[发明专利]一种铁钴基软磁合金材料的制备方法

说明书

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种铁钴基软磁合金材料的制备方法。本发明提供的铁钴基软磁合金材料的制备方法，包括：以含铁、钴的固溶体为原料，将其投入真空感应炉中冶炼，同时基于铁钴基软磁合金牌号中钴、铁含量要求，根据需求量外加金属钴或铁一同冶炼，最终得到铁钴基软磁合金材料；所述含铁、钴的固溶体是以低钴多金属硫化矿为原料，通过分离提取工艺制得的。本发明首次提出以固溶体为原料制备铁钴基软磁合金材料的技术构思，既能够大大节省现有铁钴基软磁合金材料制备工艺的资源和能源，又能够提高低钴多金属硫化矿的利用价值，取得双重经济效益。

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，具体涉及一种铁钴基软磁合金材料的制备方法。

背景技术

铁钴基软磁合金材料具有较高的饱和磁化强度、磁导率、较低的矫顽力以及损耗小的优点，被广泛应用于航天航空、航海、军事和民用等领域。而且，通过向其添加新金属成分，可进一步提高铁钴基软磁材料的性能。

铁钴基软磁合金材料的常见制备方法有机械合金化法、直流电弧等离子体法、熔体快淬法等，但这些方法要求所用原料为纯度较高的金属铁和金属钴，因而通常需要通过前序工艺从含铁矿物和含钴矿物中分别提取并制备得到纯度较高的金属铁和金属钴，再将金属铁和金属钴进行熔合，从而得到铁钴基软磁合金材料。

对于高纯度金属铁和高纯度金属钴的提取，现有方法如下：

1、金属钴的提取

由于含钴矿石中矿物赋存状态复杂，可选性差异也很大，仅采用浮选工艺难以直接得到钴产品，因此通常首先对含钴矿石进行浮选，浮选得到的钴精矿再进一步分离提取钴。钴精矿中钴的提取技术方法繁多，工艺流程通常较长。按照其生产方法可将现有工艺分为三大类：(1)采用火法冶炼预处理将钴初步富集，然后通过浸出脱除杂质净化钴产品。(2)直接采用湿法工艺提取钴。(3)微生物浸出。常见具有代表性的提钴工艺如下：

高温熔炼富集后湿法提取钴，其是向含钴的转炉渣、钴氧化矿或砷钴矿中加入还原剂或者硫化剂，通过控制高温熔炼过程中的还原度使得原料中的Ni、Co、Fe等被还原为金属，而大部分Fe的氧化物留在炉渣中，从而得到Co、Ni、Fe合金或者钴锍，最后再通过溶解、净化除杂得到钴产品。

硫酸化焙烧后浸出提钴，其是将含钴的硫铁矿进行硫酸化焙烧，硫生成SO₂，用以制硫酸，而矿石中的金属硫化物则生成相应的中间产物硫酸盐。由于硫酸铁的分解温度低于硫酸钴、镍、铜的分解温度，通过控制风量和焙烧温度使得铁分解为Fe₂O₃，而Co、Ni、Cu则以硫酸盐的状态存在于烧渣中，烧渣经过稀酸浸出后得到含钴的溶液。其后再通过净化、萃取、沉钴得到钴产品。

还原焙烧氨浸法，其是将含钴、镍等的氧化矿首先还原焙烧，氧化矿中的钴、镍被还原成金属态，而铁则被还原为磁性氧化铁。再将还原得到的焙砂在NH₃-CO₂-H₂O体系中进行常压浸出。钴、镍与氨的络合物在氧化条件下一起进入溶液中，而铁的氨络合物被氧化并水解成氢氧化物沉淀。

以上三种传统工艺虽然技术成熟，但却在浸出段存在资源利用率低，试剂消耗量大、流程长且容易对环境造成污染等问题。

加压直接浸出法，该法先将红土矿制成45％浓度的矿浆，在一定压力和温度下，精矿中金属硫化物能够和溶液中溶解的O₂、NH₃、H₂O发生反应，其中Ni、Co、Cu生成可溶性的氨配合物进入溶液中，而Fe则生成不溶解的Fe₂O₃留在浸出渣中。此法具有目标金属选择浸出率高、杂质金属铁的溶出率低，工艺也较为成熟，但是该法对设备工作条件要求比较苛刻，反应器容易结垢影响其应用。