专利名称：高纯度氧化铁及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种由铁矿石生产的，用作铁氧体原料的高纯度氧化铁，及其生产方法。
由铁矿石生产的、用作铁氧体原料的氧化铁的生产方法有多种。当原材料是赤铁矿或磁铁矿时，通常的方法包括破碎、分粒和选矿。选矿包括摇床重选精矿、浮选和磁力分离。这些方法可相互组合或接着进行化学处理。选矿方法的组合公开于日本专利公告4536/1990和日本专利公开11526/1988。选矿之后的化学处理公开于日本专利公开295239/1986和69527/1989。
上述所生产的氧化铁在铁氧体生产中与碳酸锶和碳酸钡混合。多种原料的混合是通过干法或湿法来完成的，前者是将干粉形式的原料在振动棒磨机或Eirich混合机中混合几小时，而后者是将浆料形式的原料(约50%浓度)在混合球磨机中混合几小时。
用作铁氧体原料的氧化铁有两类。一类是通过上述粉碎铁矿石来生产的，而另一类是由如氯化铁或硫酸铁这样的铁化合物生产的。前者不如后者，因为它含有大量的如SiO2和Al2O3这样的杂质，从而使其不适于用作高质量铁氧体的原料。对于这个问题，本发明人进行了大量研究，结果，成功地由铁矿石生产出一种SiO2含量低于0.15%和Al2O3含量低于0.1%的高纯度氧化铁。
本发明的目的是提供一种用作高质量铁氧体原料的高纯度氧化铁。
本发明另一目的是提供一种由铁矿石生产所述高纯度氧化铁的方法。
本发明的又一目的是提供一种生产具有均匀粒度、适用于作优质铁氧体原料的高纯度氧化铁细粉的方法。
本发明的目的是通过在分粒和湿法磁力分离步骤中完全去除脉石矿物而实现的，不是如在通常方法中那样过度粉碎。
本发明是基于以下的发现，即如果铁矿石是通过湿法或干法粉碎、分粒和湿法磁力分离的步骤而纯化，则就有可能生产出SiO2含量低于0.15%、Al2O3含量低于0.1%的高纯度氧化铁。
根据本发明，高纯度氧化铁是通过使粉末具有20-150μm平均粒径的粉碎、去除过细颗粒的干法或湿法分粒以及在1000-15000高斯强度的磁场中进行的湿法磁力分离而生产的。
根据本发明，具有均匀粒度的、适用于生产铁氧体的氧化铁粉是按两步进行生产的。第一步是通过一组矿石粉碎、分粒和湿法磁力分离的步骤，完全去除脉石矿物而由铁矿石生产高纯度氧化铁的。第二步是通过湿式粉碎装置和旋液分离器组合而完成的二次粉碎和分粒。最后将由此得到的氧化铁细粉进行干燥和焙烧。
根据本发明，第一步的粉碎、分粒和湿法磁力分离步骤是按特定方式进行的。粉碎最好要使粉末的平均粒径为20-150μm。湿法磁力分离最好要在1000-15000高斯的磁场中进行。这样所得的氧化铁的SiO2含量低于0.15%，和Al2O3含量低于0.1%。
根据本发明，二次粉碎和分粒应该通过湿式研磨机和旋液分离器(例如，直径25-75mm)组合使用来实施。如有必要，可使用不同直径的旋液分离器进行重复分粒。干燥和焙烧最好是在200℃或更高的温度下，在氧化气氛中进行。以上步骤可产生具有陡的粒度分布的高纯度氧化铁细粉，其平均粒度在0.8～2μm、2～10μm、和10-30μm范围内。
根据本发明，重要的是粉碎步骤要使得颗粒的粒度在上述特定的范围内，而不是过分细的颗粒。此外，用湿法磁力分离法进行纯化也是很重要的。(由于不良的分散作用，干法磁力分离不会产生高纯度的产品。)顺便说一下，本发明中的湿法磁力分离不同于在日本专利公告4536/1990和日本专利公开11526/1988中所采用的那些。前者需要加入铁磁粉而且不能产生高纯度产品。后者由于有易于产生不均匀聚集的过细颗粒而使分离和产品都不好。不同于这些现有技术，本发明的方法由于在粉碎步骤中形成了特定的平均粒径，因而产生一种高纯度的产品。
粉碎过程分离出呈细颗粒的脉石矿物(杂质)，因为它们易于磨碎，由粉碎步骤得到的粗颗粒通过湿法磁力分离可以有高产率。
分粒除去了呈细颗粒形式的脉石矿物(杂质)。为防止在湿法磁力分离步骤中氧化铁粉末与脉石矿物的不均匀聚集，去除细颗粒是重要的，这也改善了分离。
由于良好的分散作用，湿法磁力分离可以完全去除脉石矿物。这就能产生具有极低SiO2和Al2O3含量的氧化铁。
通过湿式研磨机和旋液分离器(不同直径的)组合使用而完成的二次粉碎和分粒，由于控制了过度粉碎，因此产生具有很陡的粒度分布的氧化铁粉末。最后将氧化铁粉末在200℃或更高的温度下，在氧化气氛中焙烧，以通过氧化而降低FeO的含量。
如上所述，本发明提供了一种生产具有极低SiO2和Al2O3含量的高纯度氧化铁粉的方法。该方法包括将铁矿石粉碎成具有特定平均粒径的粉末。通过分粒除去脉石矿物细颗粒以及湿法磁力分离。该方法防止了氧化铁粉与脉石矿物粉末的聚集而给出要输入到磁力分离的粗颗粒，这就改进了产品。这样得到的高纯度氧化铁粉使得在用作高质量铁氧体原料时，可以使SiO2和Al2O3的添加量范围很宽。
根据本发明的另一个具体方案，由上述湿法磁力分离得到的高纯度氧化铁粉还可以通过湿式研磨机和旋液分离器的组合使用而进行二次粉碎和分粒，最后将氧化铁粉干燥和焙烧。这样制得的粉末很细并且具有陡的粒度分布。另外，FeO的含量很低，并且具有均匀的粒度(由于在焙烧时的压紧烧结)。这些性质对高质量铁氧体的生产都是理想的。
图1是实施例1中由铁矿石生产氧化铁的流程图。
图2是实施例2中由铁矿石生产氧化铁的流程图。
图3是实施例3中由铁矿石生产氧化铁的流程图。
图4是实施例4中由铁矿石生产氧化铁的流程图。
图5是实施例5中由铁矿石生产氧化铁的流程图。
图6是对比例1中由铁矿石生产氧化铁的流程图。
图7是对比例2中由铁矿石生产氧化铁的流程图。
图8是对比例3中由铁矿石生产氧化铁的流程图。
图9是实施例6中产品的生产流程图。
图10是实施例7中产品的生产流程图。
图11是实施例8中产品的生产流程图。
本发明将参考下列实施例加以说明。
实施例1～5和对比例1～3表明了由铁矿石生产SiO2含量低于0.15%和Al2O3含量低于0.1%的高纯度氧化铁的方法。其生产流程分别列于图1～8。铁矿石和加工过的氧化铁的分析数据列于表1。
实施例1按照图1所示的流程图，将100kg的铁矿石(作原料)用干式振动粉碎机粉碎成平均粒径为32.6μm的粉末，将粉末进行风力分粒以去除细颗粒(平均粒径16.4μm)，而将粗粉末(平均粒径43.7μm)在8000高斯的磁场中进行湿法磁力分离以除去非磁性物质。这样得到84kg的磁性物质(所需产品)。由化学分析测得该产品含有0.14%SiO2和0.09%Al2O3。(湿法磁力分离是用由Elise Magnetics Co.Ltd生产的，CF-5型的湿型磁分离器来进行的)。
实施例2按照图2所示的流程图，将100kg的铁矿石(作原料)用湿式振动粉碎机粉碎成平均粒径为42.3μm的粉末，将粉末经旋液分离器分粒，以分成细颗粒(平均粒径18.2μm)和粗颗粒(平均粒径51.6μm)，将粗颗粒进行与实施例1相同的湿法磁力分离。这样得到87kg的磁性物质(所需产品)。由化学分析测得该产品含有0.12%SiO2和0.08%Al2O3。
实施例3按照图3所示的流程图，将100kg的铁矿石(作原料)用湿式振动粉碎机粉碎成平均粒径为22.6μm的粉末，将粉末经旋液分离器分粒以分成细颗粒(平均粒径6.3μm)和粗颗粒(平均粒径26.0μm)，将粗颗粒在10000高斯的磁场中进行湿法磁力分离以除去非磁性物质。这样得到81kg磁性物质(所需产品)。由化学分析测得该产品含有0.14%SiO2和0.10%Al2O3。
实施例4按照图4所示的流程图，将100kg的铁矿石(作原料)用干式振动粉碎机粉碎成平均粒径为74.1μm粉末，将粉末经风力分粒以除去细颗粒(平均粒径15.6μm)并将粗粉末(平均粒径80.9μm)在6000高斯的磁场中进行湿法磁分离以除去非磁性物质。这样，得到84kg的磁性物质(所需产品)。由化学分析测得该产品含有0.12%SiO2和0.10%Al2O3。
实施例5按照图5所示的流程图，将100kg铁矿石(原料)用湿式振动粉碎机粉碎成平均粒径为146.6μm的粉末，将粉末经旋液分离器分粒以分为细颗粒(平均粒径23.0μm)和粗颗粒(平均粒径159.2μm)并将粗颗粒在2000高斯的磁场中进行湿法磁力分离以除去非磁性物质。这样得到82kg磁性物质(所需产品)。由化学分析测得该产品含有0.14%SiO2和0.09%Al2O3。
对比例1按照图6所示的流程图，将100kg的铁矿石(作原料)用湿式振动粉碎机粉碎成平均粒径为16.5μm的粉末，将粉末经旋液分离器分粒成细颗粒(平均粒径4.7μm)和粗颗粒(平均粒径19.1μm)，将粗颗粒在8000高斯的磁场中进行湿法磁力分离以除去非磁性物质。这样得到79kg磁性物质。由化学分析测得该磁性物质含有0.28%SiO2和0.18%Al2O3。高的SiO2和Al2O3含量是由于铁矿石的不适当的粉碎而产生了过细颗粒(16.5μm)所引起的。
对比例2按照图7所示的流程图，将100kg的铁矿石(作原料)用湿式球磨机粉碎成平均粒径为183.2μm的粉末，将粉末经干式筛分以分成细颗粒(平均粒径21.0μm)和粗颗粒(平均粒径197.4μm)并将粗颗粒在8000高斯的磁场中进行湿法磁力分离以除去非磁性物质。这样得到85kg的磁性物质。由化学分析测得该磁性物质含有0.26%SiO2和0.20%Al2O3。高的SiO2和Al2O3含量是由于对铁矿石的不适当的粉碎而产生了过粗的颗粒(183.2μm)。
对比例3按照图8所示的流程图，将100kg的铁矿石(作原料)用湿式振动粉碎机粉碎成平均粒径为22.6μm的粉末，将粉末经旋液分离器以分成细颗粒(平均粒径6.3μm)和粗颗粒(平均粒径26.0μm)。这样得到92kg粗粉末。将粗粉末在下述条件下进行浮选。
浮选促集剂盐酸羟胺保护胶体玉米淀粉pH9.8(NaOH)浆料浓度40%得到83kg精选物(下沉物)。
由化学分析测得该精选物含有0.22%SiO2和0.37%Al2O3高的SiO2和Al2O3含量是由于用浮选代替了湿法磁力分离而引起的。
上述实施例1～5和对比例1～3表明，通过包括将铁矿石粉碎成平均粒径20～150μm的粉末，由粉末中除去细颗粒并在1000～15000高斯的强磁场中通过湿法磁力分离而从粉末中除去杂质的工艺可以生产SiO2含量低于0.15%和Al2O3含量低于0.1%的高纯度氧化铁。
下面的实施例6～8和对比例4和5说明了从上述所得到的磁性物质生产具有均匀粒度的高纯度氧化铁粉末的过程。生产工艺的流程图列于图9到11。在这些实施例中所得到的高纯度氧化铁粉末(焙烧后)具有示于表2的特性。
实施例6按照图9所示的流程图，将实施例1所得到高纯度氧化铁(磁性物质)用湿式研磨机粉碎成平均粒径为27.2μm的粉末，用水力淘析法将粉末分成细颗粒和粗颗粒，将细颗粒用旋液分离器(直径75mm)再分成细颗粒和粗颗粒并将细颗粒在600℃下干燥并焙烧。由淘析器和旋液分离器所分出的粗颗粒送回到湿法振动粉碎机。
实施例7按照图10所示的流程图，重复实施例6的方法，除了将旋液分离器换成50mm直径的。
实施例8按照图11所示的流程图，将实施例7中用旋液分离器(直径50mm)分离出来的细颗粒用旋液分离器(直径25mm)再分成细颗粒和粗颗粒，并将细颗粒干燥和焙烧，而将粗颗粒返回到湿法振动粉碎机。
在实施例6～8中，焙烧前产品的FeO含量分别为0.27%、0.96%和1.6%，而焙烧后产品的特性示于表2。注意到细颗粒(小于1.0μm)含量低而且粒度分布陡。
将实施例8的产品制成铁酸钡，它具有以下的磁特性Br(G)4120bHc(Oe)2630(BH)极大(MG Oe)4.1对比例4按照图9所示的流程，重复实施例6的方法，除了将旋液分离器(75mm直径)换成100mm直径的。发现所得产品具有较宽的粒度分布，事实证明，其最大粒径为182.0μm而小于1.0μm粒径的细颗粒部分估计为8.5wt%，而平均粒径为18.2μm。
对比例5按照图11所示的流程，重复实施例8的方法，除了焙烧是在150℃进行外。产品制成铁酸钡，它具有以下的磁特性。
Br(G)3950bHc(Oe)2750(BH)极大(MGOe)3.7显然，对比例5的产品在磁特性方面不如实施例8的产品。
通过实施例6～8和对比例4和5，说明了，通过粉碎、分粒和湿法磁力分离以及二次粉碎和分粒，随后干燥和焙烧这些步骤可以由铁矿石生产具有均匀粒径的高纯度粉末。
权利要求
1.具有SiO2含量低于0.15%和Al2O3含量低于0.10的高纯度氧化铁，它是通过湿法或干法粉碎，分粒和湿法磁力分离以除去杂质这些步骤而从铁矿石制得的。
2.一种生产高纯度氧化铁的方法，它包括将铁矿石粉碎成平均粒径为20～150μm的粉末，由粉末中除去细颗粒，并在1000～15000高斯的磁场中将粉末进行湿法磁力分离以除去杂质。
3.一种由铁矿石生产高纯度氧化铁细粉末的方法，它包括第一组的粉碎，分粒和湿法磁力分离的步骤和将湿法研磨装置和旋液分离器组合使用的第二组的粉碎和分粒的步骤以及干燥和焙烧的步骤。
4.根据权利要求3所限定的一种生产高纯度氧化铁细粉末的方法，其中第一组的粒碎、分粒和湿法磁力分离步骤包括将铁矿石粉碎成平均粒径为20-150μm的粉末，由粉末中除去细颗粒，并在1000～15000高斯的磁场中将粉末进行湿法磁力分离以除去杂质。
5.根据权利要求3或4所限定的一种生产高纯度氧化铁细粉末的方法，其中第二组的粉碎和分粒步骤是将湿法研磨机和25-75mm直径的旋液分离器组合使用，而干燥和焙烧步骤是在氧化气氛中在200℃或更高温度下进行的。
全文摘要
一种生产高纯度氧化铁的方法，它包括将铁矿石粉碎成平均粒径为20-150μm的粉末，由粉末中除去细颗粒并在1000-15000高斯的磁场中将粉末进行湿法磁力分离以除去杂质。可以将氧化铁粉末通过将湿法研磨装置和旋液分离器组合使用而进行二次粉碎和分粒步骤，并干燥和焙烧。
文档编号C01G49/00GK1064853SQ9210142
公开日1992年9月30日 申请日期1992年2月3日 优先权日1991年2月5日
发明者成田祐喜, 伊藤武朗, 小笠原修悦 申请人:川崎制铁株式会社, 川铁矿业株式会社