一种低成本高剩磁钡铁氧体的制备方法与流程

1.本发明涉及铁氧体磁性材料技术领域，更具体地说，涉及一种低成本高剩磁钡铁氧体的制备方法。


背景技术：

2.铁氧体磁性材料自从上个世纪40年代被发现以来，已经经过了长足的发展。因其原料便宜，工艺简单，同时还具有较高的剩磁和矫顽力而广泛应用于各大产业。目前生产永磁铁氧体的主要原料为碳酸锶、铁红和铁鳞等。近年来由于原材料受限制，铁红价格波动大。同时，由于锶的价格上涨，导致锶铁氧体的成本提高，因此钡铁氧体相对锶铁氧体成本更低。
3.为了进一步降低永磁铁氧体材料的成本，本发明旨在以成本更低的铁精矿为原料制备钡铁氧体，铁精矿的主要成分为fe3o4，它的物理性能和化学性能都与氧化铁红存在极大的差异，在公开专利《制备钡铁氧体预烧料的方法》(申请号：cn201410409509.1)中阐述了一种以铁精粉为原料制备钡铁氧体预烧料的方法，但该方法采用的原料纯度低，使用方法粗糙导致最终产品磁性能较差，剩磁低，无法充分发挥铁精矿的优势。


技术实现要素：

4.1.发明要解决的技术问题
5.针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明提供了一种低成本高剩磁钡铁氧体的制备方法，本发明以铁精矿为原料，通过两步法烧结预氧化，经过预烧、球磨、成型，制备出磁性能达到tdkfb3n磁性能指标的钡铁氧体，以铁精矿代替铁红，碳酸钡代替碳酸锶制备硬磁铁氧体，不仅降低了硬磁铁氧体的制造成本，而且相比普通铁红，相同条件下铁精矿制备的铁氧体磁性能更加优秀，采用了两段式的焙烧氧化升温，先升温至氧化温度，再缓慢升温至晶型转变温度，保证超级铁精矿在预烧阶段被充分氧化，提升了钡铁氧体的磁性能。
6.2.技术方案
7.为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
8.本发明的一种低成本高剩磁钡铁氧体的制备方法，其步骤为：
9.步骤一：将铁源与碳酸钡混合均匀；
10.步骤二：烘干；
11.步骤三：造球；
12.步骤四：一次预烧；
13.步骤五：预烧结束后将预烧料破碎后，加入二次辅料混合再进行二次球磨；
14.步骤六：球磨结束后压制成毛坯；
15.步骤七：二次烧结，最终得高剩磁的永磁钡铁氧体。
16.进一步地，所述的铁源为全铁含量≥71.85％、纯度≥99.3％、sio2含量≤0.5％的超级铁精矿。
17.进一步地，所述的铁源与碳酸钡的摩尔比为4.8～6:1。
18.进一步地，所述的铁源与碳酸钡的摩尔比为5.2～5.6:1。
19.进一步地，所述的一次预烧包括预氧化工艺，铁源与碳酸钡混合后，先在低温度下进行预氧化，使铁精矿中的fe
2
充分氧化为fe
3
，然后再升温烧结制备成钡铁氧体预烧料。
20.进一步地，所述的预氧化条件为，先升温至300℃，保温5h后，再升温至750℃，保温 3h。
21.进一步地，所述的预氧化工艺后进行升温烧结，烧结温度为1280～1350℃，时间为2～ 4h。
22.进一步地，所述的二次辅料为碳酸钙、氧化硅、硼酸和葡萄糖酸钙中的一种或几种组合。
23.进一步地，所述的二次烧结的烧结温度为1180～1220℃，时间为2～4h。
24.3.有益效果
25.采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
26.本发明以铁精矿为原料，通过两步法烧结预氧化，经过预烧、球磨、成型，制备出磁性能达到tdkfb3n磁性能指标的钡铁氧体，以铁精矿代替铁红，碳酸钡代替碳酸锶制备硬磁铁氧体，不仅降低了硬磁铁氧体的制造成本，而且相比普通铁红，相同条件下铁精矿制备的铁氧体磁性能更加优秀，采用了两段式的焙烧氧化升温，先升温至氧化温度，再缓慢升温至晶型转变温度，保证超级铁精矿在预烧阶段被充分氧化，提升了钡铁氧体的磁性能。
具体实施方式
27.下面结合实施例对本发明作进一步的描述：
28.实施例1
29.本实施例的一种低成本高剩磁钡铁氧体的制备方法，其步骤为：
30.步骤一：将铁源与碳酸钡混合均匀；
31.步骤二：烘干；
32.步骤三：造球；
33.步骤四：一次预烧；
34.步骤五：预烧结束后将预烧料破碎后，加入二次辅料混合再进行二次球磨，二次辅料为碳酸钙、氧化硅、硼酸和葡萄糖酸钙中的一种或几种组合。
35.步骤六：球磨结束后压制成毛坯；
36.步骤七：二次烧结，最终得高剩磁的永磁钡铁氧体，二次烧结的烧结温度为1180～ 1220℃，时间为2～4h。
37.铁源为全铁含量≥71.85％、纯度≥99.3％、sio2含量≤0.5％、其他杂质含量微的超级铁精矿。
38.铁源与碳酸钡的摩尔比为4.8～6:1；铁源与碳酸钡的摩尔比为优选为5.2～5.6:1。
39.一次预烧包括预氧化工艺，铁源与碳酸钡混合后，先在低温度下进行预氧化，使铁精矿中的fe
2
充分氧化为fe
3
，然后再升温烧结制备成钡铁氧体预烧料。
40.预氧化条件为，先升温至300℃，保温5h后，再升温至750℃，保温3h。
41.预氧化工艺后进行升温烧结，烧结温度为1280～1350℃，时间为2～4h。
42.本发明将铁精矿与碳酸钡混合后，烘干后造球进行一次预烧。预烧过程中采用两段升温对铁精矿进行预氧化，再升温至预烧温度保温，预烧结束后将预烧料破碎后，加入二次辅料混合再进行二次球磨，球磨结束后压制成毛坯再进行二次烧结，最终得高剩磁的永磁钡铁氧体，通过预氧化使铁精矿中的fe
2
充分氧化为fe
3
，大幅度提升了钡铁氧体的磁性能。在降低了铁氧体的生产成本的同时，实现了高剩磁钡铁氧体的制备。
43.本发明以铁精矿为原料，通过两步法烧结预氧化，经过预烧、球磨、成型，制备出磁性能达到tdkfb3n磁性能指标的钡铁氧体，本发明的有益成果在于：
44.1、以铁精矿代替铁红，碳酸钡代替碳酸锶制备硬磁铁氧体，不仅降低了硬磁铁氧体的制造成本，而且相比普通铁红，相同条件下铁精矿制备的铁氧体磁性能更加优秀。
45.2、采用了两段式的焙烧氧化升温，先升温至氧化温度，再缓慢升温至晶型转变温度，保证超级铁精矿在预烧阶段被充分氧化，提升了钡铁氧体的磁性能。
46.下述实施例中所采用的原料为某矿业公司出产的铁精矿，原矿经过细磨、先磁选再浮选工序以后，筛选出的超级铁精矿具体成分见表1。
47.表1.超级铁精矿主要成分
[0048][0049]
实施例1具体过程如下：
[0050]
取超级铁精矿和碳酸钡，按照铁钡摩尔比4.8，均匀混合后造球预烧，预烧中先进行预氧化，预氧化条件为先升温至300℃，保温5h后，再升温至750℃，保温3h后，再升温至预烧温度1280℃，保温2h。预烧结束后将预烧料破碎，加入二次辅料混合再放入球磨罐中球磨10h，球磨结束后压制成毛坯再进行二次烧结，烧结温度取1180℃，2h。烧结结束后即得钡铁氧体。
[0051]
实施例2
[0052]
取超级铁精矿和碳酸钡，按照铁钡摩尔比5，均匀混合后造球预烧，预烧中先进行预氧化，预氧化条件为先升温至300℃，保温5h后，再升温至750℃，保温3h后，再升温至预烧温度1300℃，保温2h。预烧结束后将预烧料破碎，加入二次辅料混合再放入球磨罐中球磨 10h，球磨结束后压制成毛坯再进行二次烧结，烧结温度取1200℃，2h。烧结结束后即得钡铁氧体。
[0053]
实施例3
[0054]
取超级铁精矿和碳酸钡，按照铁钡摩尔比5.2，均匀混合后造球预烧，预烧中先进行预氧化，预氧化条件为先升温至300℃，保温5h后，再升温至750℃，保温3h后，再升温至预烧温度1300℃，保温2h。预烧结束后将预烧料破碎，加入二次辅料混合再放入球磨罐中球磨 10h，球磨结束后压制成毛坯再进行二次烧结，烧结温度取1220℃，2h。烧结结束后即得钡铁氧体。
[0055]
实施例4
[0056]
取超级铁精矿和碳酸钡，按照铁钡摩尔比5.6，均匀混合后造球预烧，预烧中先进行预氧化，预氧化条件为先升温至300℃，保温5h后，再升温至750℃，保温3h后，再升温至预
烧温度1300℃，保温2h。预烧结束后将预烧料破碎，加入二次辅料混合再放入球磨罐中球磨 10h，球磨结束后压制成毛坯再进行二次烧结，烧结温度取1220℃，2h。烧结结束后即得钡铁氧体。
[0057]
对比例1
[0058]
取超级铁精矿和碳酸钡，按照铁钡摩尔比5.2，均匀混合后造球预烧，预烧中不进行预氧化，直接升温至预烧温度1300℃，保温2h。预烧结束后将预烧料破碎，加入二次辅料混合再放入球磨罐中球磨10h，球磨结束后压制成毛坯再进行二次烧结，烧结温度取1220℃，2h。烧结结束后即得钡铁氧体。
[0059]
对比例2
[0060]
取铁红和碳酸钡，按照铁钡摩尔比5.2，均匀混合后造球预烧，预烧中先进行预氧化，预氧化条件为先升温至300℃，保温5h后，再升温至750℃，保温3h后，再升温至预烧温度 1300℃，保温2h。预烧结束后将预烧料破碎，加入二次辅料混合再放入球磨罐中球磨10h，球磨结束后压制成毛坯再进行二次烧结，烧结温度取1220℃，2h。烧结结束后即得钡铁氧体。
[0061]
制备得到的钡铁氧体，两面磨削至平行后，用bh仪检测磁性能。检测结果见表2。
[0062]
表2实施例与对比例钡铁氧体磁性能
[0063][0064]
从表2中可以看出，相比未经过预氧化的对比例1的钡铁氧体磁性能，实施例中钡铁氧体磁性能均有大幅度的提升，最佳磁性能可以达到tdkfb3n磁性能指标。以铁精矿为原料，通过采用了两段式的焙烧升温，可以制备出磁性能优良的钡铁氧体，在降低了成本的同时实现了高剩磁钡铁氧体的生产制备。从对比例2也可以看出，相同条件下，铁精矿制备的铁氧体剩磁更高。
[0065]
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。