[发明专利]一种锰锌铁氧体软磁材料及利用含锌电炉粉尘合成锰锌铁氧体软磁材料的方法

说明书

本发明公开了一种锰锌铁氧体软磁材料及利用含锌电炉粉尘合成锰锌铁氧体软磁材料的方法，合成步骤为：将NaOH溶液与球磨后的含锌电炉粉尘按照一定的液固比混合，在室温下搅拌一定时间后，经离心液固分离，将干燥后的浸出渣与MnSO₄·H₂O按照一定的质量比混合均匀，然后于高温反应釜中，在一定的温度和时间下水热反应即可得到锰锌铁氧体软磁材料。本发明拓展了含锌电炉粉尘综合利用的途径，有效利用了含锌电炉粉尘中Zn，Fe，Mn等有价元素，并通过粉尘中的Ca、Cr、Al、Si等作为掺杂元素，提高了锰锌铁氧体的磁性能。为合成锰锌铁氧体提供了价格低廉的原料，为电炉粉尘的综合利用提供了新思路和新工艺。

技术领域

本发明铁氧体制备技术领域，具体而言，涉及一种锰锌铁氧体软磁材料及利用含锌电炉粉尘合成锰锌铁氧体软磁材料的方法。

背景技术

电炉炼钢在我国发展迅速、使用广泛，2020年电炉炼钢的粗钢产量超过一亿吨。电炉粉尘是电炉炼钢的副产品，其产生量约为粗钢产量的1％-2％，相应的2020年电炉粉尘产生量约为100-200万吨左右。随着大量镀锌废钢和锌铁共生矿物应用于电炉炼钢，使得粉尘含有大量锌、铁、铅等成分，使其成为危险固废。在我国，粉尘常规处理方式如填埋法、固化与稳定法等，既无法实现有价元素的循环利用，又占用大量土地资源，并存在重金属离子淋出破坏环境的风险。湿法处理工艺如氨浸、碱浸和酸浸，浸出剂消耗多，对设备腐蚀严重，成本相对较高。火法工艺直接对含锌电炉粉尘烧结处理，会引起回转窑“结圈”和减少高炉炉衬寿命等问题，因此我国的粉尘资源利用率不足20％。若采取适当的方法利用电炉粉尘中Zn、Fe、Mn和Mg等有价元素，既能解决冶金粉尘环境污染的问题，也能提高经济效益和社会效益。

尖晶石铁氧体(MFe₂O₄，M＝Ni、Zn等)是一类用途广泛的磁性材料，因其具有卓越的电磁特性，广泛应用于航空航天、武器装备、汽车工业、医药、计算机等领域。目前中国专利申请号CN109851347A提出一种锰锌铁氧体的制备方法，以主料和辅料相结合，其中主料为52-53.5份氧化铁、12-14.3份氧化锌、26-33.2份碳酸锰，辅料为氧化硼、氧化钨、氧化镍、二氧化钛、二氧化硅、五氧化二钒、氧化锆等，制备的锰锌铁氧体具有密度大、起始磁导率和饱和磁感强度高，机械性能好等优点。然而制备高性能的锰锌软磁材料都是以分析纯盐类为原料，成本很高，不具有可持续性。而以价格低廉的含锌电炉粉尘为原料制备锰锌铁氧体软磁材料报道较少。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种锰锌铁氧体软磁材料及利用含锌电炉粉尘合成锰锌铁氧体软磁材料的方法。

本发明是这样实现的:

本发明提供一种用含锌电炉粉尘合成锰锌铁氧体软磁材料的方法，包括：将含锰化合物与碱液处理后的含锌电炉粉尘，混合研磨得到前驱体；将前驱体粉末的水溶液采用一步水热反应，制得所述锰锌铁氧体软磁材料。

本发明还提供一种根据上述的方法合成的锰锌铁氧体软磁材料。

本发明具有以下有益效果:

本发明提供了一种锰锌铁氧体软磁材料及利用含锌电炉粉尘合成锰锌铁氧体软磁材料的方法，通过碱液预处理含锌电炉粉尘，降低电炉粉尘中无磁性的SiO₂的含量，降低Si占据尖晶石铁氧体结构中的正四面体间隙和正八面体间隙的可能，从而提高铁氧体的磁性能。通过水热法合成锰锌铁氧体，将电炉粉尘中各种金属离子(Mn²⁺、Mg²⁺、Al³⁺、Cr²⁺等)掺杂进铁氧体的晶胞内，提高电磁特性。本发明原材料来源广泛，价格低廉，以含锌电炉粉尘为主，这不仅实现含锌电炉粉尘资源的二次利用，也降低了含锌电炉粉尘对环境的污染。

附图说明