CN104193315A - 制备钡铁氧体预烧料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种制备钡铁氧体预烧料的方法，包括：将铁精矿进行脱硅处理；将脱硅后的铁精粉、碳酸钡和助氧剂进行混合处理，以便得到混合物料；将混合物料进行球磨处理，以便得到颗粒物料；将颗粒物料进行造球处理，以便得到球团物料；将球团物料在环形炉内按转动方向依次分别进行磁化焙烧、预烧处理，一步法得到预烧球团；将预烧球团磨选和磁选后，以便得到钡铁氧体预烧料。采用本发明上述实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法可显著缩短制备时间，降低成本和能耗，提高产率，实现钡铁氧体预烧料的高效生产。
Description
技术领域
本发明属于冶金领域，具体而言，本发明涉及制备钡铁氧体预烧料的方法。
背景技术
随着科学技术的发展，各领域对于磁性材料的需求也逐年增长。国内生产的磁性材料常见的是永磁铁氧体。我国永磁铁氧体年产量居世界首位，是磁性材料产品生产大国。中国的铁氧体工业几年来基本上保持在20％以上的速度增长，且平均每五年产量翻一番。
磁性材料包括硬磁材料和软磁材料。其中，硬磁材料又称永磁材料，其磁化后不易退磁，是能长久保留磁性的一种铁氧体材料，磁性材料的晶体结构大多为六角晶系铅磁石型，钡铁氧体就是其典型代表。钡铁氧体因其有较大的矫顽力和磁能积、单轴磁晶各向异性、优良的旋磁等特点，被广泛用在在传感元件、光电材料和磁敏光记录材料、颜料、脱氢催化剂等许多方面。
优质的预烧料是经济地生产优质永磁铁氧体磁体的基础和关键，铁氧体预烧料经二次烧结、制粉成型后即可得到铁氧体。目前永磁铁氧体预烧料的生产有多种工艺，按使用的预烧设备不同有隧道窑工艺和回转窑工艺；按混料方式不同有湿法工艺和干法工艺。目前钡铁氧体预烧料的生产工艺主要为：铁鳞、铁精矿+碳酸钡—混料—干燥—制粒—粉料预烧—粉碎—铁氧体预烧料粉。目前生产永磁铁氧体的主要原料为铁红及铁鳞，但近年来铁鳞多被钢厂回收利用，而铁红价格又偏高，因此，为铁氧体的生产寻找廉价替代原料，降低铁氧体生产成本，提高市场竞争力，是目前铁氧体生产面临的紧迫问题。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出了一种高效率，低能耗的制备钡铁氧体预烧料的方法。
根据本发明的一个方面，本发明提出了一种制备钡铁氧体预烧料的方法，包括：
将铁精矿进行脱硅处理，以便得到脱硅后的铁精粉；
将所述脱硅后的铁精粉、碳酸钡和助氧剂进行混合处理，以便得到混合物料；
将所述混合物料进行球磨处理，以便得到颗粒物料；
将所述颗粒物料进行造球处理，以便得到球团物料；
将所述球团物料在环形炉内按转动方向依次进行磁化焙烧处理和预烧处理，以便获得预烧球团；
将所述预烧球团进行磨选和磁选处理，以便获得钡铁氧体预烧料。
由此，本发明上述实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法工艺简单、成本低、能耗低。采用环形炉进行还原反应可以连续化生产钡铁氧体预烧料，提高了产率，实现了钡铁氧体预烧料的高效生产。
另外，根据本发明上述实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法还可以具有如下附加的技术特征：
在本发明的一些实施例中，所述铁精粉和碳酸钡的摩尔比为5.5～6.0:1，所述助氧剂的用量为所述铁精粉和所述碳酸钡的总质量的0.5～1％。由此可以进一步提高钡铁氧体预烧料产量，同时提高钡铁氧体预烧料品质。
在本发明的一些实施例中，所述助氧剂为氧化钒-氧化磷。由此能够提高钡铁氧体预烧料品质。
在本发明的一些实施例中，所述铁精矿为磁铁矿、赤铁矿或磁黄铁矿。由此使得制备钡铁氧体预烧料的原料来源更广泛，降低了生产成本。
在本发明的一些实施例中，所述铁精粉中的TFe含量大于60％，SiO2的含量小于1％。这就降低了原料的制备成本，但同时仍可保证钡铁氧体预烧料的品质。
在本发明的一些实施例中，所述颗粒混合物料的粒径为45～74微米。该粒径在工业中较易实现，且成本相对其他细粒径更加低廉，同时还可以有效提高氧化效率。
在本发明的一些实施例中，所述球团物料的粒径为12～20mm。由此可以有效提高氧化效率。
在本发明的一些实施例中，所述磁化焙烧和预烧处理是在氧化性气氛中进行的，优选地，所述氧化性气氛中游离氧浓度不小于4体积％。由此可以有效提高预烧效率。
在本发明的一些实施例中，所述磁化焙烧处理是在温度为300～850摄氏度和压力为1～13Pa的条件下进行20～40分钟而完成。所述预烧处理是在温度为1150～1200摄氏度和压力为1～13Pa的条件下进行70～100分钟而完成。在磁化焙烧区和预烧区中间设置有快速升温区，升温时间小于5分钟，使得温度快速升高到预烧温度。由此球团在不同的区域完成相应的反应，有效的提高了预烧效率，节省了能耗。
在本发明的一些实施例中，上述实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法进一步包括：利用所述环形炉内产生的烟气对所述球团物料进行烘干。由此可以显著提高资源利用率，降低成本。
附图说明
图1是根据本发明一个实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法的流程图。
图2是根据本发明另一个实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法的流程图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
根据本发明的一个方面，本发明还提出一种制备钡铁氧体预烧料的方法，根据本发明实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法具体包括：
将铁精矿进行脱硅处理，以便得到脱硅后的铁精粉；
将脱硅后的铁精粉、碳酸钡和助氧剂进行混合处理，以便得到混合物料；
将混合物料进行球磨处理，以便得到颗粒物料；
将颗粒物料进行造球处理，以便得到球团物料；
将球团物料在环形炉内进行磁化焙烧处理、预烧处理，以便得到预烧球团；
将预烧球团进行磨选和磁选处理，以便获得钡铁氧体预烧料。
由此，本发明上述实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法工艺简单、成本低、能耗低。采用环形炉进行还原反应可以连续化生产钡铁氧体预烧料，提高了产率，实现了钡铁氧体预烧料的高效生产，同时由于可以采用普通铁精矿为原料，原料来源广泛，降低了生产成本。
下面参考图1描述本发明实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法。
S100：脱硅处理
将铁精矿进行脱硅处理，以便得到硅含量较低的铁精粉。根据本发明的具体实施例，经过脱硅处理得到的铁精粉中TFe含量大于60％，SiO2的含量小于1％即可。根据本发明的具体实施例，作为原料的铁精矿可采用磁铁矿、赤铁矿或磁黄铁矿的铁精矿。根据本发明的具体实施例，当采用磁铁矿和赤铁矿作为原料进行脱硅处理后得到的铁精粉中的TFe含量应大于68％，当采用磁黄铁矿作为原料进行脱硅处理后得到的铁精粉中的TFe含量应大于60％。由此，本发明对脱硅后铁精粉品质要求降低，其TFe含量和杂质SiO2含量要求均低于超纯铁精粉，原料制备条件较宽松，这也就降低了原料成本。
S200：混合处理
首先，将脱硅后的铁精粉、碳酸钡和助氧剂进行混合处理，以便得到混合物料。根据本发明的具体实施例，铁精粉、碳酸钡和助氧剂可以按照下列配比进行混合，例如，首先将铁精粉和碳酸钡按照摩尔比为5.5～6.0:1进行混合，其次向铁精粉和碳酸钡的混合物中加入助氧剂，助氧剂的用量为可以铁精粉和碳酸钡的总质量的0.5～1％。其中助氧剂含量过少时不能充分氧化，过多时则可能会造成预烧料比饱和磁化强度降低。由此按照上述配比将铁精粉、碳酸钡和助氧剂进行混合处理可以显著提高钡铁氧体预烧料产量，同时提高钡铁氧体预烧料品质。另外，本发明采用廉价的普通铁精矿替代铁红、铁鳞和超纯铁精粉制备钡铁氧体预烧料，降低了生产成本、提高了市场竞争力；同时采用碳酸钡为原料生产铁氧体预烧料，碳酸钡的原料成本仅为碳酸锶的四分之一。由此可以显著降低生产成本。
根据本发明的具体实施例，本发明采用的碳酸钡纯度可以为98％。根据本发明的具体示例，助氧剂可以采用氧化钒-氧化磷，由此可以进一步提高氧化效果。
根据本发明的具体实施例，将按照上述配比混合得到的混合物料干料送入强力混料机混匀，混匀过程中可再加入5～8％的水进行湿混，由此更加方便成球。
S300：球磨处理
进一步地，将上述得到的含有铁精粉、碳酸钡和助氧剂的混合物料进行球磨处理，以便得到混合物料。由此可以使其混合均匀，同时提高三者接触面积，方便后续造球处理，最终提高氧化效率，提高钡铁氧体预烧料产率。
本发明的发明人发现，对上述混合物料的粉磨粒度不宜太粗，也不宜过细。粒度太粗，对混合物料的成球性和预烧效果会产生不利影响，粒度过细，也不利于混合物料的成球、增大了磨矿成本且可能会由于反应过快而影响预烧料的比饱和磁化强度。并且本发明的发明人发现，将上述混合物料球磨至粒径为45～74微米，由此更加有利于其在后续的预烧处理中氧化相变和固相反应顺利进行，进而可以有效提高氧化效率，保证钡铁氧体预烧料质量。
S400：造球处理
将上述球磨得到颗粒混合物料进行造球处理，以便得到球团物料。由此可以方便后续的氧化反应，提高钡铁氧体预烧料产率。根据本发明的具体实施例，造球处理可以采用造球机进行造球，为保证粒度均匀性，还可采用圆棍筛分机对生球进行筛分。由此可以提高造球效率。
根据本发明的具体实施例，经过造球处理得到的球团物料的粒径并不受特别限制，本发明实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法优选造球得到粒径为12～20毫米的球团物料。由此可以进一步提高氧化效果，提高钡铁氧体预烧料的回收率。
S500：预烧处理
根据本发明的具体实施例，进一步地，将上述造球处理得到的球团进行磁化焙烧处理和预烧处理。具体地，本发明实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法采用环形炉进行预烧处理。由此使生产过程具有连续性，提高了生产率，实现钡铁氧体预烧料的高效生产。同时采用环形炉进行预烧处理可以显著缩短反应时间，显著降低了生产成本，提高了经济效益。
根据本发明的具体实施例，氧化反应具体按照下列步骤进行：首先将球团物料布入环形炉内的进料区，布料时，可采用多层布料的方式进行厚料层预烧。进一步地，位于进料区内的球团物料随着环形炉的运转依次在磁化焙烧区、升温区和预烧区内被逐渐加热并发生预烧反应。
根据本发明的具体实施例，球团物料在环形炉内的预烧过程发生主要反应如下：
a.BaCO3的分解，分解温度为350℃～900℃：
BaCO3→BaO+CO2
b.形成过渡产物的中间反应，反应温度为700～800℃：
BaO·Fe2O3+nFe2O3→BaO·nFe2O3
c.磁铅石结构形成反应：
BaCO3+nFe2O3→BaO·nFe2O3+CO2
根据本发明的具体实施例，磁化焙烧和预烧处理是在氧化性气氛中进行的，根据本发明的具体实施例，氧化性气氛中游离氧浓度不小于4体积％。由于环形炉具有炉内气氛的可控性，因此氧化反应所需的氧化性气氛较容易控制，再加上炉料静止不动，使得产出的铁氧体预烧料质量稳定、性能指标更好，从而实现高效低耗生产钡铁氧体预烧料的目的。
具体可以通过对环形炉烧嘴和氧化区域的控制，使得环形炉各区内形成不同的温度和氧化性气氛，保证球团在磁化焙烧区完成预热、分解并生成过渡产物，在预烧区最终完成球团预烧，在环形炉内一步实现球团的预烧处理，降低了能耗、提高了产率。
根据本发明的具体实施例，球团物料的磁化焙烧处理具体是在300～850摄氏度下进行20～40分钟。根据本发明的具体实施例，赤铁矿在磁化焙烧处理过程中仅发生较弱的磁化焙烧反应，主要还是将球团逐渐预热、分解并生成过渡产物。而磁黄铁矿在磁化焙烧处理过程中主要除去硫，由于球团透气性略差，因此为了避免脱硫不干净和过渡产物生成不完全，磁化焙烧处理的时间不宜过短。根据本发明的具体实施例，在300～850摄氏度下磁化焙烧处理20～40分钟可适于各类铁精矿。
根据本发明的具体实施例，预烧处理具体是在1150～1200摄氏度。具体的预烧处理时间仅需为70～100分钟。由此本发明较现有的制备钡铁氧体预烧料的工艺显著缩短了预烧处理时间，降低了能耗。
S600：磨选和磁选处理
最后，将冷却的预烧球团送入破碎机破碎后，再送入粉磨机粉磨，将粉磨预烧料送入弱磁选机进行磁选，由此可以脱除预烧料中少量的杂质，以便进一步提高钡铁氧体预烧料的质量。
根据本发明上述实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法采用的环形炉，优选为蓄热式转底炉。由此可实现钡铁氧体预烧料的高效制备，同时还可以使环形炉内余热得到高效回收利用，提高能源的热利用效率，显著缩短生产时间，降低生产成本；并且由于炉内气氛稳定性好、炉料静止不动，产出的铁氧体预烧料质量稳定、性能指标较好。另外，采用蓄热式转底炉生产钡铁氧体预烧料，还可采用低热值煤气作燃料，充分实现低热值燃料的综合利用，进一步降低制备钡铁氧体预烧料的成本和能耗。
根据本发明上述实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法还可以进一步包括：利用环形炉内产生的烟气对球团物料进行烘干。由此可以显著提高资源利用率，降低成本。
根据本发明上述实施例的制备钡铁氧体预烧料的方法具有下列技术效果：
1.一种工业生产钡铁氧体预烧料的方法与设备，通过该工艺与设备可实现钡铁氧体预烧料的工业高效生产；
2.采用廉价的普通铁精矿替代铁红、铁鳞和超纯铁精粉制备铁氧体预烧料，降低生产成本、提高市场竞争力；
3.采用碳酸钡为原料生产铁氧体预烧料，碳酸钡的原料成本仅为碳酸锶的四分之一；
4.将环形炉预热区可以用于烘干混合料块，提高能源的热利用效率；
5.环形炉内气氛稳定性好、炉料静止不动，产出的铁氧体预烧料质量稳定、性能指标较好。
6.采用环形炉，尤其是蓄热式转底炉生产钡铁氧体预烧料，提高了能源利用效率，预烧时间短、生产成本低；
7.将预烧球团进行磨选处理，可以获得高品质的钡铁氧体预烧料。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
实施例1
如图2所示，将赤铁矿精矿通过分散—磁选分选工艺获得铁精粉，其TFe为68.8％、SiO2含量为0.89％；将铁精粉：碳酸钡按摩尔比为5.5：1配料，再加入混合料总量0.5％的氧化钒-氧化磷，送入球磨机磨矿，使物料粒度达到在74μm；将混合料送入强力混料机混匀，混匀过程中再加入5％的水进行湿混；将湿混后的混合料送入造球机内造球，生球的粒度控制在12～16mm；将烘干后的干球均匀地布入环形炉内，环形炉内气氛控制为氧化性气氛，即游离氧浓度在5％以上，磁化焙烧温度控制为800℃，磁化焙烧时间为35分钟，预烧温度控制为1150℃，预烧时间为100分钟，干球在环形炉内随环形炉运转先后经过磁化焙烧区、升温区、预烧区完成预烧，最后经环形炉排料口排出；将冷却的预烧球团破碎后再送入粉磨机粉磨，再经弱磁选机磁选后即可获得压坯Br＝1400±50Gs，压坯Hcj＝3200±100Oe的高性能的钡铁氧体预烧料。
实施例2
如图2所示，将磁黄铁矿铁精矿通过反浮选脱硅工艺获得铁精粉，其TFe为60.9％、SiO2含量为0.95％；将铁精粉：碳酸钡按摩尔比为6.0：1配料，再加入混合料总量1％的氧化钒-氧化磷，送入球磨机磨矿，使物料粒度达到在45μm；将混合料送入强力混料机混匀，混匀过程中再加入8％的水进行湿混；将湿混后的混合料送入造球机内造球，生球的粒度控制在16～20mm；将烘干后的干球均匀地布入蓄热式转底炉内，炉内气氛控制为强氧化性气氛，即游离氧浓度在16％以上，磁化焙烧温度控制为850℃，磁化焙烧时间为30分钟，预烧温度控制为1200℃，预烧时间为70分钟，干球在转底炉环形炉内随转底炉环形炉运转先后经过预热磁化焙烧区、加热升温区、预烧区完成预烧工艺，最后经转底炉环形炉排料口排出；将冷却的烧结料预烧球团破碎后再送入粉磨机粉磨，再经弱磁选机磁选后即可获得压坯Br＝1350±50Gs，压坯Hcj＝3000±100Oe的高性能的钡铁氧体预烧料。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (10)
1.一种制备钡铁氧体预烧料的方法，其特征在于，包括：
将铁精矿进行脱硅处理，以便得到脱硅后的铁精粉；
将所述脱硅后的铁精粉、碳酸钡和助氧剂进行混合处理，以便得到混合物料；
将所述混合物料进行球磨处理，以便得到颗粒物料；
将所述颗粒物料进行造球处理，以便得到球团物料；
将所述球团物料在环形炉内按转动方向依次进行磁化焙烧处理和预烧处理，以便获得预烧球团；
将所述预烧球团进行磨选和磁选处理，以便获得钡铁氧体预烧料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁精粉和碳酸钡的摩尔比为5.5～6.0:1，所述助氧剂的用量为所述铁精粉和所述碳酸钡的总质量的0.5～1％。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述助氧剂为氧化钒-氧化磷。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述铁精矿为磁铁矿、赤铁矿或磁黄铁矿，其中，所述铁精粉中的TFe含量大于60％，SiO2的含量小于1％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒混合物料的粒径为45～74微米。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球团物料的粒径为12～20mm。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预烧处理是在氧化性气氛中进行的，优选地，所述氧化性气氛中游离氧浓度不小于4体积％。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述磁化焙烧处理是在温度为300～850摄氏度和压力为1～13Pa的条件下进行20～40分钟而完成。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预烧处理是在温度为1150～1200摄氏度和压力为1～13Pa的条件下进行70～100分钟而完成。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包括：利用所述环形炉内产生的烟气对所述球团物料进行烘干。
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