CN103626486B - 一种锶钙铁氧体预烧料及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锶钙铁氧体预烧料及制备方法，属于磁性材料技术领域，该锶钙铁氧体预烧料适用于生产高性能永磁铁氧体元件。本发明的目的是克服和优化现有工艺技术之不足。本发明提供了一种以氧化铁Fe₂O₃，碳酸锶SrO为原料，以碳酸钙、二氧化硅和活性氧化铝为添加剂制备而成的锶钙铁氧体预烧料；其中，Fe₂O₃和SrO摩尔比值n=5.7～6.3。所述原料氧化铁中TFe≥68.0%，Fe₂O₃≥98.0%，SiO₂≤0.3%；所述原料碳酸锶中SrCO₃≥96.0%。增加了料浆离心脱水浓缩工序，采用浓缩料浆进窑，节约了回转窑用燃料，降低了生产成本。采用本发明所述原料和工艺制造的锶钙铁氧体预烧料各项技术指标为Br≥405mT，Hcj≥280kA/m，（BH）m≥30kJ/m³。

Description

一种锶钙铁氧体预烧料及制备方法

技术领域

本发明为一种锶钙铁氧体预烧料及制备方法，属于磁性材料技术领域，该锶钙铁氧体预烧料适用于生产高性能永磁铁氧体元件，如：永磁电机磁瓦、微波炉磁钢、扬声器磁环等。背景技术

永磁锶铁氧体材料生产过程包括预烧料生产和磁件生产两个过程。无论在预烧料生产还是磁件生产中，均需添加适量添加剂，主要是利用各添加物质对产品磁性能、收缩率和烧结温度的影响机理不同，从而调节产品磁性能等物理特性，以满足用户的不同要求。

永磁锶铁氧体材料生产过程可添加剂添加方式有两种：一次添加和二次添加。一次添加（生产预烧料时添加）：主要添加剂为氧化铝和二氧化硅，也有无添加剂的。二次添加（生产磁件时添加）：主要添加剂为碳酸钙、氧化铝和二氧化硅、硼酸等。

目前锶铁氧体预烧料基本生产工艺有两种：干法回转窑工艺和湿法回转窑工艺。干法回转窑工艺：原料选择处理→称量配料→加添加剂→干法强制混合→致密→造球→烘干→氧化预烧→冷却→破碎→合批→检验。湿法回转窑工艺：原料选择处理→称量配料→加添加剂→加水搅拌→湿法混磨→料浆贮存→氧化预烧→冷却→破碎。上述两种方法存在的缺陷有：干法回转窑工艺混料均匀性差，产品磁性能低，粉尘污染严重；湿法回转窑工艺能耗高。

发明内容

本发明所解决的技术问题是克服和优化现有工艺技术之不足，提供一种锶钙铁氧体预烧料及制备方法。

本发明锶钙铁氧体预烧料是以氧化铁Fe₂O₃，碳酸锶SrO为原料，以碳酸钙、二氧化硅和活性氧化铝为添加剂制备而成。

其中，Fe₂O₃和SrO摩尔比值n=5.7～6.3。所述原料氧化铁中TFe≥68.0%，Fe₂O₃≥98.0%，SiO₂≤0.3%；所述原料碳酸锶中SrCO₃≥96.0%。

添加剂为碳酸钙、二氧化硅和活性氧化铝。添加剂按下述质量百分比添加：碳酸钙（以CaCO₃计）0.10%～0.60%，二氧化硅（以SiO₂计）0.10%～0.40%，活性氧化铝（以Al₂O₃计）0.10%～0.80%。所述添加剂中：碳酸钙中CaCO₃≥97.0%；二氧化硅中SiO₂≥90.0%；活性氧化铝中Al₂O₃≥90.0%。二氧化硅优选采用白炭黑，即沉淀法二氧化硅，具有粒度细，化学活性好的优点，优于普通二氧化硅（如石英砂等）。

本发明的改进点之一是采用活性氧化铝（γ－Al₂O₃）替代普通氧化铝（α－Al₂O₃）。γ－Al₂O₃是一种多孔性物质，每克的内表面积高达数百平方米，具有强吸附力和催化活性。在预烧料生产中采用活性氧化铝能有效提高产品磁性能。

采用碳酸钙作添加剂的目的是在预烧过程中，CaCO₃在高温下分解生成的CaO能与SrO和Fe₂O₃共同形成锶钙铁氧体，从而提高预烧料产品磁性能。

二氧化硅是一种多孔性物质，具有超高的比表面积和超强吸附力。采用白炭黑作添加剂，能降低预烧温度和增加产品密度，从而提高产品磁性能。

本发明提供了该锶钙铁氧体预烧料的制备方法，包括以下步骤：称取原料→加水搅拌→加添加剂→湿法混磨→料浆贮存→料浆离心脱水浓缩→窑内干燥→解碎→预烧→冷却→破碎。本发明的关键步骤在于料浆离心脱水浓缩、窑内干燥和解碎。加水搅拌时，按重量比计，加水量为原料的1.0～1.5倍；料浆经离心脱水浓缩后所得浓缩料浆浓度为60%～75%。

本发明制备方法中预烧步骤采用回转窑预烧，预烧温度为1160℃～1280℃，预烧时间为1h～2h；所述预烧料颗粒料经冷却至室温，进行球磨破碎，得到锶钙铁氧体预烧料。所得锶钙铁氧体预烧料性能参数为：Br≥405mT、Hcj≥280kA/m、（BH）m≥30kJ/m³。

本发明制备方法中的其他工序的操作条件可参照现有技术。

本发明的主要优点是：

①提出了在锶钙铁氧体预烧料一次添加剂配方组合中添加碳酸钙和活性氧化铝。

②通过添加碳酸钙（以CaCO₃计）0.10%～0.60%，二氧化硅（白炭黑，以SiO₂计）0.10%～0.40%，活性氧化铝（以Al₂O₃计）0.10%～0.80%，在1160℃～1280℃预烧，预烧时间1h～2h，可以使Fe₂O₃和SrO在较低预烧温度下充分铁氧体化，提高预烧料磁性能。

③料浆经离心脱水浓缩后，采用浓度为60%～75%的浓缩料浆进窑，相对于现有工艺中混料料浆直接进窑可有效节约回转窑燃烧用能源（如煤气、天然气、重油等）。

采用本发明所述原料和工艺制造的锶钙铁氧体预烧料各项技术指标为Br≥405mT，Hcj≥280kA/m，（BH）m≥30kJ/m³。

具体实施方式

本发明锶钙铁氧体预烧料，以氧化铁Fe₂O₃，碳酸锶为原料，以碳酸钙、二氧化硅和活性氧化铝为添加剂制备而成；其中，（1）Fe₂O₃和SrO摩尔比值n=5.7～6.3；（2）添加剂按质量百分比添加：碳酸钙（以CaCO₃计）0.10%～0.60%，二氧化硅（白炭黑，以SiO₂计）0.10%～0.40%，活性氧化铝（以Al₂O₃计）0.10%～0.80%。

所述原料氧化铁粉中TFe≥68.0%，Fe₂O₃≥98.0%，SiO₂≤0.3%；所述原料碳酸锶中SrCO₃≥96.0%。所述添加剂碳酸钙中CaCO₃≥97.0%；二氧化硅中SiO₂≥90.0%；活性氧化铝中Al₂O₃≥90.0%。所述二氧化硅优选采用白炭黑。

本发明锶钙铁氧体预烧料的制备方法其特征在于：包括以下步骤：称取原料→加水搅拌→加添加剂→湿法混磨→料浆贮存→料浆离心脱水浓缩→窑内干燥→解碎→预烧→冷却→破碎，其中：

（1）所述加水搅拌时，按重量比计，加水量为原料的1.0～1.5倍；

（2）所述料浆经离心脱水浓缩步骤，浓缩后所得浓缩料浆浓度为60%～75%（wt%）；

（3）所述料浆经离心脱水浓缩后所得浓缩料浆进回转窑，回转窑预烧温度1160℃～1280℃，预烧时间1h～2h。

以下为本发明锶钙铁氧体预烧料的制备实例。

实施例1

（1）Fe₂O₃和SrO摩尔比值n=5.95；（2）添加剂按质量百分比添加：碳酸钙（以CaCO₃计）0.40%，二氧化硅（白炭黑，以SiO₂计）0.3%，活性氧化铝（以Al₂O₃计）0.35%。

称取原料→加水搅拌→加添加剂→湿法混磨→料浆贮存→料浆离心脱水浓缩→窑内干燥→解碎→预烧→冷却→破碎，其中：

（1）所述加水搅拌时，按重量比计，加水量为原料的1.1倍；

（2）所述料浆经离心脱水浓缩步骤，浓缩后所得浓缩料浆浓度为62%（wt%）；

（3）所述料浆经离心脱水浓缩后所得浓缩料浆进回转窑，回转窑预烧温度1160℃～1280℃，预烧时间1h～2h。

所得锶钙铁氧体预烧料各项技术指标为Br=410mT，Hcj=305kA/m，（BH）m=32kJ/m³。

实施例2

（1）Fe₂O₃和SrO摩尔比值n=5.95；（2）添加剂按质量百分比添加：碳酸钙（以CaCO₃计）0.40%，二氧化硅（白炭黑，以SiO₂计）0.3%，活性氧化铝（以Al₂O₃计）0.30%。

称取原料→加水搅拌→加添加剂→湿法混磨→料浆贮存→料浆离心脱水浓缩→窑内干燥→解碎→预烧→冷却→破碎，其中：

（1）所述加水搅拌时，按重量比计，加水量为原料的1.1倍；

（2）所述料浆经离心脱水浓缩步骤，浓缩后所得浓缩料浆浓度为62%（wt%）；

（3）所述料浆经离心脱水浓缩后所得浓缩料浆进回转窑，回转窑预烧温度1160℃～1280℃，预烧时间1h～2h。

所得锶钙铁氧体预烧料各项技术指标为Br=412mT，Hcj=298kA/m，（BH）m=32.5kJ/m³。

综上，本发明所得锶钙铁氧体预烧料性能参数为：Br≥405mT、Hcj≥280kA/m、（BH）m≥30kJ/m³。

Claims (5)

1.锶钙铁氧体预烧料，其特征在于：以氧化铁Fe₂O₃，碳酸锶SrCO₃为原料，以碳酸钙、二氧化硅和活性氧化铝为添加剂制备而成；其中：

(1)Fe₂O₃和SrCO₃摩尔比值n＝5.7～6.3；

(2)添加剂按质量百分比添加：碳酸钙以CaCO₃计：0.10％～0.60％，二氧化硅以SiO₂计：0.10％～0.40％，活性氧化铝以Al₂O₃计：0.10％～0.80％；

所述的锶钙铁氧体预烧料的制备方法包括以下步骤：称取原料→加水搅拌→加添加剂→湿法混磨→料浆贮存→料浆离心脱水浓缩→窑内干燥→解碎→预烧→冷却→破碎，其中：

(1)所述加水搅拌步骤，按重量比计，加水量为原料的1.0～1.5倍；

(2)所述料浆经离心脱水浓缩步骤，浓缩后所得浓缩料浆浓度为60％～75％(wt％)；

(3)料浆经离心脱水浓缩后所得浓缩料浆进回转窑，回转窑预烧温度1160℃～1280℃，预烧时间1h～2h。

2.根据权利要求1所述的锶钙铁氧体预烧料，其特征在于：所述原料氧化铁中TFe≥68.0％，Fe₂O₃≥98.0％，SiO₂≤0.3％；所述原料碳酸锶中SrCO₃≥96.0％。

3.根据权利要求1所述的锶钙铁氧体预烧料，其特征在于：所述添加剂碳酸钙中CaCO₃≥97.0％，二氧化硅中SiO₂≥90.0％，活性氧化铝中Al₂O₃≥90.0％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的锶钙铁氧体预烧料，其特征在于：所述二氧化硅采用白炭黑。

5.权利要求1-4任一项所述的锶钙铁氧体预烧料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：称取原料→加水搅拌→加添加剂→湿法混磨→料浆贮存→料浆离心脱水浓缩→窑内干燥→解碎→预烧→冷却→破碎，其中：

(1)所述加水搅拌步骤，按重量比计，加水量为原料的1.0～1.5倍；

(2)所述料浆经离心脱水浓缩步骤，浓缩后所得浓缩料浆浓度为60％～75％(wt％)；

(3)料浆经离心脱水浓缩后所得浓缩料浆进回转窑，回转窑预烧温度1160℃～1280℃，预烧时间1h～2h。