CN102211005B - 一种制备磁性石墨微球的方法 - Google Patents
一种制备磁性石墨微球的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102211005B CN102211005B CN 201110107361 CN201110107361A CN102211005B CN 102211005 B CN102211005 B CN 102211005B CN 201110107361 CN201110107361 CN 201110107361 CN 201110107361 A CN201110107361 A CN 201110107361A CN 102211005 B CN102211005 B CN 102211005B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- alloy
- pig iron
- magnetic graphite
- remaining
- microspheres
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Hard Magnetic Materials (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
本发明属无机非金属材料领域，是一种制备磁性石墨微球的方法。该制备方法首先利用生铁和废钢制备Fe-C合金，Fe-C合金中各组分的质量百分比为C3.4-3.9％、Si 2.5-3.0％、余为Fe，再称取硅铁和稀土镁合金；然后依序将生铁、废钢和硅铁放置于碱性中频炉感应炉进行熔炼；利用冲入法加入稀土镁合金进行球化处理，再将高温铁水出炉浇注；利用盐酸充分反应上述浇注的Fe-C合金中的元素Fe，然后利用氢氟酸反应Fe-C合金中的元素Si，将反应所得物利用去离子水和无水乙醇分别洗涤并烘干，即获得黑色的磁性石墨微球。本发明具有工艺简单、成本低、生产效率高的特点；所制备的磁性石墨微球稳定性好，粒度分布在20-35μm，97％的石墨颗粒呈现完美的球状，具有较好的铁磁性。
Description
技术领域
本发明属于无机非金属材料制备技术领域，涉及一种制备磁性石墨微球的方法。
背景技术
在磁性、生物和医药材料领域中，微纳米磁性金属Fe、Ni、Co颗粒以及它们的合金、氧化物由于较弱的抵抗外界环境腐蚀性能力而受到限制。近年来，碳包覆磁性颗粒的复合结构受到人们广泛的关注和研究，这种新颖的复合结构是由外层有序的碳壳和内部磁性金属颗粒的核心组成的，它既保留了石墨球优异的物理化学性质而且具有纳米金属颗粒的磁学性质，外层的碳壳能够把金属磁性颗粒禁锢在很小的空间内，能够起到很好的抗腐蚀和抗氧化作用。这种复合材料能够广泛地应用在磁记录材料、医学药物运输、锂离子负极材料等领域。另外，它还具有较低的密度和较好的吸波能力，有望成为一种新型的电磁波吸收材料，同时在锂离子电池方面，石墨球相对于其他的碳结构，具有更好的循环性能和电荷传输能力，是电池负极材料的主要原料。
目前，制备磁性石墨微球的方法包括：化学气相沉积法、溶剂水热法、热分解碳源法、催化还原法等。这些制备方法主要采用化学反应的方法，一般需要催化剂、复杂的操作、昂贵的设备、较长的反应时间，而且石墨微球的纯度低，形貌及大小也不易控制，直接影响了磁性石墨微球在科学研究和工业中的应用。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本高产量、工艺操作简单、无污染、且粒度易控制的制备磁性石墨微球的方法。
本发明是通过以下方式实现的：
一种制备磁性石墨微球的方法，包括以下步骤：
(1)利用生铁和废钢制备Fe-C合金，Fe-C合金中各组分的质量百分比为C3.4-3.9％、Si 2.5-3.0％、余为Fe；所用生铁的化学成分(质量百分比)为C 4.26wt％、Si 0.8wt％、余为Fe；废钢的化学成分(质量百分比)为C 0.45wt％、Si 0.25wt％、余为Fe；然后称取硅铁和稀土镁合金，其分别占Fe-C合金质量分数的1.2％和1.8％；
(2)将上述配料按照生铁、废钢和硅铁的加料顺序放置于碱性中频炉感应炉进行熔炼，待物料熔化完全后，去除熔液表面上层的炉渣，获得Fe-C合金熔液；
(3)利用冲入法加入稀土镁合金进行球化处理，将稀土镁合金预先放到浇包中，然后用步骤(2)中的高温Fe-C合金熔液浇注；浇注温度在1400-1450℃；
(4)用超声波清洗上述Fe-C合金以清除外带的灰尘和杂质，接着先后利用体积分数为10-20％的盐酸反应腐蚀Fe-C合金中的元素Fe和体积分数为5-10％的氢氟酸反应Fe-C合金的元素Si，待充分反应后，收集上述反应物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3-5次；再将所得物在60-80℃下烘干30-50分钟，即获得黑色的磁性石墨微球。
Fe-C合金的成分配比所需生铁和废钢量按照以下方法计算：
假设要配置6Kg的Fe-C合金(C-3.4～3.9％、Si-2.5～3.0％、余为Fe)由以下计算公式计算：假设X为生铁(主要化学成分为C 4.3wt％、Si 0.8wt％、余为Fe)，Y为废钢(主要化学成分为C 0.45wt％、Si 0.25wt％、余为Fe)，
X+Y＝6
X＊4.3％+Y＊0.45％＝6＊3.8％
经过计算得生铁X＝5.221Kg、废钢Y＝0.779Kg
该方法制备的磁性石墨微球具有较高的热稳定性和铁磁性，粒度分布在20-35μm之间，97％的石墨颗粒呈现完美的球状。
本发明具有以下优点：1、成本低，生产效率高；2、制备工艺稳定，操作简单；3、无污染，不需要使用催化剂；4、适合于工业化生产和应用。
具体实施方式
下面给出本发明的五个最佳实施例：
实施例1
(1)利用生铁和废钢制备Fe-C合金，Fe-C合金中各组分的质量百分比为C3.4％、Si 2.6％、余为Fe；所用生铁的化学成分(质量百分比)为C 4.26wt％、Si 0.8wt％、余为Fe；废钢的化学成分(质量百分比)为C 0.45wt％、Si 0.25wt％、余为Fe；然后称取硅铁和稀土镁合金，其分别占Fe-C合金质量分数的1.2％和1.8％；
(2)将上述配料按照生铁、废钢和硅铁的加料顺序放置于碱性中频炉感应炉进行熔炼，待物料熔化完全后，去除熔液表面上层的炉渣，获得Fe-C合金熔液；
(3)利用冲入法加入稀土镁合金进行球化处理，将稀土镁合金预先放到浇包中，然后用步骤(2)中的高温Fe-C合金熔液浇注；浇注温度在1400℃；
(4)用超声波清洗上述Fe-C合金以清除外带的灰尘和杂质，接着先后利用体积分数为10％的盐酸反应腐蚀Fe-C合金中的元素Fe和体积分数为5％的氢氟酸反应Fe-C合金的元素Si，待充分反应后，收集上述反应物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次；再将所得物在60℃下烘干50分钟，即获得黑色的磁性石墨微球。
上述所制备的磁性石墨微球热稳定性较高，具有较好的铁磁性，粒度分布在20-35μm，97％的石墨颗粒呈现完美的球状。
实施例2
(1)利用生铁和废钢制备Fe-C合金，Fe-C合金中各组分的质量百分比为C3.5％、Si 2.5％、余为Fe；所用生铁的化学成分(质量百分比)为C 4.26wt％、Si 0.8wt％、余为Fe；废钢的化学成分(质量百分比)为C 0.45wt％、Si 0.25wt％、余为Fe；然后称取硅铁和稀土镁合金，其分别占Fe-C合金质量分数的1.2％和1.8％；
(2)将上述配料按照生铁、废钢和硅铁的加料顺序放置于碱性中频炉感应炉进行熔炼，待物料熔化完全后，去除熔液表面上层的炉渣，获得Fe-C合金熔液；
(3)利用冲入法加入稀土镁合金进行球化处理，将稀土镁合金预先放到浇包中，然后用步骤(2)中的高温Fe-C合金熔液浇注；浇注温度在1420℃；
(4)用超声波清洗上述Fe-C合金以清除外带的灰尘和杂质，接着先后利用体积分数为12％的盐酸反应腐蚀Fe-C合金中的元素Fe和体积分数为6％的氢氟酸反应Fe-C合金的元素Si，待充分反应后，收集上述反应物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤4次；再将所得物在70℃下烘干40分钟，即获得黑色的磁性石墨微球。
上述所制备的磁性石墨微球热稳定性较高，具有较好的铁磁性，粒度分布在20-35μm，97％的石墨颗粒呈现完美的球状。
实施例3
(1)利用生铁和废钢制备Fe-C合金，Fe-C合金中各组分的质量百分比为C3.6％、Si 2.7％、余为Fe；所用生铁的化学成分(质量百分比)为C 4.26wt％、Si 0.8wt％、余为Fe；废钢的化学成分(质量百分比)为C 0.45wt％、Si 0.25wt％、余为Fe；然后称取硅铁和稀土镁合金，其分别占Fe-C合金质量分数的1.2％和1.8％；
(2)将上述配料按照生铁、废钢和硅铁的加料顺序放置于碱性中频炉感应炉进行熔炼，待物料熔化完全后，去除熔液表面上层的炉渣，获得Fe-C合金熔液；
(3)利用冲入法加入稀土镁合金进行球化处理，将稀土镁合金预先放到浇包中，然后用步骤(2)中的高温Fe-C合金熔液浇注；浇注温度在1430℃；
(4)用超声波清洗上述Fe-C合金以清除外带的灰尘和杂质，接着先后利用体积分数为14％的盐酸反应腐蚀Fe-C合金中的元素Fe和体积分数为7％的氢氟酸反应Fe-C合金的元素Si，待充分反应后，收集上述反应物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次；再将所得物在80℃下烘干30分钟，即获得黑色的磁性石墨微球。
上述所制备的磁性石墨微球热稳定性较高，具有较好的铁磁性，粒度分布在20-35μm，97％的石墨颗粒呈现完美的球状。
实施例4
(1)利用生铁和废钢制备Fe-C合金，Fe-C合金中各组分的质量百分比为C3.7％、Si 2.6％、余为Fe；所用生铁的化学成分(质量百分比)为C 4.26wt％、Si 0.8wt％、余为Fe；废钢的化学成分(质量百分比)为C 0.45wt％、Si 0.25wt％、余为Fe；然后称取硅铁和稀土镁合金，其分别占Fe-C合金质量分数的1.2％和1.8％；
(2)将上述配料按照生铁、废钢和硅铁的加料顺序放置于碱性中频炉感应炉进行熔炼，待物料熔化完全后，去除熔液表面上层的炉渣，获得Fe-C合金熔液；
(3)利用冲入法加入稀土镁合金进行球化处理，将稀土镁合金预先放到浇包中，然后用步骤(2)中的高温Fe-C合金熔液浇注；浇注温度在1440℃；
(4)用超声波清洗上述Fe-C合金以清除外带的灰尘和杂质，接着先后利用体积分数为15％的盐酸反应腐蚀Fe-C合金中的元素Fe和体积分数为8％的氢氟酸反应Fe-C合金的元素Si，待充分反应后，收集上述反应物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤4次；再将所得物在70℃下烘干50分钟，即获得黑色的磁性石墨微球。
上述所制备的磁性石墨微球热稳定性较高，具有较好的铁磁性，粒度分布在20-35μm，97％的石墨颗粒呈现完美的球状。
实施例5
(1)利用生铁和废钢制备Fe-C合金，Fe-C合金中各组分的质量百分比为C3.8％、Si 2.7％、余为Fe；所用生铁的化学成分(质量百分比)为C 4.26wt％、Si 0.8wt％、余为Fe；废钢的化学成分(质量百分比)为C 0.45wt％、Si 0.25wt％、余为Fe；然后称取硅铁和稀土镁合金，其分别占Fe-C合金质量分数的1.2％和1.8％；
(2)将上述配料按照生铁、废钢和硅铁的加料顺序放置于碱性中频炉感应炉进行熔炼，待物料熔化完全后，去除熔液表面上层的炉渣，获得Fe-C合金熔液；
(3)利用冲入法加入稀土镁合金进行球化处理，将稀土镁合金预先放到浇包中，然后用步骤(2)中的高温Fe-C合金熔液浇注；浇注温度在1450℃；
(4)用超声波清洗上述Fe-C合金以清除外带的灰尘和杂质，接着先后利用体积分数为15％的盐酸反应腐蚀Fe-C合金中的元素Fe和体积分数为8％的氢氟酸反应Fe-C合金的元素Si，待充分反应后，收集上述反应物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤5次；再将所得物在60℃下烘干50分钟，即获得黑色的磁性石墨微球。
上述所制备的磁性石墨微球热稳定性较高，具有较好的铁磁性，粒度分布在20-35μm，97％的石墨颗粒呈现完美的球状。
Claims (3)
1.一种制备磁性石墨微球的方法，其特征是包括以下步骤：
(1)利用生铁和废钢制备Fe-C合金，Fe-C合金中各组分的质量百分比为C3.4-3.9％、Si 2.5-3.0％、余为Fe；然后称取硅铁和稀土镁合金，其分别占Fe-C合金质量分数的1.2％和1.8％；
(2)将上述配料按照生铁、废钢和硅铁的加料顺序放置于碱性中频炉感应炉进行熔炼，待物料熔化完全后，去除熔液表面上层的炉渣，获得Fe-C合金熔液；
(3)利用冲入法加入稀土镁合金进行球化处理，将稀土镁合金预先放到浇包中，然后用步骤(2)中的高温Fe-C合金熔液浇注；浇注温度为1400-1450℃；
(4)用超声波清洗步骤(3)所得Fe-C合金以清除外带的灰尘和杂质，接着先后利用盐酸反应腐蚀Fe-C合金中的元素Fe、用氢氟酸反应Fe-C合金的元素Si；待充分反应后，收集上述反应物并用去离子水和无水乙醇分别洗涤，再将所得物烘干，即得黑色的磁性石墨微球。
2.根据权利要求1所述一种制备磁性石墨微球的方法，其特征是：步骤(1)中所用生铁的化学成分为C 4.26wt％、Si 0.8wt％、余为Fe，废钢的化学成分为C0.45wt％、Si 0.25wt％、余为Fe。
3.根据权利要求1所述一种制备磁性石墨微球的方法，其特征是：步骤(4)中盐酸的体积分数为10-20％、氢氟酸的体积分数为5-10％；用去离子水和无水乙醇分别洗涤3-5次；所得物在60-80℃下烘干30-50分钟。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110107361 CN102211005B (zh) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | 一种制备磁性石墨微球的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110107361 CN102211005B (zh) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | 一种制备磁性石墨微球的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102211005A CN102211005A (zh) | 2011-10-12 |
| CN102211005B true CN102211005B (zh) | 2013-06-12 |
Family
ID=44742678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110107361 Expired - Fee Related CN102211005B (zh) | 2011-04-28 | 2011-04-28 | 一种制备磁性石墨微球的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102211005B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102501454B (zh) * | 2011-11-08 | 2014-09-10 | 北京工业大学 | 一种高性能镁合金吸波复合板材及其制备方法 |
| CN106328987A (zh) * | 2016-09-07 | 2017-01-11 | 马鞍山纽盟知识产权管理服务有限公司 | 一种新型石墨球制备方法 |
| CN112391599A (zh) * | 2019-08-12 | 2021-02-23 | 湖南早晨纳米机器人有限公司 | 镁合金溅射纳米机器人及其制备方法 |
| CN114180552B (zh) * | 2021-12-14 | 2023-01-03 | 湖南宸宇富基新能源科技有限公司 | 一种石墨-c@c复合材料及其制备和在锂电池中的应用 |
| CN114538433B (zh) * | 2022-02-25 | 2023-11-10 | 中南大学 | 一种制备具有单金属掺杂缺陷快充石墨的方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101372326B (zh) * | 2008-07-05 | 2010-08-18 | 太原理工大学 | 一种用球墨铸铁制备碳微球的方法 |
| CN101804978B (zh) * | 2010-04-15 | 2011-09-21 | 山东大学 | 一种微纳米石墨球的制备方法 |
-
2011
- 2011-04-28 CN CN 201110107361 patent/CN102211005B/zh not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102211005A (zh) | 2011-10-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102211005B (zh) | 一种制备磁性石墨微球的方法 | |
| CN102303116B (zh) | 一种μ40铁硅铝磁粉芯的制造方法 | |
| CN104611566B (zh) | 废旧锂离子电池中有价金属回收的方法 | |
| CN103422009B (zh) | 载重汽车中后桥壳用球墨铸铁及其生产方法 | |
| CN103882175B (zh) | 一种铁水生产两种牌号低温球铁的方法 | |
| CN101804978B (zh) | 一种微纳米石墨球的制备方法 | |
| CN102260787A (zh) | 从铜冶炼渣浮选尾矿中综合回收铁的方法 | |
| JP2019131895A (ja) | クロム鉄鉱石からのクロム鉄合金の直接的な製造 | |
| CN101775532B (zh) | 一种无稀土铁素体球铁及其制备方法 | |
| CN115463935B (zh) | 用冶金行业富铁固废制备锂电池正极材料磷酸铁锂的方法 | |
| CN102049515A (zh) | 铁硅铝软磁粉末及其制造方法 | |
| CN111074145A (zh) | 一种低温韧性超厚大端面铁素体球墨铸铁件及其制备方法 | |
| CN105033181B (zh) | 一种熔模铸造铁素体不锈钢晶粒细化剂及其使用方法 | |
| CN101275170A (zh) | 一种高含硅量钢渣处理工艺 | |
| CN103361448B (zh) | 一种利用熔融冶金炉渣制备Fe-Ca-Si合金的方法 | |
| CN104789907A (zh) | 一种用于金属表面耐摩擦涂层及其制备方法 | |
| CN102154566B (zh) | 一种以软锰矿为原料制备高锰含量锰-铝中间合金的方法 | |
| CN102312034A (zh) | 一种高炉铁水生产风电铸件的方法 | |
| CN103451450A (zh) | 综合利用含镍蛇纹石矿的方法 | |
| CN105170891A (zh) | 高铝高炉渣-粉煤灰消失模铸造涂料及其制备方法 | |
| CN107686095B (zh) | 一种降低硼氢化锂放氢温度的方法 | |
| Huibin et al. | Energy conservation and emissions reduction in iron and steel industry | |
| CN104694696A (zh) | 一种冷却剂 | |
| CN103388051A (zh) | 生产低温球墨铸铁的简易脱锰法 | |
| Xin et al. | EFFECT OF β-QUENCHING ON THE CORROSION RESISTANCE OF Zr-4 ALLOY IN LiOH AQUEOUS SOLUTION |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20130612 Termination date: 20140428 |