專利名稱：一種用硫化鎳精礦直接制備磁性材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及尖晶石型軟磁鐵氧體材料的制備，特別是由硫化鎳精礦直接制備鐵氧體磁 性材料的方法。
背景技術(shù)：
尖晶石型鐵氧體軟磁材料的應(yīng)用范圍極其廣泛，在變壓器、電感器、濾波器、偏轉(zhuǎn)線 圈等產(chǎn)品上具有不可替代作用。尖晶石型鐵氧體納米顆粒還具有高比表面、高活性、特殊 物化性能，使之可能應(yīng)用于催化劑、化學(xué)傳感器等領(lǐng)域。鐵酸鎳作為尖晶石型鐵氧體軟磁 材料的一種，具有反尖晶石結(jié)構(gòu)，由四面體和八面體組成，其中鎳離子全部占據(jù)八面體空 隙，而三價(jià)鐵離子則一半在八面體空隙內(nèi)，另一半位于四面體空隙中。鐵酸鎳中存在著強(qiáng) 烈的A-B之間的超交換作用，與鐵酸鋅等相比，鐵酸鎳具有較強(qiáng)磁性。
目前，鐵酸鎳磁性材料的制備方法有共沉淀法，水熱法，溶膠凝膠法，自蔓延高溫合 成法等。這些方法都是以含鎳的純物質(zhì)為原料，而這些鎳均來源于鎳礦石。由于硫化鎳礦 石和精礦具有品位低、成分復(fù)雜、伴生脈石多、屬難熔物料等特點(diǎn)，鎳的生產(chǎn)方法比較復(fù) 雜，通常先采用造锍熔煉，使得鎳精礦中的主金屬硫化物富集到低鎳锍中，然后吹煉低鎳 锍，使其中的鐵和其它雜質(zhì)與石英造渣，部分硫和其他一些揮發(fā)性雜質(zhì)氧化后隨煙氣排出， 從而得到含有價(jià)金屬(Ni， Cu， Co等)較高的高鎳锍和含有價(jià)金屬較低的轉(zhuǎn)爐渣，密度小 的轉(zhuǎn)爐渣浮于上層被排除，高鎳锍中的Ni、 Cu大部分仍然以金屬硫化物狀態(tài)存在，少部 分以合金狀態(tài)存在，低鎳锍中的貴金屬和部分鈷也進(jìn)入高鎳锍中，最后通過鎳的硫化物陽 極電解得到電解鎳?；蛘邔⒏哝囷尺M(jìn)行濕法處理，通過電解沉積或高壓氫還原得到最終產(chǎn) 物鎳。這些傳統(tǒng)工藝非常復(fù)雜，能耗高，且過程中產(chǎn)生大量的廢氣、廢水和廢渣，對(duì)環(huán)境 污染嚴(yán)重，進(jìn)而使得由純物質(zhì)制備鐵酸鎳功能材料的總體工藝過程多而復(fù)雜，成本很高。
公開號(hào)1126359A的專利申請(qǐng)?zhí)岢隼缅i礦、鐵礦和鋅礦為原料制備錳鋅鐵氧體。此 方法通過同時(shí)浸出、共同凈化除雜、共沉淀、焙燒、燒結(jié)等步驟最終得到錳鋅鐵氧體。該 方法仍然需要在浸出液中配入一定比例的純物質(zhì)來補(bǔ)充不足比例要求的金屬離子。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種簡單的用硫化鎳精礦直接制備尖晶石型軟磁鐵氧體材料的方法。利用低品位硫化鎳精礦為原料，經(jīng)過氧化焙燒、熱酸浸出、除雜、共沉淀、焙燒 等工藝得到鐵氧體磁性材料，不需要再配入其它純物質(zhì)，簡化工藝，減少污染，降低成本。 本發(fā)明的技術(shù)方案為
a. 選用硫化鎳精礦為原料，其中鎳的含量《10%(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；
b. 將硫化鎳精礦研磨，使其顆粒均勻，然后以1 5。C/min升溫至700 800'C保溫 3 5小時(shí)后進(jìn)行焙燒，得到下一步熱酸浸出的原料；
c. 使用濃度為1 4mol/l的鹽酸溶液浸出，液固比為100 500，溫度為90 105。C， 反應(yīng)3 5小時(shí)，得到浸出液；
d. 將浸出液過濾，然后加入濃度為1 5%。的聚丙烯酰胺絮凝劑，除去浸出液中的硅；
e. 將濃度為l 4mol/l的氫氧化鈉溶液加熱至90 100°C ，快速加入經(jīng)過步驟d凈化 過的浸出液，氫氧化鈉溶液與浸出液的體積比為2 1，反應(yīng)0.5 1小時(shí)后，將反應(yīng)過程 中產(chǎn)生的沉淀離心，并交替使用蒸餾水和無水乙醇洗滌沉淀至pH=7;
f. 將沉淀物于800 100(TC焙燒3 5小時(shí)后得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于
(1) 直接以硫化鎳精礦為原料，即硫化鎳礦經(jīng)選礦后的產(chǎn)品，整個(gè)過程中不需要再配 入其它礦物或純物質(zhì)來補(bǔ)充金屬元素，與現(xiàn)有方法相比，對(duì)原料的要求更加簡單，降低了 成本。
(2) 綜合利用了硫化鎳精礦中的多種有價(jià)金屬元素，充分利用了有限的礦產(chǎn)資源。
(3) 與硫化鎳精礦的傳統(tǒng)冶煉工藝相比，本發(fā)明工藝大大簡化，節(jié)省大量能源，并減 少了過程中對(duì)環(huán)境的污染。
(4) 相對(duì)于傳統(tǒng)的鐵氧體磁性材料的制備方法，本發(fā)明原料來源廣泛，價(jià)格低廉，工 藝流程簡單，適宜工業(yè)化生產(chǎn)，有望在磁性材料等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的鐵氧體磁性材料的X射線衍射圖譜。
圖2為最終產(chǎn)物磁性質(zhì)的測(cè)試結(jié)果圖。
具體實(shí)施例方式
采用原料為金川公司的硫化鎳精礦，其主要成分(質(zhì)量百分?jǐn)?shù))的含量是Ni6.83e/。， Cu 3.23%, Co 0.20%， Fe 39.22%, Si02 10.30%, S 19.69%。 實(shí)施例1:
a.稱取2g研磨均勻的硫化鎳精礦，放入氧化鋁坩堝中，以2匸/min升溫至70(TC保溫5小時(shí)進(jìn)行焙燒。
b. 稱取1.8005g焙燒后的硫化鎳精礦，加入360ml濃度為lmo1/1的鹽酸溶液，溫度 為10(TC，反應(yīng)5小時(shí)，得到浸出液。
c. 將浸出液過濾，然后加入濃度為1%。的聚丙烯酰胺絮凝劑除去浸出液中的硅。
d. 取濃度為lmo1/1的氫氧化鈉溶液100ml加熱至IO(TC，快速加入凈化過的浸出液 50ml，反應(yīng)1小時(shí)后，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沉淀離心，并交替使用蒸餾水和無水乙醇洗 滌沉淀至pH-7。
e. 將沉淀物于800'C焙燒5小時(shí)后得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。該材料X-射線衍 射(XRD)圖譜見圖1。由圖可知，由硫化鎳精礦直接制備的鐵氧體磁性材料純度很高。
實(shí)施例2:
a. 稱取12g研磨均勻的硫化鎳精礦，放入氧化鋁坩堝中，以5r/min升溫至80(TC 保溫3小時(shí)進(jìn)行焙燒。
b. 稱取2.5018g焙燒后的硫化鎳精礦，加入500ml濃度為4mol/l的鹽酸溶液，溫度 為102'C，反應(yīng)3小時(shí)，得到浸出液。
c. 將浸出液過濾，然后加入濃度為596。的聚丙烯酰胺絮凝劑除去浸出液中的硅。
d. 取濃度為2mo1/1的氫氧化鈉溶液卯ml加熱至IO(TC,快速加入凈化過的浸出液 50ml，反應(yīng)1小時(shí)后，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沉淀離心，并交替使用蒸餾水和無水乙醇洗 滌沉淀至pl^7。
e. 將沉淀物于IOO(TC焙燒3小時(shí)后得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。 圖2為最終產(chǎn)物磁性質(zhì)的測(cè)試結(jié)果圖，由圖2可知，產(chǎn)物具有良好的鐵磁性。 實(shí)施例3:
a. 稱取10g研磨均勻的硫化鎳精礦，放入氧化鋁坩堝中，以5'C/min升溫至75(TC 保溫4小時(shí)進(jìn)行焙燒。
b. 稱取2.5003g焙燒后的硫化鎳精礦，加入500ml濃度為2mo1/1的鹽酸溶液，溫度 為100'C，反應(yīng)5小時(shí)，得到浸出液。
c. 將浸出液過濾，然后加入濃度為1^的聚丙烯酰胺絮凝劑除去浸出液中的硅。
d. 取濃度為4mo1/1的氫氧化鈉溶液50ml加熱至IO(TC ，快速加入凈化過的浸出液 50ml，反應(yīng)1小時(shí)后，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沉淀離心，并交替使用蒸餾水和無水乙醇洗 滌沉淀至pH=7。
e. 將沉淀物于80(TC焙燒5小時(shí)后得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。
權(quán)利要求
1、一種用硫化鎳精礦直接制備磁性材料的方法，其特征在于，制備步驟為a)將硫化鎳精礦研磨，使其顆粒均勻，然后以1～5℃/min升溫至700～800℃保溫3～5小時(shí)后進(jìn)行焙燒，得到熱酸浸出的原料；b)將步驟a)得到的原料用濃度為1～4mol/l的鹽酸溶液浸出，液固比為100～500，溫度為90～105℃，反應(yīng)3～5小時(shí)，得到浸出液；c)將浸出液過濾，然后加入濃度為1～5‰的聚丙烯酰胺絮凝劑，除去浸出液中的硅；d)將濃度為1～4mol/l的氫氧化鈉溶液加熱至90～100℃，快速加入經(jīng)過步驟c)凈化過的浸出液，氫氧化鈉溶液與浸出液的體積比為2～1，反應(yīng)0.5～1小時(shí)后，將反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沉淀離心，并交替使用蒸餾水和無水乙醇洗滌沉淀至pH＝7；e)將沉淀物于800～1000℃焙燒3～5小時(shí)后得到尖晶石型鐵氧體磁性材料。
2、 如權(quán)利要求1所述的用硫化鎳精礦直接制備磁性材料的方法，其特征在于，所述 硫化鎳精礦中鎳的質(zhì)量百分含量《10%。
全文摘要
一種用硫化鎳精礦直接制備磁性材料的方法，涉及尖晶石型軟磁鐵氧體材料的制備。本發(fā)明利用低品位硫化鎳精礦為原料，硫化鎳精礦中鎳的質(zhì)量百分含量≤10％，經(jīng)過氧化焙燒，熱酸浸出，除雜，共沉淀，焙燒等工藝得到鐵氧體磁性材料。整個(gè)工藝過程不需要再配入其它礦物或純物質(zhì)，綜合利用了硫化鎳精礦中的多種有價(jià)金屬，工藝簡單，成本低廉，能耗少，污染小，適宜工業(yè)化生產(chǎn)，在磁性材料等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)H01F1/12GK101439965SQ20081023880
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月3日
發(fā)明者于然波, 劉桂榮, 朱繪卉, 鄧金俠, 邢獻(xiàn)然, 茜 陳, 駿 陳 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)