专利名称：提高金属防辐射性的海洋沉淀工艺及铁基混合物的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过洋流静压和重金属吸附提高金属基磁性和导电性的技术，尤其涉及提高金属防辐射性的海洋沉淀工艺及该工艺制成的铁基混合物。
背景技术：
防辐射主要是通过导电纤维在电磁辐射的作用下产生感应电流，而该感应电流产生电磁波， 抵抗辐射源，进而阻止辐射透入导电纤维层。现有技术的纳米银纤维在电磁辐射的作用下产生的感应电流是有限的，而且这种银纤维易氧化，氧化后的银纤维的防辐射性能逐渐降低。因此，有必要研究其他方案来代替纳米银纤维。《多核过渡金属配合物的磁性研究》和《多核金属及金属自由基配合物分子磁性的理论研究》中指出，多核金属可以表现出铁磁性。这种多核金属与金属自由基的配合可以提高综合的铁磁性，增强对电磁的敏感。现有技术的金属富集技术给了我们一些启示，这些技术方案可以实现多核金属、金属自由基的富集和改性。例如，CN200910130485.5公开了一种重金属的吸附剂，该吸附剂是指硫碳纳米复合材料吸附剂，这种吸附剂可以提高从液相和气相中吸附重金属的速度。现有技术也提供了一些以重金属为基体的吸附剂，如阿尔培特.A.菲尔海利提供的US2004039706的那种金属氧化物吸附剂。该案以镁铝氧化物为吸附剂，吸附环境中的S0x、N0x等物质。该案告诉我们金属氧化物可以成为活性碳，成为气体的吸附剂。从富集有色金属离子的海洋中吸附有色金属的工艺也是已知的，例如专利CN200510134512.8的那种提取深海中的多金属结核的工艺。该工艺指出，湿法还原多金属结核是可以实现的。此外，CN200710305935.0公开了金属吸附装置，在这种金属吸附装置的入口通入金属流体，该装置中的非晶质硅吸附流体中的金属。该案启示我们非晶体对金属吸附的作用。冷却静压对金属物理性质的影响已被初略研究，例如《金属粉末冷等静压下致密化过程的分析》。虽然现有技术公开了一些在流体中吸附金属的工艺，但是流体本身对吸附剂的影响是未知的，有必要对此作细致的研究，以获得防辐射效果更佳的金属纤维。
发明内容
本发明提出一种提高金属防辐射性的海洋沉淀工艺，解决了现有技术中银纤维防辐射的缺陷。本发明的技术方案是这样实现的:一种提高金属防辐射性的海洋沉淀工艺，其特征在于包括以下步骤:铁基表面处理将原料熔化，制成熔融粘稠液，保持温度900°C至1200°C ；
保持工作环境的含氧量在0.1%以下，将铁加入熔融粘稠液；逐渐冷却抽出，每隔5mm，环境温度降低不大于10°C ；将粘附了所述粘桐液的铁基抽出，逐渐刮去粘桐液，使得粘桐液包裹所述铁基，最终制成由非晶体保护膜和铁基组成的吸附剂；其中，所述原料由氧化钠、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钙以及氧化硼组成，按质量百分为氧化钠:氧化招:氧化娃:氧化镁: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，所述铁基的纯度不小于99%，该铁基的表面积S与体积V满足:S3/V2 ^ 401,所述非晶体保护膜的厚度H满足:S/H2彡251，沉淀吸附将吸附剂置于离地表在300m以下的区域，静置2至5年；混合物的提炼取出吸附剂，在1100°C至1400°C条件下熔化，过滤得到沉淀，将沉淀还原得到铁
基混合物。在本发明的这种深海沉淀工艺中，在混合物的提炼步骤中，过滤得到的沉淀研磨成颗粒在0.1mm以下，其中50%以上小于0.027mm,将研磨后的混合物加入到氨-氯化铵溶液中，通入一氧化碳，控制矿浆固液浓度比为18-40:1，控制温度250C -65°C`，时间30min_50min，得到沉淀，用氯化铵溶液清洗沉淀，清洗液中，铵的浓度在10_13g/l，氯离子的浓度在10-17g/l，熔化沉淀，熔化温度在1535°C -1700°C，退火抽丝得到铁基混合物纤维。在本发明的这种深海沉淀工艺中，所述制造非晶体保护膜的各成分满足:按质量百分，氧化钠:氧化招:氧化娃:氧化镁:氧化隹丐:氧化硼=1:1.6:4.0:1.7:1.6:0.33。在本发明的这种深海沉淀工艺中，该铁基的表面积S与体积V满足:S3/V2 >1013。在本发明的这种深海沉淀工艺中，所述非晶体保护膜的厚度H满足:S/H2 ^ 827，且 H > 10mnin在本发明的这种金属的深海沉淀工艺中，将吸附剂置于离地表在800m以下的区
域，静置4年。在本发明的这种深海沉淀工艺中，所述铁基为球墨铸铁。一种防辐射的铁基混合物，其特征在于包括:铁、锗、锡、铅以及镍，按重量份数，所述铁的含量在99%以上，所述锗:锡 铅:镍=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，该混合物的密度不小于8.lg/cm3ο在本发明的这种铁基混合物中，该铁基混合物由铁、错、锡、铅、镇、铜、钻组成，按重量份数，所述铁的含量在99%以上，所述锗、锡、铅、镍的总重量为0.4%-0.6%，碳、氮之和为0.2%-0.3%，余量的铜、钴。实施本发明的这种提高金属防辐射性的海洋沉淀工艺以及铁基混合物具有以下有益效果:铁基作为基体，承受深海静压，改善物理性质。非晶体保护膜性质稳定，保护铁基不受腐蚀，并用于吸附多核金属。在预定温度下，保护膜软化，而改性后的铁基和多核金属得以保存。混合铁基和多核金属，得到金属纤维。本发明的这种铁基混合物的含有多种金属，具有良好的导电性和铁磁性，提高了对电磁辐射的防护。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明的铁基混合物防辐射的示意图；图2为本发明的深海沉淀工艺的流程图；图3为铁基深海沉淀过程的不意图；图4展示了搁置时间与金属含量的比例的近似曲线；图5展示了铁基的含量与防辐射效果的关系；图6展示了 K值与防辐射效果的关系。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。本发明的这种防 辐射的铁基混合物，由铁、锗、锡、铅、镍、铜、钴组成，按重量份数，所述铁的含量在99%以上，所述锗、锡、铅、镍的总重量为0.4%-0.6%，碳、氮之和为
0.2%-0.3%，余量的铜、钴。所述锗:锡 铅:镍=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，该混合物的密度不小于8.lg/cm3。如图1所示，铁基混合物制成的金属纤维网格的防辐射原理，纤维11间产生感应电流，进而产生感应电场，抵抗辐射源12的高频辐射13。图3显示了多核金属31在非晶体保护膜32上吸附的示意图，保护膜覆盖32在铁基33上。这种，铁基混合物制成的金属纤维网格具有较好的防辐射效果，相对于不锈钢纤维，屏蔽范围内的电场强度降低40%，相对于纳米银纤维，电场强度降低18%左右。铁基的含量与防辐射效果的关系，如图5。参照图2，对本发明的这种海洋沉淀工艺的不同步骤，可以细述，以便在实际使用过程中获得较佳的使用效果。在制备吸附剂的原料中，氧化硼的含量有利于提高热膨胀系数，以便保护膜在逐渐冷却后贴附在铁基上。但是氧化硼容易挥发、腐蚀，甚至产生有毒气体。所以本发明将氧化硼限定在氧化钠的0.2-0.5倍。原料中的其他金属元素在与还原态的氯结合时表现出较好的亲水性。这些氧化金属的组成构成非晶体态的组合物，可以用于吸附多核金属，并且具有较好的常态稳定性。越高的温度，原料流动性越大，但是高温不利于铁基球墨体的存在，因此选择温度900°C至1200°C，在设备加工时间允许的情况下，优选930°C。冷却速度越慢，越利于保护膜的成型，在本发明中，每隔5mm，环境温度降低不大于10°C。刮去非晶体的方式可以是机械式的，与环境温度的降低同时进行。
由于保护膜主要吸附作用，所以表面积较大是有利的，在本发明中，限定非晶体保护膜的厚度H满足:S/H2 ^ 251，更优的:S/H2 ^ 827。另一方面，厚度过小不利于对铁基的保护和对多核金属的富集，因此H彡10mm。铁基的纯度不小于99%，较佳的，以球墨铸铁的形态存在。该铁基的表面积S与体积V满足:S3/V2 ^ 401，更优的:S3/V2 >> 1013。薄板状的铁基的表面积可以做大很大，而体积却很小，限制K=S3/V2的最大值是没有意义的。例如，实心球体和实心立方体的K值分别为36j1、216。半空心的球体的KM01，满足条件。K值与防辐射效果，如图6。需要说明的是，海底静压与深度有关，K值过小会影响整体耐压效果。吸附剂的深度当然是以越深越好，但是也要考虑设备的抗压能力和海底生物的影响，一般的，将吸附剂置于离地表在300m以下的区域，优选800m以下，静置2至5年。搁置时间与金属含量的比例的近似曲线，参见图4。与非晶体保护膜的包覆过程类似，将该保护膜卸下的方式也是高温熔化，为了降低高温对铁基和多核金属的影响，优选的加热温度为1100°C至1400°C。在这种温度下，铁基和多核金属能保持物理形态。为了提高还原效率，将研磨后的混合物加入到氨-氯化铵溶液中，通入一氧化碳，进行还原。控制矿浆固液浓度比为18-40: 1，控制温度25°C -65°C，时间30min-50min，得到沉淀。用氯化铵溶液清洗沉淀，清洗液中，铵的浓度在20-30g/l，氯离子的浓度在20-45g/l。熔化沉淀，熔化温度在1535°C -1700°C，退火抽丝得到铁基混合物纤维。为了进一步了解本发明的深海沉淀工艺，现提供如下实施例。实施例一SlOl:按质量百分，氧化钠:氧化铝:氧化硅:氧化镁:氧化钙:氧化硼=1:1.3:3: 1.6:0.8:0.2，取原料。保持温度900°C，制成熔融粘稠液。S102:制作铁基，所述铁基的约99.3%，余量的铝，S3/V2约=1433。保持工作环境的含氧量在0.1%以下，将铁加入熔融粘稠液。S103:逐渐冷却抽出，每隔5mm，环境温度降低10°C，逐渐刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述铁基，最终制成由非晶体保护膜和铁基组成的吸附剂。非晶体保护膜的厚度H满足:S/H2 彡 269。S104:将吸附剂置于离地表在300m以下的区域，静置2年。S105:取出吸附剂,在1100°C条件下熔化,过滤得到的沉淀研磨成颗粒在0.1mm以下，其中50%以上小于0.027mm。S106:将研磨后的混合物加入到氨-氯化铵溶液中，通入一氧化碳，控制矿浆固液浓度比为18:1，控制温度25°C，时间30min，得到沉淀。S107:用氯化铵溶液清洗沉淀，清洗液中，铵的浓度在10g/l，氯离子的浓度在10g/l。熔化沉淀，熔化温度在1535°c，退火抽丝得到铁基混合物纤维。制成的铁基混合物纤维中，含有多种金属，具有较好的导电性、铁磁性、以及塑性。相对于不锈钢纤维，屏蔽范围内的电场强度降低43%。该混合物纤维由铁、锗、锡、铅、镍、铜、钴组成。按重量份数，锗、锡、铅、镍的总重量为0.41%，碳、氮之和为0.27%，余量的铜、钴。所述锗:锡:铅:镍=1:2.0:1.1:1.5，该混合物的密度约8.2g/cm3。实施例二
S201:按质量百分，氧化钠:氧化铝:氧化硅:氧化镁:氧化钙:氧化硼=1:1.8:
4.6:2:2.1:0.5，取原料。保持温度1200°C，制成熔融粘稠液。S202:制作铁基，所述铁基的纯度约99.89%，S3/V2=487。保持工作环境的含氧量在
0.1%以下,将铁加入熔融粘稠液。S203:逐渐冷却抽出，每隔5mm，环境温度降低不大于5°C，逐渐刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述铁基，最终制成由非晶体保护膜和铁基组成的吸附剂。非晶体保护膜的厚度 H 满足:S/H2 ^ 857。S204:将吸附剂置于离地表在900m以下的区域，静置5年。S205:取出吸附剂，在1400°C条件下熔化，过滤得到的沉淀研磨成颗粒在0.07mm以下，其中50%以上小于0.013mm。S206:将研磨后的混合物加入到氨-氯化铵溶液中，通入一氧化碳，控制矿浆固液浓度比为40:1，控制温度65°C，时间50min，得到沉淀。S207:用氯化铵溶液清洗沉淀，清洗液中，铵的浓度在13g/l，氯离子的浓度在Ilgfl0熔化沉淀，熔化温度在1700°c，退火抽丝得到铁基混合物纤维。制成的铁基混合物纤维中，含有多种金属，具有较好的导电性、铁磁性、以及塑性。相对于不锈钢纤维，屏蔽范围内的电场强度降低41%。该混合物纤维由铁、锗、锡、铅、镍、铜、钴组成。按重量份数，所述锗、锡、铅、镍的总重量为0.4%-0.6%,碳、氮之和为0.2%-0.3%,余量的铜、钴。按重量份数，锗、锡、铅、镍的总重量为0.56%，碳、氮之和为0.23%，余量的铜、钴。所述锗:锡:铅:镍=1:1.8:1.3:1.4,该混合物的密度约8.4g/cm3。实施三S301:按质量百分，氧化钠:氧化铝:氧化硅:氧化镁:氧化钙:氧化硼=1:1.5:4.0:1.8:2.0:0.3，取原料。保持温度1100°C，制成熔融粘稠液。S302:制作铁基，所述铁基的纯度约99.7%，S3/V2=865。保持工作环境的含氧量在
0.1%以下,将铁加入熔融粘稠液。S303:逐渐冷却抽出，每隔5mm，环境温度降低不大于13°C，逐渐刮去粘稠液，使得粘稠液包裹所述铁基，最终制成由非晶体保护膜和铁基组成的吸附剂。非晶体保护膜的厚度 H 满足:S/H2 ^ 347。S304:将吸附剂置于离地表在800m以下的区域，静置4年。S305:取出吸附剂,在1300°C条件下熔化,过滤得到的沉淀研磨成颗粒在0.07mm以下，其中50%以上小于0.017mm。S306:将研磨后的混合物加入到氨-氯化铵溶液中，通入一氧化碳，控制矿浆固液浓度比为30:1，控制温度30°C，时间45min，得到沉淀。S307:用氯化铵溶液清洗沉淀，清洗液中，铵的浓度在llg/Ι，氯离子的浓度在13g/l。熔化沉淀，熔化温度在1665°C左右，退火抽丝得到铁基混合物纤维。制成的铁基混合物纤维中，含有多种金属，具有较好的导电性、铁磁性、以及塑性。相对于不锈钢纤维，屏蔽范围内的电场强度降低47%。该混合物纤维由铁、锗、锡、铅、镍、铜、钴组成。锗、锡、铅、 镍的总重量为0.55%，碳、氮之和为0.3%，余量的铜、钴。所述锗:锡:铅:镍=1:2.0:0.9:1.5,该混合物的密度约8.lg/cm3。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内 ，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种提高金属防辐射性的海洋沉淀工艺，其特征在于包括以下步骤: 铁基表面处理 将原料熔化，制成熔融粘稠液，保持温度900°c至1200°C ； 保持工作环境的含氧量在0.1%以下，将铁加入熔融粘稠液； 逐渐冷却抽出，每隔5_，环境温度降低不大于10°C ； 将粘附了所述粘桐液的铁基抽出，逐渐刮去粘桐液，使得粘桐液包裹所述铁基，最终制成由非晶体保护膜和铁基组成的吸附剂； 其中，所述原料由氧化钠、氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化钙以及氧化硼组成，按质量百分为氧化钠:氧化招:氧化娃:氧化镁: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， 所述铁基的纯度不小于99%，该铁基的表面积S与体积V满足:S3/V2 ^ 401， 所述非晶体保护膜的厚度H满足:S/H2 ^ 251， 沉淀吸附 将吸附剂置于离地表在300m以下的区域，静置2至5年； 混合物的提炼 取出吸附剂，在1100°C至1400°C条件下熔化，过滤得到沉淀，将沉淀还原得到铁基混合物。
2.如权利要求1所述的深海沉淀工艺，其特征在于，在混合物的提炼步骤中，过滤得到的沉淀研磨成颗粒在0.1mm以下,其中50%以上小于0.027mm, 将研磨后的混合物加入到氨-氯化铵溶液中，通入一氧化碳，控制矿浆固液浓度比为18-40:1，控制温度 25°C -65°C，时间 30min-50min，得到沉淀， 用氯化铵溶液清洗沉淀，清洗液中，铵的浓度在10_13g/l，氯离子的浓度在10-17g/l， 熔化沉淀，熔化温度在1535°C -1700°C，退火抽丝得到铁基混合物纤维。
3.如权利要求1或2所述的深海沉淀工艺，其特征在于，所述制造非晶体保护膜的各成分满足:按质量百分，氧化钠:氧化铝:氧化硅:氧化镁:氧化钙:氧化硼=1:1.6:4.0:1.7:1.6:0.33。
4.如权利要求1或2所述的深海沉淀工艺，其特征在于，该铁基的表面积S与体积V满足:S3/V2 彡 1013。
5.如权利要求1或2所述的深海沉淀工艺，其特征在于，所述非晶体保护膜的厚度H满足:S/H2 彡 827，且 H 彡 10mm。
6.如权利要求1或2所述的深海沉淀工艺，其特征在于，将吸附剂置于离地表在800m以下的区域，静置4年。
7.如权利要求1所述的深海沉淀工艺，其特征在于，所述铁基为球墨铸铁。
8.一种防辐射的铁基混合物，其特征在于包括:铁、锗、锡、铅以及镍，按重量份数，所述铁的含量在99%以上，所述锗:锡 铅:镍=1:1.8-2.1:0.8-1.3:1.2-1.5，该混合物的密度不小于8.lg/cm3。
9.如权利要求8所述的铁基混合物，其特征在于，该铁基混合物由铁、错、锡、铅、镍、铜、钴组成，按重量份数，所述铁的含量在99%以上，所述锗、锡、铅、镍的总重量为0.4%-0.6%，碳、氮之和为0.2%-0.3%，余量的铜、钴。
全文摘要
本发明提出了一种提高金属防辐射性的海洋沉淀工艺和防辐射的铁基混合物。铁基作为基体，承受深海静压，改善物理性质。非晶体保护膜性质稳定，保护铁基不受腐蚀，并用于吸附多核金属。在预定温度下，保护膜软化，而改性后的铁基和多核金属得以保存。混合铁基和多核金属，得到金属纤维。所述铁基混合物包括铁、锗、锡、铅以及镍，按重量份数，所述锗锡铅镍=11.8-2.10.8-1.31.2-1.5，该混合物的密度不小于8.1g/cm3。本发明的这种铁基混合物的含有多种金属，具有良好的导电性和铁磁性，提高了对电磁辐射的防护。
文档编号C22C38/60GK103194696SQ20131010241
公开日2013年7月10日 申请日期2013年3月27日 优先权日2013年3月27日
发明者李加根, 李江 申请人:南昌市婧麒服饰有限公司