低品位锰矿制备锰锌铁氧体工艺优化

论文摘要

锰锌铁氧体是一种重要的电子陶瓷,被广泛应用于电子工业。堆积成山的低品位锰矿已经成为严重问题,对其进行综合利用具有环境效益和经济效益。本文以低品位锰矿为原料,采用硫酸浸取法回收其中的锰和铁元素,以化学共沉淀法制备了锰锌铁氧体。通过正交实验及单因素实验分析了锰矿粒径、反应时间、液固比以及硫酸浓度对锰浸取率的影响,同时采用XRD、FTIR、SEM、BET比表面积测定以及VSM等测试方法,研究了原料组分、共沉淀反应的pH以及SiO2掺杂对锰锌铁氧体性能的影响,得到如下主要结论:低品位锰矿中,硫酸浸取锰的最佳工艺条件为锰矿粒径0.054 mm、反应时间2 h、液固比为3、硫酸浓度为30%。在此条件下从低品位锰矿中,硫酸浸取法回收锰的回收率可达96.7 %。该浸取过程符合分形动力学特征,分形动力学参数k 0为5.507min-1,h为1.651;锰浸取液的除杂过程中,锰的保留效果较好,其回收率可达97.1%,同时也能保留一定的铁离子,其回收率为62.5%。锰锌铁氧体的饱和磁化强度,随其锌含量的增加呈先增大后减少的趋势,其矫顽力随共沉淀液pH的增加呈先减少后增大的趋势;在原料组分为ZnO:MnO:Fe2O3=22.32:27.18:50.5,pH为7.5时,所得样品磁性能最佳,其矫顽力Hc为8.20 G,饱和磁化强度Ms为55.02 emu/g,剩余磁化强度Mr为1.71 emu/g。实验表明,共沉淀温度对前躯体合成率有较大影响,当温度为50℃时前躯体合成率最高,达到87.9%;适当的SiO2掺杂可以提高锰锌铁氧体的比表面积;少量的SiO2掺杂（00.45wt%）可以改善锰锌铁氧体的磁性能,过量则会影响锰铁氧体的物相结构从而使得其磁性能降低,当掺杂量为0.45%时,样品磁性能最佳,其饱和磁化强度为71.95 emu/g,矫顽力为10.49G,剩余饱和磁化强度为1.32 emu/g。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 选题背景及研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 选题意义
• 1.2 锰锌铁氧体概述
• 1.2.1 锰锌铁氧体的晶体结构
• 1.2.2 锰锌铁氧体磁性的产生机理
• 1.2.3 锰锌铁氧体的特点
• 1.3 锰锌铁氧体制备方法研究现状
• 1.3.1 干法
• 1.3.2 湿法
• 1.4 论文研究内容
• 2 低品位锰矿酸浸及除杂工艺研究
• 2.1 实验材料及实验测试方法
• 2.1.1 实验仪器和原料
• 2.1.2 实验测试方法
• 2.2 实验原理
• 2.2.1 浸取原理
• 2.2.2 除杂原理
• 2.3 实验
• 2.3.1 酸浸工艺
• 2.3.2 除杂工艺
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 硫酸浸出实验
• 2.4.2 除杂工艺
• 2.5 本章小结
• 3 化学共沉淀法制备锰锌铁氧体及其性能研究
• 3.1 主要仪器和试剂
• 3.1.1 主要仪器
• 3.1.2 主要原料和试剂
• 3.2 锰锌铁氧体结构与性能表征方法
• 3.2.1 XRD 分析
• 3.2.2 傅里叶红外光谱分析
• 3.2.3 磁性测定
• 3.3 原料组成对锰锌铁氧体磁性能的影响
• 3.3.1 实验过程
• 3.3.2 实验结果与讨论
• 3.4 pH 对锰锌铁氧体性能的影响
• 3.4.1 前躯体粉末的制备
• 3.4.2 实验结果与讨论
• 3.5 本章小结
• 2 掺杂研究'>4 电解锰渣制备锰锌铁氧体及其SiO₂掺杂研究
• 4.1 主要仪器和试剂
• 4.1.1 主要仪器
• 4.1.2 主要原料和试剂
• 4.2 实验
• 4.2.1 前躯体粉末的制备
• 4.2.2 锰锌铁氧体的掺杂
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 温度对铁氧体前躯体合成率的影响
• 4.3.2 掺杂样品XRD 分析
• 4.3.3 掺杂样品比表面积分析
• 4.3.4 掺杂样品磁性能分析
• 4.4 本章小结
• 5 结论与建议
• 5.1 结论
• 5.2 建议
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• A. 作者在攻读学位期间发表的论文目录
• B. 作者在攻读学位期间参与的项目