CN1026405C - 用付产亚铁盐制备高纯磁性磁氧化铁 - Google Patents

Abstract

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。

Description

本发明属于化工领域内，利用付产亚铁盐湿法生产高导磁率软磁铁氧体用氧化铁的一种工艺。

湿法生产高纯磁性氧化铁，在七十年代后期，有重庆新华化工厂生产的205、206氧化铁。近年来，我国的海安磁性材料厂，常熟铁红厂，启东磁性材料厂都先后用湿法研制了高纯磁性氧化铁。根据调查了解，一般厂家使用的亚铁盐原料，都是利用进口铁皮或08钢与硫酸反应制得的，工艺上采用草酸和硫化钡作为沉淀剂，以除去金属元素杂质，成本高，工艺繁琐，原料来源受到限制，难于扩大再生产，不适应电子工业发展的要求。

本发明针对上述不足，提出了利用付产亚铁盐制备高纯磁性氧化铁的工艺，该工艺达到了既利用了废付产亚铁盐，又治理了环境污染。

本发明是由亚铁盐的溶解、加热、搅拌、净化、冷却静置、过滤、中和氧化、滤洗、烘干和煅烧工序组成，类似一般传统的化工湿法工艺。然而，本发明对亚铁盐溶液的净化除杂、中和氧化、烘干、煅烧工序与背景技术的湿法生产高纯磁性氧化铁有着本质不同。

在净化工序中，本发明不是采用化学沉淀剂，而基于吸附理论和共沉淀原理，加氨水调节亚铁盐溶液的pH，同时通入空气氧化使析出共沉淀物，达到净化的目的。其特定技术条件是：

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，使其产生一部分的FeooH，除去亚铁盐溶中可溶性的钛、锰等金属杂质，然后将溶液冷却，静置6-20小时，过滤，除去残渣。净化工序中利用的化学共沉淀原理，其化学反应机理如下：

1、固溶体的形成：α-FeOOH+M⁺²→FeMOOH

2、吸留作用：

Fe⁺³在沉淀时，形成六个O^-2、OH^-1、H₂o配位的八面体，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，可吸入不同M⁺ⁿ而形成稳定的物质而聚沉。

3、共沉淀物的形成

在中和氧化和煅烧工序中、严格控制工艺技术条件、如反应温度、PH、氧化时间，使其析出一部份球状的α-Fe₃O₄、粒子作为煅烧晶种，在煅烧工序中以促进粒子球化，其工艺技术条件是：

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班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。然后进行过滤，用电阻率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^-2 ₄存在为止。

将洗净后的沉淀物，在110℃-120℃度范围烘干2-3小时，再送入回转窑中煅烧，在600-700℃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。

图1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。

以钛白付产亚铁盐制备软磁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[8]，在30-40℃下搅拌使其溶解[1]，用25-28%的氨水[9]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[10]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，过滤[2]，将滤液转移至贮槽中备用。净化[1]后的亚铁盐溶液，经化学分析测定，无钛、锰等可溶性杂质，溶液清激透明，滴在滤纸上立刻观察，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℃，加入饱和的碳酸铵溶液[6]缓慢进行中和[3]，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[7]进行氧化[3]15-30分钟，然后过滤，用去离子水充分洗涤[4]，使滤液及沉淀中应无SO^-2 ₄存在。母液中残余铁≤2-3克/升。

把洗净后的沉淀物，在110-120℃下烘干[5]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[5]，物料在600-700℃的高温区煅烧2-3小时。煅烧后的产品外观为紫红色，流动性好的高纯磁性氧化铁。

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，净化后等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，物理性能优于同类产品，产品纯度氧化铁含量达99.0-99.5%。

在工艺的全过程中，还省去了原传统湿法工艺生产高纯磁性氧化铁，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酸洗废液的综合利用。

Claims (1)

1、一种用付产亚铁盐制备高纯磁性氧化铁的工艺，包括亚铁盐的溶解、加热、搅拌、净化除杂、冷却静置、过滤、中和氧化、滤洗、烘干、煅烧；其特征在于：

①.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，将其升温到30-85℃后，加入25-28%的氨水，调节该溶液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，使氧化后溶液终点的pH值在3.5-5.0之间，冷却静置6-12小时；

②.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亚铁盐溶液450-550升，加热到30-60℃，用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%的饱和碳酸氢氨溶液，缓慢地进行中和，其最终pH值为6.5-7.0，继续搅拌中和后的溶液0.5-2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，用电阻率为20-50万欧的去离子水洗涤沉淀物，至无So^-2 ₄存在为止；

③.将洗净后的沉淀物在110-120℃温度下，烘干2-3小时，送入回转窑中，在其600-700℃的高温区煅烧2-3小时。

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