【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及磁性材料，尤其涉及一种利用工业硫酸锰废料制备锰锌铁氧体材料的方法。
技术介绍
1、硫酸锰是一种常见的工业废料，工业生产电解锰的过程中会产生大量的工业硫酸锰渣。由于硫酸锰是一种危险物质，有较强的毒性和腐蚀性，随意掩埋会破坏土壤和水体，所以我国工业产生的硫酸锰废料利用率低，处理比较困难，给环境也带来了较大的污染。处理不当还会给人民群众的生命安全带来威胁。如果能将这些硫酸锰渣加以处理利用，转换成工业产品，对于我们的环境保护有重要的意义。
2、锰锌铁氧体材料作为一种应用广泛的电子材料，具有高磁导率、高饱和磁通密度、低功耗、高叠加、高电阻率等诸多优点，广泛应用于人们生产生活中。目前锰锌铁氧体材料制备主要以工业氧化铁、四氧化三锰和氧化锌为原料，经混合、预烧、砂磨、成型、烧结后制备成铁氧体磁芯。其中所用的工业四氧化三锰通过锰的氧化物、氢氧化物、硫酸盐、碳酸盐在空气或氧中灼烧(1000℃)制得，生产过程中存在能耗高、污染大、成本高的缺点。
3、硫酸锰加热后能够分解成二氧化锰或四氧化三锰，而这些氧化物正是制备锰锌铁氧体材料所需要的原材料之一，但是由于硫酸锰中还含有硫酸根，硫酸根残留在铁氧体坯体中，容易造成后续的烧结过程中晶粒的异常长大，从而影响其磁导率等性能。因此，采用硫酸锰制备高性能锰锌铁氧体材料的难度较大。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种利用工业硫酸锰废料制备锰锌铁氧体材料的方法。本专利技术采用工业硫酸锰废料代替四氧化三锰制备锰锌铁氧体材料
2、为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种利用工业硫酸锰废料制备锰锌铁氧体材料的方法，包括以下步骤：
4、将fe2o3、工业硫酸锰废料和zno混合，得到混合料；
5、将所述混合料进行预烧，得到预烧料；所述预烧包括依次进行第一阶段预烧和第二阶段预烧，所述第一阶段预烧的温度为800～900℃，保温时间为2～4h，所述第二阶段预烧的温度为920～1000℃，保温时间为1～3h；
6、将所述预烧料、水和添加剂混合进行球磨，得到球磨料浆；所述添加剂包括sio2、caco3、nb2o5和zro2；
7、将所述球磨料浆和聚乙烯醇溶液混合后进行造粒，得到铁氧体颗粒料；
8、将所述铁氧体颗粒料压制后进行烧结，得到所述锰锌铁氧体材料；所述烧结包括依次进行第一保温烧结和第二保温烧结；所述第一保温烧结的温度850～1000℃，保温时间为2～6h，所述第二保温烧结的温度为1300～1350℃，保温时间为3～6h。
9、优选的，以所述fe2o3、工业硫酸锰废料和zno的总摩尔量为100％计，所述fe2o3的摩尔分数为50～55％，工业硫酸锰废料的摩尔分数为31～38％，余量为zno。
10、优选的，所述混合的时间为30～60min。
11、优选的，所述sio2的质量为所述混合料质量的0.005～0.02％，所述caco3的质量为所述混合料质量的0.02～0.05％，所述nb2o5的质量为所述混合料质量的0.01～0.05％，所述zro2的质量为所述混合料质量的0.02～0.04％。
12、优选的，所述预烧料和球磨使用的研磨球的质量比为1:5～1:10；所述球磨的时间为60～120min。
13、优选的，所述聚乙烯醇溶液的浓度为7～9g/l；所述聚乙烯醇溶液的质量为所述混合料质量的0.05～0.1％。
14、优选的，所述造粒为喷雾造粒，所述喷雾造粒的条件包括：进口温度为290±10℃，出口温度为100±10℃，料浆压力为0.01～0.03mpa。
15、优选的，由室温升温至所述第一保温烧结的温度的升温程序为：先由室温以0.5～2℃/min的速度升温到400～450℃，然后以0.5～1℃/min的速度升温到第一保温烧结的温度；由第一保温烧结的温度升温至第二保温烧结的温度的升温程序为：先以1～5℃/min的速度升温到1150℃，然后以2～4℃/min的速度升温到第二保温烧结的温度。
16、优选的，所述烧结过程中烧结气氛的控制方式为：由室温升温至第一保温烧结的温度的阶段，烧结气氛为空气；第一保温烧结阶段氧分压为1～5％，由第一保温烧结的温度升温至1100℃的阶段氧分压为1～3％，由1100℃升温至1150℃的阶段氧分压为0.5～1.5％，由1150℃升温至1250℃的阶段氧分压为1～3％，由1250℃升温至第二保温烧结的温度的阶段氧分压为2～2.5％，第二保温烧结中氧分压为3～6％。
17、优选的，所述第二保温烧结完成后，还包括降温阶段；所述降温阶段包括依次进行的第一阶段、第二阶段、第三阶段、第四阶段和第五阶段；所述第一阶段的起始温度为第二保温烧结的温度，终点温度为1250℃，所述第一阶段的降温速度为2～4℃/min，氧分压为1～3％；所述第二阶段的起始温度为1250℃，终点温度为1150℃，所述第二阶段的降温速度为1～3℃/min，氧分压为1～2％；所述第三阶段的起始温度为1150℃，终点温度为1050℃，所述第三阶段的降温速度为1～3℃/min，氧分压为0.5～1％；所述第四阶段的起始温度为1050℃，终点温度为1000℃，所述第四阶段的降温速度为1～2℃/min，氧分压为0.01～0.05％；所述第五阶段为由1000℃开始自然降温，氧分压为0.01％以下。
18、本专利技术提供了一种利用工业硫酸锰废料制备锰锌铁氧体材料的方法，包括以下步骤：将fe2o3、工业硫酸锰废料和zno混合，得到混合料；将所述混合料进行预烧，得到预烧料；所述预烧包括依次进行第一阶段预烧和第二阶段预烧，所述第一阶段预烧的温度为800～900℃，保温时间为2～4h，所述第二阶段预烧的温度为920～1000℃，保温时间为1～3h；将所述预烧料、水和添加剂混合进行球磨，得到球磨料浆；所述添加剂包括sio2、caco3、nb2o5和zro2；将所述球磨料浆和聚乙烯醇溶液混合后进行造粒，得到铁氧体颗粒料；将所述铁氧体颗粒料压制后进行烧结，得到所述锰锌铁氧体材料；所述烧结包括依次进行第一保温烧结和第二保温烧结；所述第一保温烧结的温度850～1000℃，保温时间为2～6h，所述第二保温烧结的温度为1300～1350℃，保温时间为3～6h。本专利技术的有益效果如下：
19、本专利技术在预烧阶段，通过控制预烧温度和时间，将硫酸锰全部变成mno2和mn3o4，再进一步调整烧结温度，使mno2和mn3o4与氧化铁进行铁氧体化反应，获得合格的铁氧体预烧料。
20、本专利技术在烧结过程中，首先在850～1000℃进行保温处理，促进残余硫酸根排除，从而避免出现异常晶粒长大，有效提升产品的性能和合格率。
21、综上，本专利技术以工业硫酸锰废料代替四氧化三锰，与工业氧化本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用工业硫酸锰废料制备锰锌铁氧体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述Fe2O3、工业硫酸锰废料和ZnO的总摩尔量为100％计，所述Fe2O3的摩尔分数为50～55％，工业硫酸锰废料的摩尔分数为31～38％，余量为ZnO。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合的时间为30～60min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SiO2的质量为所述混合料质量的0.005～0.02％，所述CaCO3的质量为所述混合料质量的0.02～0.05％，所述Nb2O5的质量为所述混合料质量的0.01～0.05％，所述ZrO2的质量为所述混合料质量的0.02～0.04％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预烧料和球磨使用的研磨球的质量比为1:5～1:10；所述球磨的时间为60～120min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为7～9g/L；所述聚乙烯醇溶液的质量为所述混合料质量的0.05～0.1％。
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8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由室温升温至所述第一保温烧结的温度的升温程序为：先由室温以0.5～2℃/min的速度升温到400～450℃，然后以0.5～1℃/min的速度升温到第一保温烧结的温度；由第一保温烧结的温度升温至第二保温烧结的温度的升温程序为：先以1～5℃/min的速度升温到1150℃，然后以2～4℃/min的速度升温到第二保温烧结的温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述烧结过程中烧结气氛的控制方式为：由室温升温至第一保温烧结的温度的阶段，烧结气氛为空气；由第一保温烧结的温度升温至1100℃的阶段氧分压为1～3％，由1100℃升温至1150℃的阶段氧分压为0.5～1.5％，由1150℃升温至1250℃的阶段氧分压为1～3％，由1250℃升温至第二保温烧结的温度的阶段氧分压为2～2.5％，第二保温烧结中氧分压为3～6％。
10.根据权利要求1或8或9所述的方法，其特征在于，所述第二保温烧结完成后，还包括降温阶段；所述降温阶段包括依次进行的第一阶段、第二阶段、第三阶段、第四阶段和第五阶段；所述第一阶段的起始温度为第二保温烧结的温度，终点温度为1250℃，所述第一阶段的降温速度为2～4℃/min，氧分压为1～3％；所述第二阶段的起始温度为1250℃，终点温度为1150℃，所述第二阶段的降温速度为1～3℃/min，氧分压为1～2％；所述第三阶段的起始温度为1150℃，终点温度为1050℃，所述第三阶段的降温速度为1～3℃/min，氧分压为0.5～1％；所述第四阶段的起始温度为1050℃，终点温度为1000℃，所述第四阶段的降温速度为1～2℃/min，氧分压为0.01～0.05％；所述第五阶段为由1000℃开始自然降温，氧分压为0.01％以下。
...【技术特征摘要】
1.一种利用工业硫酸锰废料制备锰锌铁氧体材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，以所述fe2o3、工业硫酸锰废料和zno的总摩尔量为100％计，所述fe2o3的摩尔分数为50～55％，工业硫酸锰废料的摩尔分数为31～38％，余量为zno。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合的时间为30～60min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述sio2的质量为所述混合料质量的0.005～0.02％，所述caco3的质量为所述混合料质量的0.02～0.05％，所述nb2o5的质量为所述混合料质量的0.01～0.05％，所述zro2的质量为所述混合料质量的0.02～0.04％。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预烧料和球磨使用的研磨球的质量比为1:5～1:10；所述球磨的时间为60～120min。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述聚乙烯醇溶液的浓度为7～9g/l；所述聚乙烯醇溶液的质量为所述混合料质量的0.05～0.1％。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述造粒为喷雾造粒，所述喷雾造粒的条件包括：进口温度为290±10℃，出口温度为100±10℃，料浆压力为0.01～0.03mpa。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由室温升温至所述第一保温烧结的温度的升温程序为：先由室温以0.5～2℃/min的速度升温到400～450℃，然后以0.5～1℃/...
【专利技术属性】
技术研发人员：廖文举，白国华，徐士亮，伊玉翔，程鹏，张京堂，李霖，周艳辉，
申请(专利权)人：山东春光磁电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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