，並交替使用蒸餾水和無水乙醇洗滌沉澱至pH=7;
f. 將沉澱物於800 100(TC焙燒3 5小時後得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。 與現有技術相比，本發明的優點在於
(1) 直接以硫化鎳精礦為原料，即硫化鎳礦經選礦後的產品，整個過程中不需要再配 入其它礦物或純物質來補充金屬元素，與現有方法相比，對原料的要求更加簡單，降低了 成本。
(2) 綜合利用了硫化鎳精礦中的多種有價金屬元素，充分利用了有限的礦產資源。
(3) 與硫化鎳精礦的傳統冶煉工藝相比，本發明工藝大大簡化，節省大量能源，並減 少了過程中對環境的汙染。
(4) 相對於傳統的鐵氧體磁性材料的製備方法，本發明原料來源廣泛，價格低廉，工 藝流程簡單，適宜工業化生產，有望在磁性材料等領域得到廣泛應用。
圖1為本發明實施例1所製備的鐵氧體磁性材料的X射線衍射圖譜。
圖2為最終產物磁性質的測試結果圖。
具體實施例方式
採用原料為金川公司的硫化鎳精礦，其主要成分(質量百分數)的含量是Ni6.83e/。， Cu 3.23%, Co 0.20%， Fe 39.22%, Si02 10.30%, S 19.69%。 實施例1:
a.稱取2g研磨均勻的硫化鎳精礦，放入氧化鋁坩堝中，以2匸/min升溫至70(TC保溫5小時進行焙燒。
b. 稱取1.8005g焙燒後的硫化鎳精礦，加入360ml濃度為lmo1/1的鹽酸溶液，溫度 為10(TC，反應5小時，得到浸出液。
c. 將浸出液過濾，然後加入濃度為1%。的聚丙烯醯胺絮凝劑除去浸出液中的矽。
d. 取濃度為lmo1/1的氫氧化鈉溶液100ml加熱至IO(TC，快速加入淨化過的浸出液 50ml，反應1小時後，將反應過程中產生的沉澱離心，並交替使用蒸餾水和無水乙醇洗 滌沉澱至pH-7。
e. 將沉澱物於800'C焙燒5小時後得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。該材料X-射線衍 射(XRD)圖譜見圖1。由圖可知，由硫化鎳精礦直接製備的鐵氧體磁性材料純度很高。
實施例2:
a. 稱取12g研磨均勻的硫化鎳精礦，放入氧化鋁坩堝中，以5r/min升溫至80(TC 保溫3小時進行焙燒。
b. 稱取2.5018g焙燒後的硫化鎳精礦，加入500ml濃度為4mol/l的鹽酸溶液，溫度 為102'C，反應3小時，得到浸出液。
c. 將浸出液過濾，然後加入濃度為596。的聚丙烯醯胺絮凝劑除去浸出液中的矽。
d. 取濃度為2mo1/1的氫氧化鈉溶液卯ml加熱至IO(TC,快速加入淨化過的浸出液 50ml，反應1小時後，將反應過程中產生的沉澱離心，並交替使用蒸餾水和無水乙醇洗 滌沉澱至pl^7。
e. 將沉澱物於IOO(TC焙燒3小時後得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。 圖2為最終產物磁性質的測試結果圖，由圖2可知，產物具有良好的鐵磁性。 實施例3:
a. 稱取10g研磨均勻的硫化鎳精礦，放入氧化鋁坩堝中，以5'C/min升溫至75(TC 保溫4小時進行焙燒。
b. 稱取2.5003g焙燒後的硫化鎳精礦，加入500ml濃度為2mo1/1的鹽酸溶液，溫度 為100'C，反應5小時，得到浸出液。
c. 將浸出液過濾，然後加入濃度為1^的聚丙烯醯胺絮凝劑除去浸出液中的矽。
d. 取濃度為4mo1/1的氫氧化鈉溶液50ml加熱至IO(TC ，快速加入淨化過的浸出液 50ml，反應1小時後，將反應過程中產生的沉澱離心，並交替使用蒸餾水和無水乙醇洗 滌沉澱至pH=7。
e. 將沉澱物於80(TC焙燒5小時後得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。
權利要求
1、一種用硫化鎳精礦直接製備磁性材料的方法，其特徵在於，製備步驟為a)將硫化鎳精礦研磨，使其顆粒均勻，然後以1～5℃/min升溫至700～800℃保溫3～5小時後進行焙燒，得到熱酸浸出的原料；b)將步驟a)得到的原料用濃度為1～4mol/l的鹽酸溶液浸出，液固比為100～500，溫度為90～105℃，反應3～5小時，得到浸出液；c)將浸出液過濾，然後加入濃度為1～5‰的聚丙烯醯胺絮凝劑，除去浸出液中的矽；d)將濃度為1～4mol/l的氫氧化鈉溶液加熱至90～100℃，快速加入經過步驟c)淨化過的浸出液，氫氧化鈉溶液與浸出液的體積比為2～1，反應0.5～1小時後，將反應過程中產生的沉澱離心，並交替使用蒸餾水和無水乙醇洗滌沉澱至pH＝7；e)將沉澱物於800～1000℃焙燒3～5小時後得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。
2、 如權利要求1所述的用硫化鎳精礦直接製備磁性材料的方法，其特徵在於，所述 硫化鎳精礦中鎳的質量百分含量《10%。
全文摘要
一種用硫化鎳精礦直接製備磁性材料的方法，涉及尖晶石型軟磁鐵氧體材料的製備。本發明利用低品位硫化鎳精礦為原料，硫化鎳精礦中鎳的質量百分含量≤10％，經過氧化焙燒，熱酸浸出，除雜，共沉澱，焙燒等工藝得到鐵氧體磁性材料。整個工藝過程不需要再配入其它礦物或純物質，綜合利用了硫化鎳精礦中的多種有價金屬，工藝簡單，成本低廉，能耗少，汙染小，適宜工業化生產，在磁性材料等領域有廣泛的應用前景。
文檔編號H01F1/12GK101439965SQ20081023880
公開日2009年5月27日 申請日期2008年12月3日 優先權日2008年12月3日
發明者於然波, 劉桂榮, 朱繪卉, 鄧金俠, 邢獻然, 茜 陳, 駿 陳 申請人:北京科技大學