专利名称：用副产亚铁盐制备高纯磁性磁氧化铁的制作方法
技术领域：
本发明属于制备高纯磁性氧化铁工艺60年代初，铁氧体是以分析纯锰、锌、铁的硫酸盐为原料混合后在900℃煅烧制得。用这种方法制得的铁氧体成本高，对环境污染严重。与此同时，氧化铁厂研制一种“高磁导率氧化铁”，它以草酸作沉淀剂，因成本过高，都先后被淘汰。
1970年M.J.Ruther首次发表“用于铁氧化体的喷雾焙烧氧化铁”。此法的特点是以轧钢时的酸洗液为原料，在高温喷雾焙烧而得，产品价廉。其缺点是产品杂质如SiO2含量高，设备材质要求高，技术难度大，国外有许多鲁氏氧化铁厂，但能生产SiO2含量低，理化性能好的氧化铁厂只有极少数。国内如宝钢、鞍钢、武钢都先后引进鲁氏氧化铁制备技术，但还不能生产出高质量的氧化铁。
70年代后期，重庆新华化工厂用化学合成法先后开发了205、206氧化铁，海安磁性材料厂也试制成功了同等水平的氧化铁D-99。89年4月化工日报报导，常熟铁红厂也研制了高纯磁性氧化铁，一般厂家使用的亚铁盐原料是铁皮与硫酸进行化学反应制得的，加上除杂净化，工艺繁琐，成本较高，其数量和质量都不能满足电子工业发展的要求。本发明针对上述不足，提出了利用废付亚铁盐制备高纯磁性氧化铁的工艺，从而解决了此问题。
图一为付产亚铁盐制备高纯磁性氧化铁工艺流程示意图。
图1中，1为溶解、净化，2为过滤，3为中和，氧化，4为滤洗，5为烘干、煅烧，6为碳酸氢铵溶液，7为压缩空气，8为付产亚铁盐，9为氨水，10为压缩空气。
利用亚铁盐制备铁氧体用的高纯磁性氧化铁的工艺是由亚铁盐的溶解、净化1、过滤2、中和、氧化3、滤洗4、煅烧5工序组成其技术解决方案是制备亚铁盐溶液，加热，搅拌使亚铁盐溶解，通过先净化，后中和过程中控制亚铁盐溶液的不同温度和PH值，通入不同流量的压缩空气使其氧化，控制氧化时间，用去离子水洗涤中和氧化后的沉淀物，控制沉淀物的烘干和煅烧温度。
按铁的重量和去离子水的体积之比为80-95(公斤)∶1(立方米)制备亚铁盐溶液，将亚铁盐溶液升温30-85℃后，在不断搅拌下，加入25-28%的氨水，调节该溶液的PH值为4.0-6.5，利用化学共沉淀原理，在加氨水的同时，以10-50升/分的空气流量通入压缩空气氧化0.5-3小时，氧化后溶液终点的PH值在3.5-5.0之间，使其产生微量的FeOOH，除去亚铁盐溶液中可溶性的钛、锰等金属杂质，然后将溶液冷却，静置6-20小时，用虹吸抽取上面清液移至贮槽中备用。过滤其底部剩下的浑浊液，除去残渣后，其滤液返回使用。净化工序中利用的化学共沉淀原理的化学反应机理如下1.固溶体的形成
2.吸留作用Fe+3在沉淀时，形成六个O-2、OH-1、H2O位的八面体，通过八面体顶点聚合成海绵状的聚合物，聚合物中存在各种大小空间，可吸入不通M+n而形成稳定的物质。
3.共沉淀物的形成
进行中和前，按净化后的亚铁盐溶液与碳酸氢铵溶液等当量数相作用进行化学计量，中和方法根据要求选择酸式碱单流、碱式酸单流、并流法中的一种方法。其中和方法是在1立方米的中和槽中，加入滴在滤纸上瞬时无黄褐色斑点出现的纯净的亚铁盐溶液450-550升，加热到30-60℃，并不断搅拌，加入饱和碳酸氢铵溶液缓慢地进行中和，饱和碳酸氢铵溶液的用量应比纯净亚铁盐溶液按等当量数相作用进行化学计量多加1-3%，控制中和反应的最终PH值在6.5-7.0的范围内，然后继续搅拌中和后的溶液0.5-2小时，迅速升温至80-90℃，再以30-100升/分的流速在中和加热后的溶液中通入压缩空气15-30分钟，以产生部分球状晶核，促进煅烧时粒子的球化过程，然后进行过滤，用电阻率为20-50万欧的去离子水对沉淀物进行充分洗涤，直至洗涤水及沉淀物中无SO-24存在为止。
将洗净后的沉淀物放入不锈钢盘中，在110℃-120℃的温度范围烘干2-3小时，再送入回转窑中煅烧，在600-700℃的高温区，煅烧2-3小时，即得带紫红色，流动性好的高纯磁性氧化铁产品。
当采用钢厂酸洗废液为原料时，因其游离酸多，应加入铁皮进行反应，当溶液的PH≤3时，利用上述工艺过程处理，也可直接利用钢厂酸洗废液经重结晶制得的亚铁盐为原料。
以钛白付产亚铁盐制备铁氧体用的高纯磁性氧化铁予以详细说明
在盛有1立方米的去离子水的容器中，加入550-620公斤钛白付产亚铁盐，在30-40℃下搅拌使其溶解，用25-28%的氨水调节该溶液的PH值到5.5-6.5，按10-50升/分的空气流量通入压缩空气氧化1-2小时，氧化后亚铁盐溶液的PH值在4-5之间，冷却静置8-12小时，用虹吸抽取上面清液，转移至贮槽中备用。过滤其底部剩下的浑浊液，除去残渣，滤液返回使用。净化后的亚铁盐溶液，经化学分析鉴定，无钛、锰等可溶性杂质，溶液清澈透明，滴在滤纸上立刻观查，应无黄褐色斑点，铁损≤4克/升。
在1立方米的中和槽中，加入净化后的亚铁盐溶液500升，在搅拌下，升温到40-50℃，加入饱和的碳酸轻铵溶液缓缓进行中和，其用量应比纯净亚铁盐按等当量数相作用进行化学计量多加1-3%，控制中和反应的终点PH值在6.5-7.0，继续搅拌1-2小时，迅速升温到80-90℃，以100升/分的空气流量通入压缩空气进行氧化15-30分钟，然后过滤，用去离子水充分洗涤，滤液及沉淀中应无SO-24存在。母液中残余铁≤2-3克/升。
把洗净后的沉淀，放入不锈钢盘中，在110-120℃下烘干2-3小时，除去吸附水。
将烘干后的沉淀物，送入回转窑中煅烧，物料在600-700℃的高温区煅烧停留时间2-3小时。煅烧后的产品外观为紫红色，流动性好的磁性氧化铁。
本发明以付产亚铁盐为原料，基于化学共沉淀原理除去原料中带入的钛、锰……等金属杂质，净化后得到的亚铁盐溶液经测定无钛、锰等离子存在，证明杂质除去率接近100%。在中和工序中，控制适当温度和PH值，通入压缩空气氧化，以产生部分球状晶核，起到煅烧晶种作用，促进了粒子的球化，保证了产品粒度均匀，流动性好，呈园球状，物理性能忧于同类产品，产品纯度氧化铁含量达99.0-99.5%。
在工艺的全过程中，省去了原工艺生产高纯氧化铁，采用冷冻重结晶提纯工艺过程以及煅烧后产品再次用去离子水清洗除杂，再烘干等繁琐工序，缩短生产周期30小时以上。该工艺不仅适用钛白付产亚铁盐生产高纯磁性氧化铁，也适用于氯碱厂付产亚铁盐和钢厂洗废液的综合利用。
权利要求
1.用付产亚铁盐生产高纯磁性氧化铁的工艺是由亚铁盐的溶解、净化1，过滤2，中和氧化3，滤洗4，烘干，锻烧5组成；其特征在于按铁的重量与去离子水的体积之比为80-95(公斤)1(立方米)制备亚铁盐溶液，将亚铁盐溶液升温到30-85℃，通过先净化，后中T 过程中控制亚铁盐溶液的不同温度和PH值，通入不同流量的压缩空气使其氧化，控制氧化时间，用电阻率为20-50万欧的去离子水洗涤中和氧化后的沉淀物，控制烘干和煅烧温度，而制得高温纯磁性氧化铁。
2.根据权利要求1所述的亚铁盐溶液净化，其特征在于将溶解后的亚铁盐溶液在不断搅拌下，加入25-28%的氨水调节亚铁盐溶液PH值为4.0-6.5，同时通入流量为10-50升/分的压缩空气氧化0.5-3小时，氧化后溶液终点的PH值在3.5-5.0之间，将溶液冷却，静置6-20小时，抽取溶解池上面清液，用过滤法除去溶解池底部浑浊液中的残渣后，对净化后合格的亚铁盐溶液进行中和氧化。
3.根据权利要求2所述的净化后合格的亚铁盐溶液中和氧化，其特征在于1立方米的中和槽中，加入滴在滤纸的瞬时间无黄褐色斑点出现的纯净亚铁盐溶液450-550升，加热到30-60℃，在不断搅拌下，用饱和碳酸氢氨溶液缓慢地进行中和，其用量应比纯净亚铁溶液按等当量数相作用进行化学计量要多加1-3%，控制中和反应的最终PH值为6.5-7.0，继续搅拌中和后的溶液0.5-2.0小时，迅速升温至80-90℃，以30-100升/分的流量通入压缩空气氧化15-30分钟后，过滤，用去离子水洗涤沉淀物，洗至沉淀物中无SO-24存在，然后烘干，煅烧。
4.根据权利要求3所述的对洗净后沉淀物进行烘干、煅烧，其特征在于烘干温度为110-120℃，烘干时间为2-3小时后，送入回转窑中，在600-700℃的高温区煅烧2-3小时出窑。
全文摘要
用副产亚铁盐生产高纯磁性氧化铁的工艺是按比例配制亚铁盐溶液，在搅拌、加热下，通过先净化，后中和过程中控制亚铁盐溶液的不同温度和pH值，通入不同流量的压缩空气进行氧化，控制氧化时间，用去离子水洗涤中和氧化后的沉淀物，控制其烘干和煅烧温度而制得了纯度高、粒度均匀、呈圆球状、流动性好、物理性能好的高纯磁性氧化铁。该工艺不仅适用钛白副产亚铁盐生产高纯磁性氧化铁，也适用于氯碱盐厂副产亚铁碱和钢厂酸洗废液的综合利用。
文档编号H01F1/10GK1049142SQ89105940
公开日1991年2月13日 申请日期1989年7月31日 优先权日1989年7月31日
发明者张启超, 钟淑莲 申请人:重庆大学