[发明专利]一种利用氧化铁红制备永磁锶铁氧体的方法

说明书

技术领域

本发明属于资源综合利用和材料合成领域，特别涉及一种利用氧化铁红生产永磁锶铁氧体(SrFe₁₂O₁₉)的方法。

背景技术

M类型的铁氧体是一种具有单轴各向异性的六角结构的化合物，由于这类铁氧体材料在外界磁化场消失后仍能长久地保留着较强的恒定剩磁性质，因此被称作永磁铁氧体。其被广泛的应用于微波吸收、电子器件、磁记录仪、生物活性玻璃陶瓷、磁性基体以及磁性催化剂等领域。由于锶铁氧体(SrFe₁₂O₁₉)具有合适的居里温度、高的矫顽力、大的饱和磁化强度、良好的化学稳定性和耐腐蚀性能，而受到很多学者的重视和关注。合成锶铁氧体的主要含铁原料为Fe₂O₃，而在轧钢过程中会产生轧钢铁鳞，其经氧化处理后会形成含Fe₂O₃高于99％的氧化铁红，因此以氧化铁红最为原料来合成锶铁氧体既能节约成本，同时也能实现二次资源的增值利用。

目前，针对锶铁氧体大规模的生产方法主要是传统的固相高温烧结法，其烧结温度为1200-1350℃。传统的固相烧结法容易产生成分偏析和粒度大等缺点，致使锶铁氧体的磁性能变差。众多学者提出了共沉淀法、溶胶-凝胶法和水热合成法等化学合成法，其虽能克服传统高温固烧结相法的缺点，但是在和成过程中耗酸耗碱并且不能大规模的生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种利用轧钢铁鳞所得的氧化铁红制备永磁锶铁氧体(SrFe₁₂O₁₉)的方法，其目的是针对现有锶铁氧体生产温度高的问题，通过熔盐合成方法实现合成成分均匀粒度均匀的锶铁氧体，并实现了氧化铁红的增值利用。

本发明的利用氧化铁红制备永磁锶铁氧体的方法，包括以下步骤：

步骤1，将轧钢铁鳞所得的氧化铁红和碳酸锶，按摩尔比(5～6)∶1，进行配料后，球磨机进行球磨，球料质量比为(9～12)∶1，球磨时间为5～20h，公转转速为(200～300)r/min，得到物料的粒度≤500nm；

步骤2，球磨好的物料与熔盐，按质量比1∶(1～10)，混合均匀后，放入坩埚，于马弗炉中，在1000～1200℃煅烧1～4h；

步骤3，将反应后的物料，用80～120℃的去离子水清洗过滤，直到熔盐全部清洗掉，然后将物料置于80～100℃的真空干燥箱内烘干8～16h，得到永磁锶铁氧体。

其中，上述的步骤1中，轧钢铁鳞所得的氧化铁红含有成分按质量百分比为Fe₂O₃：95～99.3％，CaO：0.05～0.1％，SiO₂：0.05～0.1％，Al₂O₃：0.1～0.2％，MnO：0.2～0.4％，采用行星式球磨机进行球磨；上述的步骤2中，坩埚为刚玉坩埚，熔盐为NaCl-KCl、NaCl-Na₂SO₄、NaCl-K₂SO₄、KCl-K₂SO₄、KCl-Na₂SO₄或Na₂SO₄-K₂SO₄中的一种或两种组成的混合物。

本发明利用氧化铁红制备永磁锶铁氧体，粒度分布均匀，粒径为0.5～3um。本发明利用氧化铁红制备永磁锶铁氧体，矫顽力值为：2687～4043Oe，剩磁为：32.92～35.37emu/g，饱和磁强度为：59.57～62.29emu/g，最大磁能积为0.42～0.61MG·Oe。

本发明采用熔盐法制备永磁锶铁氧体的反应过程为，在反应应温度1000～1200℃下，熔盐呈现熔融状态，碳酸锶在熔盐中的溶解度要远大于氧化铁红在熔盐中的溶解度，然后以氧化铁红为模板，碳酸锶会与氧化铁红结合并发生反应，由于碳酸锶在熔盐中的溶解度大，并且熔盐为液体状态，和固相合成相比，在熔盐中碳酸锶的传质速度加快，有利于反应在短时间内完成。熔盐在整个反应过程中只是作为媒介，起到传质的作用并不参与反应，同时由于熔盐的存在也能在一定程度上防止生成的锶铁氧体之间聚合长大。

本发明的利用氧化铁红制备永磁锶铁氧体的方法，与现有技术相比，具有以下有益效果：