锰锌铁氧体废料循环利用研究

论文摘要

MnZn铁氧体材料是现代电子工业及信息产业的基础材料。随着通讯技术、计算机技术的发展，铁氧体的产量将会大量的增加。但是铁氧体的制备和加工过程中，会产生大量的废料。如果将上述废磁材回收利用，制备出合格的锰锌铁氧体粉料，将会产生巨大的经济、社会和环境效益。本课题利用锰锌铁氧体废料为原料，经浸出→还原→净化→共沉淀→锰锌铁复合粉料，套用常规的铁氧体工艺条件，分别制得高磁导率与低功率铁氧体产品。主要完成了以下方面的研究工作：1)锰锌铁氧体废磁芯粉料硫酸浸出工艺条件的设计与优化：通过单因素实验研究方法，考察了浸出过程中反应时间、反应温度和硫酸过量倍数等因素对锰锌铁氧体废磁芯粉料中Fe、Mn和Zn三种主成分浸出率的影响规律，确定了浸出过程的最佳工艺条件：时间2.0h，温度100-105℃，硫酸用量为理论量的1.05倍。在上述优化的工艺条件下，进行了4次浸出过程的综合条件实验，实验结果表明，锰锌铁氧体废磁芯粉料中Fe、Mn和Zn三种主成分的浸出率较高，分别为98.7％、98.5％和98.6％。2)研究了浸出液还原过程的工艺条件：采用定比列还原技术，确保了还原液中Fe、Mn和Zn三种主成分的实际比例符合或接近锰锌铁氧体的理论配方，相对误差值均控制在±2％范围之内。还原液中[Fe3+]的检测结果表明，定比例金属还原剂可实现Fe3+的彻底还原，还原液中[Fe3+]≤0.1g／L，还原率≥99.8％。3)研究了还原液净化过程的工艺条件：考察了在还原液净化过程中，溶液pH值、反应时间、温和絮凝剂种类等因素对还原液中硅去除率的影响规律，确定了还原液净化除硅的最佳工艺条件：pH值5.0-5.5、反应时间3.0h、温度45-50℃和31C非离子型絮凝剂。在上述优化条件下，进行了4次综合条件实验，硅的平均去除率≥94％，为共沉淀粉制备提供了合格的溶液。4)共沉粉制备与铁氧体试制：考察了两种不同的加料工艺对共沉粉中杂质元素含量的影响，实验结果表明两种加料方式所得共沉粉中杂质元素的含量相差不大。采用正加料方法，进行共沉淀粉制备的扩大实验，制备出杂质含量极低的共沉淀粉料。以本研究所得共沉淀粉为原料，在没有掺杂和优化配方的条件下，套用广东风华公司工业生产的铁氧体工艺条件，制备出性能优异的高磁导率和低功耗铁氧体产品。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 文献评述
• 1.1 前言
• 1.2 锰锌铁氧体粉料的制备方法
• 1.2.1 陶瓷法制备锰锌铁氧体
• 1.2.2 湿化学法制备锰锌铁氧体
• 1.3 锰锌铁氧体废料处理现状
• 1.3.1 铁氧体废料的来源
• 1.3.2 国外处理现状
• 1.3.3 国内处理现状
• 1.4 湿法处理各种废料制备铁氧体简介
• 1.4.1 利用黄钠铁钒渣制备铁氧体
• 1.4.2 利用钢铁厂烟尘制备铁氧体
• 1.4.3 利用锰锌废电池制备铁氧体
• 1.5 课题研究内容和意义
• 1.5.1 课题研究的内容
• 1.5.2 课题研究的意义
• 第二章 锰锌铁氧体废磁芯粉料浸出过程研究
• 2.1 硫酸强化浸出过程
• 2.1.1 反应原理
• 2.1.2 原料、试剂及仪器
• 2.1.3 实验装置
• 2.1.4 实验方法
• 2.2 分析检测
• 2.2.1 锰的测定
• 2.2.2 铁的测定
• 2.2.3 锌的测定
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 反应时间对浸出率的影响
• 2.3.2 硫酸用量对浸出率的影响
• 2.3.3 反应温度对浸出率的影响
• 2.4 浸出过程综合条件实验
• 2.5 小结
• 第三章 浸出液还原过程
• 3.1 还原过程基本原理
• 3.1.1 还原过程基本反应
• 3.1.2 热力学分析
• 3.2 定比例还原
• 3.2.1 定比例还原技术方案的提出
• 3.2.2 计算方法
• 3.3 实验部分
• 3.3.1 实验原料
• 3.3.2 实验方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.5 小结
• 第四章 净化过程及其影响因素
• 4.1 杂质元素对锰锌铁氧体磁性能的影响
• 2对MnZn铁氧体的影响'>4.1.1 SiO₂对MnZn铁氧体的影响
• 4.1.2 K、Na、Ca对MnZn铁氧体的影响
• 2O₃对MnZn铁氧体的影响'>4.1.3 Al₂O₃对MnZn铁氧体的影响
• 4.1.4 酸根对MnZn铁氧体的影响
• 4.2 净化过程的理论分析
• 2的行为'>4.2.1 溶液中SiO₂的行为
• 4.2.2 水解沉淀的理论分析
• 4.3 实验部分
• 4.3.1 实验原料
• 4.3.2 实验步骤
• 4.3.3 硅的检测方法
• 4.4 硅去除率的影响因素分析
• 4.4.1 溶液pH值对Si去除率的影响
• 4.4.2 反应时间对Si去除率的影响
• 4.4.3 反应温度对Si去除率的影响
• 4.4.4 絮凝剂种类对Si去除率的影响
• 4.5 净化过程综合条件实验
• 4.6 小结
• 第五章 共沉粉制备及铁氧体试制
• 5.1 共沉淀过程的反应原理
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验原料与试剂
• 5.2.1.1 实验原料
• 5.2.1.2 实验试剂
• 5.2.2 实验方法及步骤
• 5.2.3 化学成分分析和铁氧体磁性能检测
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 加料方式对共沉粉中杂质含量的影响
• 5.3.2 共沉粉的质量评价
• 5.3.3 铁氧体样环磁性能
• 5.4 小结
• 第六章 结论与建议
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间主要的研究成果