CN115321950A - 一种铁磁性微晶陶瓷以及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种铁磁性微晶陶瓷以及制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将铜尾渣预处理，得到制坯粉料，或者，将铜尾渣和辅料分别进行预处理，然后混匀，得到制坯粉料；向制坯粉料加入聚乙烯醇溶液进行混合造粒，筛分，干燥，得到制坯粒料；对制坯粒料模压成型得到微晶陶瓷素坯；将微晶陶瓷素坯进行热处理，冷却，得到铁磁性微晶陶瓷。所述铁磁性微晶陶瓷由上述所述的制备方法制得。本发明的有益效果可包括：综合利用固体废弃物，合理有效地实现了多种固体废弃物的最大化利用，不仅减少了因堆存可能引发的生态破坏和环境危害，而且变废为宝，制备出了一种新型的磁性材料。

Description

一种铁磁性微晶陶瓷以及制备方法
技术领域
本发明属于微晶陶瓷技术领域，具体来讲，涉及一种铁磁性微晶陶瓷以及制备方法。
背景技术
随着工业大步伐的迈进，炼铜产业迅猛发展，产生的铜尾矿排放量也日益增多。据估计，每生产1吨铜会排放约400吨的铜尾矿。因此，对铜尾矿的综合利用越来越受到关注。然而，铜尾渣属于固体废弃物的一种，铜尾矿先后依次进行氧化焙烧来释放硫和还原焙烧来磁选铁后产生的废渣。无论是铜尾矿还是铜尾渣的大量堆存给铜矿企业、生态环境和经济市场招致困扰与带来不利影响。因此，将铜尾渣作为二次资源，用来制备微晶陶瓷，对铜尾渣的资源化利用和环境保护具有重要的实际意义。其中，兼具有磁性和生物活性的铁磁性微晶陶瓷由于在玻璃中有磁性晶体的嵌入，从而成为一种特殊的复合材料，即热种子材料，更具有广阔的应用前景。
专利号为CN107117820A的发明专利公开了一种磁性微晶玻璃，该发明以铁尾矿和CRT玻璃为主要原料，通过额外添加Fe2O3粉末，采用高温熔融烧结方法制备了磁性微晶玻璃，饱和磁感应强度为0.01～10emu/g，具有软磁性。该发明采用的是高温熔融方法，能耗高，过程中添加了额外的铁资源，增加了生产成本。
专利号为CN105236745A的发明专利公开了一种铁磁性Fe3O4纳米微晶玻璃及其制备方法，该方法将BaO、Fe2O3、B2O3、SiO2和Sb2O3等氧化物按一定配比混料，然后依次熔融成玻璃液，浇注成型，退火，随炉冷却，切割加工，热处理，随炉冷却。该发明制备的铁磁性微晶玻璃原料都是纯化学试剂，原料成本高，过程也需要高温熔融，且工艺流程复杂，周期长。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明目的之一在于提供一种铁磁性微晶陶瓷的制备方法。本发明的另一目的在于提供一种铁磁性微晶陶瓷。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供一种铁磁性微晶陶瓷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将铜尾渣预处理，得到制坯粉料，或者，将铜尾渣和辅料分别进行预处理，然后混匀，得到制坯粉料；向制坯粉料加入聚乙烯醇溶液进行混合造粒，筛分，干燥，得到制坯粒料；对制坯粒料模压成型得到微晶陶瓷素坯；将微晶陶瓷素坯进行热处理，冷却，得到铁磁性微晶陶瓷。
其中，所述铜尾渣为铜尾矿经“氧化焙烧-还原焙烧-磁选”工艺处理后得到的废渣，所述辅料包括生石灰粉、石棉尾矿、珍珠岩、粉煤灰中的一种或多种，所述铜尾渣与辅料的质量比为8～10：0～2。
在本发明的一个示例性实施例中，所述预处理可包括：干燥、球磨和筛分。
在本发明的一个示例性实施例中，所述球磨可为干法球磨，所述球磨的时间可为30～60min。
在本发明的一个示例性实施例中，所述制坯粉料的粒径可为0.040～0.080mm，所述制坯粉料含水率可以小于5％。
在本发明的一个示例性实施例中，按质量份数计，所述辅料可包括：0～8份的生石灰粉、0～8份的石棉尾矿、0～5份的珍珠岩和0～6份的粉煤灰。
在本发明的一个示例性实施例中，所述制坯粒料的粒径可为0.22～0.86mm，所述制坯粒料的含水量可为4～6％。
在本发明的一个示例性实施例中，所述模压成型的压力可为22～55MPa，保压时间可为10～30s。
在本发明的一个示例性实施例中，所述热处理可包括：微晶陶瓷素坯从室温升温至1000℃，再升温至1100～1200℃，保温20～120min；其中，室温升温至1000℃的升温速率可为5～8℃/min，升温至1100～1200℃的升温速率可为2～5℃/min。
在本发明的一个示例性实施例中，所述冷却可包括：随炉冷却。
本发明另一方面提供了一种铁磁性微晶陶瓷，所述铁磁性微晶陶瓷由上述所述的制备方法制得，所述铁磁性微晶陶瓷的饱和磁化强度为5.79～12.13emu/g。
与现有技术相比，本发明的有益效果可包括以下中的至少一项：
1)综合利用固体废弃物，合理有效地实现了多种固体废弃物的最大化利用，不仅减少了因堆存可能引发的生态破坏和环境危害，而且变废为宝，制备出了一种新型的磁性材料；
2)一次高温热处理过程，工艺流程和环节简化，避免了高温熔融和水淬等复杂流程，有效降低生产成本、减少能耗；
3)磁性微晶陶瓷性能优异，适用于电学、医学或工程上。
附图说明
图1示出了本发明的第二示例性实施例的铜尾渣和石棉尾矿制备的铁磁性微晶陶瓷与磁铁一个磁吸图；
图2示出了本发明的第二示例性实施例的铜尾渣和石棉尾矿制备的铁磁性微晶陶瓷与磁铁另一个磁吸图；
图3示出了本发明的实施例3的铁磁性微晶陶瓷的一个磁滞回线曲线图；
图4示出了本发明的实施例4的铁磁性微晶陶瓷样品的X射线衍射图；
图5示出了本发明的实施例5的铁磁性微晶陶瓷样品的X射线衍射图。
具体实施方式
在下文中，将结合附图和示例性实施例详细地描述本发明的一种铁磁性微晶陶瓷以及制备方法。
需要说明的是，“第一”、“第二”仅仅为了便于区别和描述，而并非指示或暗示重要性或顺序性。
目前，磁性微晶陶瓷的制备过程中所涉及的原料不同，其来源和制备方法也不尽相同，从而呈现出诸多不利于磁性微晶陶瓷工业化生产的因素。铜尾渣与微晶陶瓷具有相似的化学组成，且铜尾渣中富含铁。因此，以铜尾渣为原料制备铁磁性微晶陶瓷，一方面实现了铜尾渣的高附加值资源化利用，另一方面不用额外添加铁资源，极大降低了原料成本和提高了磁性微晶陶瓷工业化的可能性。
铜尾渣为铜尾矿经“氧化焙烧-还原焙烧-磁选”工艺处理后得到的废渣。铜尾渣主要物相包括石英、莫来石、赤铁矿、霞石以及磁铁矿中的至少一种。铜尾渣主要化学组分有SiO2、CaO、Fe2O3、MgO、Al2O3、Na2O、K2O等，铜尾渣和微晶陶瓷具有相似的化学组分。同时，铜尾渣含有Fe2O3，不需额外添加铁或铁的氧化物，从而在热处理过程中有带磁性的物相形成，包括磁铁矿、磁赤铁矿以及单质铁。因此，本发明利用铜尾渣制备铁磁性微晶陶瓷，铁磁性微晶陶瓷的制备方法采用直接烧结法，省去了高温熔融和水淬等过程。
第一示例性实施例
在本发明的第一示例性实施例中，提供了一种铁磁性微晶陶瓷的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
S1、将铜尾渣预处理，得到制坯粉料，或者，将铜尾渣和辅料分别进行预处理，然后混匀，得到制坯粉料；向制坯粉料加入聚乙烯醇溶液进行混合造粒，筛分，干燥，得到制坯粒料。
在本示例性实施例中，预处理可包括：干燥、球磨和筛分，使制坯粉料的粒径可为0.040～0.080mm，制坯粉料含水率可小于5％。例如，干燥可采用置于烘箱，在105±2℃下烘干，确保铜尾渣或铜尾渣与辅料含水率可小于5％，例如含水率可为2.8％、3.2％、4.5％。球磨可为干法球磨，球磨的时间可为30～60min，例如，球磨的时间可为35min、40min、50min、55min。球磨-筛分循环进行，直至铜尾渣或铜尾渣与辅料粒度可为0.040～0.080mm，例如粒度可为0.053mm、0.062mm、0.0065mm、0.0071mm、0.075mm。
可选地，制坯粉料粒径可以控制在0.040～0.080mm，不但有利于造粒均匀和素坯成型，而且烧结出的样品孔隙均匀和性能好。制坯粉料粒径大于0.080mm会出现烧结样品内部孔隙分布不均匀的现象，其微晶玻璃性能差。例如，吸水率和体积密度较差。
可选地，制坯粉料含结晶水，为使造粒过程所加粘接剂(例如，聚乙烯醇溶液)少或水较少，同时造粒均匀，制坯粉料含水率要求可小于5％。
其中，铜尾渣为铜尾矿经“氧化焙烧-还原焙烧-磁选”工艺处理后得到的废渣，主要物相包括石英、莫来石、赤铁矿、霞石以及磁铁中的至少一种。铜尾渣主要化学组分的质量百分比包括18.18～59.87％的SiO2、2.24～7.73％的CaO、8.28～16.25％的Fe2O3、4.17～9.34％的MgO、6.31～11.45％的Al2O3、3.07～5.36％的Na2O、2.58～6.53％的K2O。铜尾渣烧失量为3.78～14.52％。
例如，SiO2可为24.15％、28.34％、30.51％、35.48％、40.25％、44.69％、54.12％。CaO可为2.34％、2.58％、2.93％、3.16％、4.18％、5.86％。Fe2O3可为8.78％、8.95％、9.1％、9.24％、10.56％、11.48％、12.78％、15.34％。MgO可为4.47％、5.23％、6.14％、7.15％、8.03％。Al2O3可为6.38％、7.26％、7.38％、7.49％、8.98％、9.32％。Na2O可为3.78％、3.86％、4.12％、4.64％、5.13％。K2O可为2.87％、2.91％、3.42％、4.16％、4.68％。
在本示例性实施例中，辅料包括生石灰粉、石棉尾矿、珍珠岩、粉煤灰中的一种或多种，按质量份数计，所述辅料包括：0～8份的生石灰粉、0～8份的石棉尾矿、0～5份的珍珠岩、0～6份的粉煤灰。
其中，铜尾渣与辅料的质量比为8～10：0～2。这里，铜尾渣粉料与石棉尾矿粉料的质量百分比为可为80～100％：0～20％，例如，可为80％：20％、89％：11％、90％：10％、95％：5％。
可选地，制坯粉料：聚乙烯醇溶液的质量比可为90～95：5～10。这里，聚乙烯醇溶液中的水过多，从而致使粉料粘结聚集成大粒料和浸湿模具；聚乙烯醇溶液中的水过少，从而使得粉料没能通过粘结形成粒料和素坯不易成型。因此，针对不同铜尾矿和辅料(例如，石棉尾矿粉料)的配比，聚乙烯醇溶液的浓度控制在5～10wt％，例如5.5wt％，6.5wt％，7.5wt％。
其中，聚乙烯醇溶液具有粘接性，浓度低于5wt％，起不到粘接作用，粉料不易形成粒料，以致不易使素坯稳定成型。浓度大于10wt％，聚乙烯醇溶液和制坯粉料粘接成大颗粒，不易形成粒径在0.22mm～0.86mm的粒料，从而素坯不易成型或使得烧结样品内部孔隙分布不均匀，烧结样品性能变差。
可选地，粘接剂除了聚乙烯醇溶液，粘接剂还可使用水、甘油和液体石蜡的一种或多种。
可选地，通过筛分造粒，得到的制坯粒料的粒径可为0.22～0.86mm，例如，制坯粒料可为0.43mm、0.52mm、0.55mm、0.61mm。这里，制坯粒料粒径可控制在0.22mm～0.86mm，不仅有利于素坯成型均匀，而且有利于样品烧结均匀和烧结后的样品性能较好。通过干燥处理，制坯粒料的含水量可为4～6％。这里，干燥可通过自然风干。
可选地，制坯粒料含水量可为4％～6％。制坯粒料含水量高于6％，不仅会使模压成型过程中会挤压出大量的水，而导致模具生锈，而且素坯脱模困难，甚至烧结过程中样品也易变形。
S2、对制坯粒料模压成型得到微晶陶瓷素坯。
具体来讲，将制坯粒料装于圆柱形模具中，并将模具置于红外粉末压片机上，模压成型的压力可为22～55MPa，例如，压力可为23MPa、31MPa、37MPa、40MPa、41MPa、51MPa、53MPa。这里，为了确保坯体各部位受力均匀，压制结束后，可以保压10～30s，例如保压时间可为14s、19s、22s。脱模后，得到圆柱形的微晶陶瓷坯体，静置24h。
S3、将微晶陶瓷素坯进行热处理，冷却，得到铁磁性微晶陶瓷。
可选地，热处理可选用隧道窑和辊道窑中的一种。当微晶陶瓷坯体平放入隧道窑中，微晶陶瓷素坯下方先铺一层氧化铝，放置样品粘结窑壁或窑底。
其中，热处理为了烧结均匀，热处理可包括：先设置烧结温度从室温升温至950～1000℃，室温升温至950～1000℃的升温速率可为5～8℃/min，继续升温至1100～1200℃，升温至1100～1200℃的升温速率可为2～5℃/min，保温20～120min。
可选地，室温升温至950～1000，升温速率控制在5～8℃/min是考虑到烧结炉的稳定性。烧结温度在1100℃～1200℃间，控制升温速率为2～5℃/min，是为了使样品高温烧结过程中，高温物相重构过程均匀以及晶体形成和生成缓慢，烧结样品有磁性，性能指标也较优异。
例如，升温至1100～1200℃，例如，温度可为1120℃、1140℃、1160℃、1180℃、1190℃。升温速率可为5～8℃/min，例如，速率可为5.5℃/min、6℃/min、7℃/min、7.5℃/min。继续升温至1100～1200℃，例如，温度可为1120℃、1150℃、1170℃、1190℃。升温速率可为2～5℃/min，例如，速率可为2.5℃/min、3℃/min、3.5℃/min、4℃/min、4.5℃/min。
可选地，冷却可包括：随炉冷却至室温。
具体来讲，以铜尾渣为原料或者以铜尾渣和辅料为原料。该方法可包括以下步骤：将以铜尾渣为原料或者以铜尾渣和辅料为原料干燥、球磨和筛分，得到粉料；将铜尾渣和生石灰粉料配合均匀，与质量分数为5～10wt％的聚乙烯醇溶液筛分造粒，自然风干后，置于圆柱形模具中，模压成型，获得微晶陶瓷坯体；将微晶陶瓷坯体平放入隧道窑中分段连续烧结，获得铁磁性微晶陶瓷。
第二示例性实施例
在本发明的第二示例性实施例中，提供了一种铁磁性微晶陶瓷，铁磁性微晶陶瓷由上述所述的制备方法制得。铁磁性微晶陶瓷的饱和磁化强度可为5.79～12.13emu/g，铁磁性微晶陶瓷可作为新型的磁性吸波材料。铁磁性微晶陶瓷主要物相包括硅灰石、石英和磁赤铁矿。制备得到的磁性微晶陶瓷吸水率可为1.36～3.42％，体积密度可为1.83～2.92g/cm3，酸失量可为＜0.53～0.97％，碱失量可为＜0.68～1.14％，抗压强度可为16.35～21.58Mpa。
图1示出了本发明的第二示例性实施例的铜尾渣和石棉尾矿制备的铁磁性微晶陶瓷与磁铁一个磁吸图，图2示出了本发明的第二示例性实施例的铜尾渣和石棉尾矿制备的铁磁性微晶陶瓷与磁铁另一个磁吸图。如图1和图2所示，反应了所得微晶陶瓷样品有磁性，能被悬浮的磁铁磁吸，其中，图中下部的圆片是本发明制备出的铁磁性微晶陶瓷。
为了更好地理解本发明的上述的示例性实施例，下面结合具体示例来说明一种铁磁性微晶陶瓷以及制备方法。
实施例1
本示例铁磁性微晶陶瓷的制备，其制备方法包括以下步骤：
(1)以铜尾渣和石棉尾矿为原料，先将物料置于105±2℃下干燥，确保物料含水率为3.2％，然后将物料进行干法球磨35min，最后通过筛分-球磨循环进行，直至物料粒度为0.075mm。其中，铜尾渣主要化学组分的质量百分比为SiO2 49.74％、CaO 6.59％、Fe2O315.23％、MgO 7.35％、Al2O3 10.03％、Na2O 4.54％、K2O 6.52％。
(2)将预处理后的铜尾渣和石棉尾矿粉料混合均匀，加入质量百分数为7wt％的聚乙烯醇溶液，筛分造粒，得到的粒料粒径大约为0.45mm。其中，铜尾渣粉料与石棉尾矿粉料的质量百分比为85.0％：15.0％，制坯粉料：聚乙烯醇溶液的质量比为93.5％：6.5％。
(3)将制坯粒料装于圆柱形模具中，并将模具置于红外粉末压片机上，成型压力为47MPa，为了确保坯体各部位受力均匀，压制结束后，可以保压14s。脱模后，得到圆柱形的微晶陶瓷坯体，静置24h。
(4)将微晶陶瓷坯体平放入隧道窑中，坯体下方先铺一层氧化铝，放置样品粘结窑壁或窑底，为了烧结均匀，先设置烧结温度由室温逐步升温至1000℃，继续升温至1120℃。先后升温过程为：室温～960℃，升温速率为5～8℃/min；960～1120℃，升温速率为2～5℃/min，保温时间为30min。保温后，随炉冷却至室温，获得铁磁性微晶陶瓷。
经测试，实施例1的方法得到铁磁性微晶陶瓷饱和磁化度为7.25emu/g，吸水率为2.24％，体积密度为2.25g/cm3，酸失量<0.75％，碱失量<0.84％，抗压强度为17.25Mpa。
实施例2
本示例铁磁性微晶陶瓷的制备，其制备方法包括以下步骤：
(1)以铜尾渣和石棉尾矿为原料，先将物料置于105±2℃下干燥，确保物料含水率为3.7％，然后将物料进行干法球磨40min，最后通过筛分-球磨循环进行，直至物料粒度为0.068mm。其中，铜尾渣主要化学组分的质量百分比为可以为SiO2 49.74％，CaO 6.59％，Fe2O3 15.23％，MgO 7.35％，Al2O310.03％，Na2O 4.54％，K2O 6.52％。
(2)将预处理后的铜尾渣和石棉尾矿粉料混合均匀，加入质量百分数为6wt％的聚乙烯醇溶液，筛分造粒，得到的粒料粒径大约为0.58mm。其中，铜尾渣粉料与石棉尾矿粉料的质量百分比为90.0％：10.0％，制坯粉料：聚乙烯醇溶液的质量比为92.8％：7.2％。
(3)将制坯粒料装于圆柱形模具中，并将模具置于红外粉末压片机上，成型压力为45MPa，为了确保坯体各部位受力均匀，压制结束后，可以保压20s。脱模后，得到圆柱形的微晶陶瓷坯体，静置24h。
(4)将微晶陶瓷坯体平放入隧道窑中，坯体下方先铺一层氧化铝，放置样品粘结窑壁或窑底，为了烧结均匀，先设置烧结温度由室温逐步升温至980℃，继续升温至1140℃。先后升温过程为：室温～980℃，升温速率为5～8℃/min；1000～1140℃，升温速率为2～5℃/min，保温时间为60min。保温后，随炉冷却至室温，获得铁磁性微晶陶瓷。
经测试，实施例2的方法得到铁磁性微晶陶瓷饱和磁化度为6.25emu/g，吸水率为2.74％，体积密度为2.52g/cm3，酸失量<0.85％，碱失量<0.94％，抗压强度为19.25Mpa。
实施例3
本示例铁磁性微晶陶瓷的制备，其制备方法包括以下步骤：
(1)以铜尾矿和石棉尾矿原料，先将物料置于105±2℃下干燥，确保物料含水率为2.8％，然后将物料进行干法球磨50min，最后通过筛分-球磨循环进行，直至物料粒度为0.052mm。其中，铜尾渣主要化学组分的质量百分比为可以为SiO2 55.74％，CaO 5.59％，Fe2O3 14.23％，MgO 5.35％，Al2O3 9.03％，Na2O 4.54％，K2O 5.82％。
(2)将预处理后的铜尾矿和石棉尾矿粉料混合均匀，加入质量百分数为5wt％的聚乙烯醇溶液，筛分造粒，得到的粒料粒径大约为0.55mm。其中，铜尾渣粉料与石棉尾矿粉料的质量百分比为95.0％：5.0％，制坯粉料：聚乙烯醇溶液的质量比为93.0％：7.0％。
(3)将制坯粒料装于圆柱形模具中，并将模具置于红外粉末压片机上，成型压力为35MPa，为了确保坯体各部位受力均匀，压制结束后，可以保压25s。脱模后，得到圆柱形的微晶陶瓷坯体，静置24h。
(4)将微晶陶瓷坯体平放入隧道窑中，坯体下方先铺一层氧化铝，放置样品粘结窑壁或窑底，为了烧结均匀，先设置烧结温度由室温逐步升温至1000℃，继续升温至1185℃。先后升温过程为：室温～1000℃，升温速率为5～8℃/min；1000～1185℃，升温速率为2～5℃/min，保温时间为90min。保温后，随炉冷却至室温，获得铁磁性微晶陶瓷。
经测试，实施例3的方法得到铁磁性微晶陶瓷饱和磁化度为9.75emu/g，吸水率为1.74％，体积密度为1.98g/cm3，酸失量<0.79％，碱失量<0.98％，抗压强度为18.25Mpa。图3示出了本发明的实施例3的铁磁性微晶陶瓷的一个磁滞回线曲线图。如图3所示，烧结的微晶玻璃磁滞回线距离窄，饱和磁化率差异越来越小；烧结样品最小Ms为0.49emu。
实施例4
本示例铁磁性微晶陶瓷的制备，其制备方法包括以下步骤：
(1)以铜尾渣和生石灰为原料，先将物料置于105±2℃下干燥，确保物料含水率为3.2％，然后将物料进行干法球磨35min，最后通过筛分-球磨循环进行，直至物料粒度为0.075mm。其中，铜尾渣主要化学组分的质量百分比为SiO2 49.74％、CaO 6.59％、Fe2O315.23％、MgO 7.35％、Al2O3 10.03％、Na2O 4.54％、K2O 6.52％。
(2)将预处理后的铜尾渣和生石灰粉料混合均匀，加入质量百分数为7wt％的聚乙烯醇溶液，筛分造粒，得到的粒料粒径大约为0.45mm。其中，铜尾渣粉料与生石灰粉料的质量百分比为87.6％：12.4％，制坯粉料：聚乙烯醇溶液的质量比为94.3％：5.7％。
(3)将制坯粒料装于圆柱形模具中，并将模具置于红外粉末压片机上，成型压力为47MPa，为了确保坯体各部位受力均匀，压制结束后，可以保压14s。脱模后，得到圆柱形的微晶陶瓷坯体，静置24h。
(4)将微晶陶瓷坯体平放入隧道窑中，坯体下方先铺一层氧化铝，放置样品粘结窑壁或窑底，为了烧结均匀，先设置烧结温度由室温逐步升温至1000℃，继续升温至1100℃。先后升温过程为：室温～960℃，升温速率为5～8℃/min；960～1100℃，升温速率为2～5℃/min，保温时间为30min。保温后，随炉冷却至室温，获得铁磁性微晶陶瓷。
经测试，实施例4的方法得到铁磁性微晶陶瓷饱和磁化度为7.25emu/g，吸水率为2.24％，体积密度为2.25g/cm3，酸失量<0.75％，碱失量<0.84％，抗压强度为17.25Mpa。
图4示出了本发明的实施例4的铁磁性微晶陶瓷样品的X射线衍射图。如图4所示，证实了微晶陶瓷样品含有磁性的物相形成，即利用铜尾渣和生石灰能制备铁磁性微晶陶瓷。在图4中，a表示石英，m表示磁赤铁矿，w表示硅灰石。
实施例5
本示例铁磁性微晶陶瓷的制备，其制备方法包括以下步骤：
(1)以铜尾渣和生石灰为原料，先将物料置于105±2℃下干燥，确保物料含水率为3.2％，然后将物料进行干法球磨35min，最后通过筛分-球磨循环进行，直至物料粒度为0.075mm。其中，铜尾渣主要化学组分的质量百分比为SiO2 49.74％、CaO 6.59％、Fe2O315.23％、MgO 7.35％、Al2O3 10.03％、Na2O 4.54％、K2O 6.52％。
(2)将预处理后的铜尾渣和生石灰粉料混合均匀，加入质量百分数为7wt％的聚乙烯醇溶液，筛分造粒，得到的粒料粒径大约为0.45mm。其中，铜尾渣粉料与生石灰粉料的质量百分比为90.2％：9.8％，制坯粉料：聚乙烯醇溶液的质量比为91.5％：8.5％。
(3)将制坯粒料装于圆柱形模具中，并将模具置于红外粉末压片机上，成型压力为47MPa，为了确保坯体各部位受力均匀，压制结束后，可以保压14s。脱模后，得到圆柱形的微晶陶瓷坯体，静置24h。
(4)将微晶陶瓷坯体平放入隧道窑中，坯体下方先铺一层氧化铝，放置样品粘结窑壁或窑底，为了烧结均匀，先设置烧结温度由室温逐步升温至1000℃，继续升温至1100℃。先后升温过程为：室温～960℃，升温速率为5～8℃/min；960～1100℃，升温速率为2～5℃/min，保温时间为30min。保温后，随炉冷却至室温，获得铁磁性微晶陶瓷。
经测试，实施例5的方法得到铁磁性微晶陶瓷饱和磁化度为7.25emu/g，吸水率为2.24％，体积密度为2.25g/cm3，酸失量<0.75％，碱失量<0.84％，抗压强度为17.25Mpa。
图5示出了本发明的实施例5的铁磁性微晶陶瓷样品的X射线衍射图。如图5所示，证实了微晶陶瓷样品含有磁性的物相形成，即利用铜尾渣和生石灰能制备铁磁性微晶陶瓷。在图5中，a表示石英，m表示磁赤铁矿，w表示硅灰石。
综上所述，本发明是以铜尾渣为原料制备铁磁性微晶陶瓷，为铜尾渣等其他固体废弃物提供了新的资源化利用途径，展现了铜尾渣具有二次资源的属性；铜尾渣和用纯化学试剂制备铁磁性微晶陶瓷相比，原料易得，成本较低；较高温熔融法和整体析晶法，烧结温度低，流程简单，能耗低；制备得到铁磁性微晶陶瓷属于一种新型的磁性材料，能够用做吸波材料，高频介质材料，甚至是热种子材料。
尽管上面已经通过结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该清楚，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可对本发明的示例性实施例进行各种修改和改变。

Claims (10)

1.一种铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将铜尾渣预处理，得到制坯粉料，或者，将铜尾渣和辅料分别进行预处理，然后混匀，得到制坯粉料；
向制坯粉料加入聚乙烯醇溶液进行混合造粒，筛分，干燥，得到制坯粒料；
对制坯粒料模压成型得到微晶陶瓷素坯；
将微晶陶瓷素坯进行热处理，冷却，得到铁磁性微晶陶瓷；
其中，所述铜尾渣为铜尾矿经“氧化焙烧-还原焙烧-磁选”工艺处理后得到的废渣，所述辅料包括生石灰粉、石棉尾矿、珍珠岩、粉煤灰中的一种或多种，所述铜尾渣与辅料的质量比为8～10：0～2。
2.根据权利要求1所述的铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述预处理包括：干燥、球磨和筛分。
3.根据权利要求2所述的铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述球磨为干法球磨，所述球磨的时间为30～60min。
4.根据权利要求1所述的铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制坯粉料的粒径为0.040～0.080mm，所述制坯粉料含水率小于5％。
5.根据权利要求1所述的铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，按质量份数计，所述辅料包括：0～8份的生石灰粉、0～8份的石棉尾矿、0～5份的珍珠岩和0～6份的粉煤灰。
6.根据权利要求1所述的铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制坯粒料的粒径为0.22～0.86mm，所述制坯粒料的含水量为4～6％。
7.根据权利要求1所述的铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述模压成型的压力为22～55MPa，保压时间为10～30s。
8.根据权利要求1所述的铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述热处理包括：
微晶陶瓷素坯从室温升温至950～1000℃，再升温至1100～1200℃，保温20～120min；
其中，室温升温至950～1000℃的升温速率为5～8℃/min，升温至1100～1200℃的升温速率为2～5℃/min。
9.根据权利要求1所述的铁磁性微晶陶瓷的制备方法，其特征在于，所述冷却包括：随炉冷却。
10.一种铁磁性微晶陶瓷，其特征在于，所述铁磁性微晶陶瓷由权利要求1至9中任意一项所述的制备方法制得，所述铁磁性微晶陶瓷的饱和磁化强度为5.79～12.13emu/g。
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