[发明专利]纳米尺寸铁氧体的制备

说明书

技术领域

本发明涉及制备纳米尺寸铁氧体(ferrite)颗粒的方法,特别是锰铁氧体，和/或铬铁氧体和/或钒铁氧体。

背景技术

炼钢过程中主要废物就是炉渣。炼铁和炼钢过程中每年在欧洲产生将近12Mt炼钢炉渣（全世界约为50Mt）。回收炼钢炉渣基质中以夹杂物存在的有价物最普遍的方式是，环境温度下碾碎炉渣,采用磁分离方式分离金属铁,且在炼钢过程中通过将其引入来再循环金属铁。残余物经常被用作道路和水路建设中的填料。大量炉渣残留在堆积场，其将损害环境且需要土地来安全保存。

文章“FeO-CaO-SiO₂-MnO炉渣氧化过程中晶体演化的共聚焦显微镜研究(Confocal Microscopic Studies on Evolution of Crystals During Oxidation of the FeO-CaO-SiO2-MnO Slags)”,Metallurgical and Materials Transactions B,提出MnFe₂O₄和Fe₃O₄可以在氧化条件下从含有FeO,CaO,SiO₂和MnO的炉渣中被回收。发现MnFe₂O₄和Fe₃O₄以尺寸为1-50μm的尖晶石沉淀下来。

许多制备纳米尺寸尖晶石型锰铁氧体的方法已经被提及。例如纳米尺寸的锰铁氧体(MnFe₂O₄)粉末已采用FeSO₄.7H₂O和MnSO₄.H₂O作为起始原料，通过共沉淀法来合成。没有提出从冶金炉渣来制备纳米尺寸的尖晶石型锰铁氧体的方法。

附图简要说明

图1显示表1中组成1的温度-氧分压的相图,由FactSage6.1来计算，其中标记为(A)的线对应于空气中的氧分压。P(O₂)以Pa表示。

图2显示表1中组成2的温度-氧分压的相图,由FactSage6.1来计算，其中标记为(A)的线对应于空气中的氧分压。P(O₂)以Pa表示。

图3显示实施例1的炉设置

图4显示1673K(1400℃)下组成1的XRD图分析

图5显示1673K(1400℃)下组成2的XRD图分析

图6显示1673K(1400℃)下组成3的XRD图分析

图7显示1623K(1350℃)下组成3的XRD图分析

图8显示1573K(1300℃)下组成3的XRD图分析

图9显示实施例2的合成的锰铁氧体的XRD图

图10显示实施例2合成的锰铁氧体在300K(23℃)下测量的磁滞回线。

发明目的

本发明的一个目的是从炉渣中回收有价物，特别是包含FeO以及Mn和/或Cr和/或V的氧化物的炉渣。

本发明的另一个目的是提供制备纳米尺寸锰铁氧体粉末和/或铬铁氧体和/或钒铁氧体的方法。

发明内容

这些目的中至少一个通过提供从冶金炉渣中制备纳米尺寸铁氧体颗粒的第一方法来满足。该方法包括以下步骤:

a)提供装有含CaO、SiO₂、FeO,和选自MnO、Cr₂O₃、V₂O₃中至少一种的熔融炉渣的浇桶(ladle)。

b)在温度1573K-1773K(1300-1500℃)之间氧化炉渣10-90分钟,

c)从浇桶中移出至少一部分炉渣，

d)将被移出的炉渣部分冷却至温度低于373K(100℃),

e)从被冷却的部分提取纳米尺寸的锰铁氧体、和/或铬铁氧体、和/或钒铁氧体颗粒。

这些炉渣可以通过钢的生产来得到。该炉渣可以通过从钢熔体直接分离而以液相得到或以冷炉渣（其再加热到熔融态）得到。对于该生产，炉渣优选包含，以重量%计:20-50CaO,10-40SiO₂,10-40FeO和5-20MnO,和/或Cr₂O₃,和/或V₂O₃。组成依赖于制备哪种钢，以及使用哪种熔炉和方法。