專利名稱：一種磨削廢鐵屑制備軟磁復合粉末的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供了一種磨削廢鐵屑制備軟磁復合粉末的方法，屬于磁性材料和循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國每年產(chǎn)生大量的磨削廢鐵屑，這種磨削廢鐵屑是由磨加工產(chǎn)生的，如機械零件切削加工、鋼鐵冷軋輥磨修精整、刀具打磨等。磨削廢鐵屑通常不僅含有大量的鐵合金顆粒，還含有大量冷卻油污外和從砂輪上摩擦下來的砂輪顆粒(A1203)、砂輪粘結(jié)劑(高溫樹脂和石棉)等，并且磨料、砂輪添加物與鐵合金顆粒相互嵌附，造成后續(xù)分選十分困難，不易被利用。通常的離心分離、球磨、高溫(1200°c )等方法均無法實現(xiàn)金屬與非金屬的分離，不能得到純鐵屑而獲得高附加值再利用。我國的機械加工業(yè)和冶金行業(yè)，對于這種難以處置的廢鐵屑當廢料處理，既占用土地、污染環(huán)境，又造成了資源的極大浪費。作為廢鐵屑主體的鐵基顆粒是一種鐵磁性物質(zhì)，氧化鋁顆粒則是絕緣物質(zhì)，它們均勻交織在一起，具備軟磁復合粉末組成的特點。鐵基軟磁復合粉末是鐵磁性粉末表面經(jīng)過絕緣化處理后的得到的一種軟磁粉末。 采用這種粉末制備的軟磁復合材料是一種兼具軟磁和高電阻率性能的磁性材料，是近年發(fā)展起來的一種新型軟磁材料。這種材料與硅鋼片相比具有一些顯著的特點(1)各向同性材料由粉末顆粒組成，決定了其具有良好的各向同性；對電機而言，可以打破傳統(tǒng)的電機設(shè)計方案，進行三維磁路設(shè)計。(2)允許復雜形狀材料通過模具壓制形成部件，而不像傳統(tǒng)硅鋼片通過疊壓形成，所以復雜形狀部件的加工要容易很多。(3)渦流損耗小在每一個粉末顆粒外都有絕緣層，這使渦流損耗要比硅鋼片小，材料的總損耗由磁滯損耗決定， 所以這種材料特別適合用在頻率較高的場合。(4)低成本對于大批量生產(chǎn)，壓制過程不僅簡單而且沒有邊角料浪費，所以成本將大幅減少。因此，特別適合于微特電機，在航空、 汽車、家用電器等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，主要采用磷化處理工藝在粉末顆粒表面形成一層絕緣的磷化膜或絕緣涂層。如瑞典赫格納斯公司(美國專利634擬65，中國專利 97192452. X和200480025M8. 8A)采用磷酸濃度為0. 5% 50%的有機溶溶液進行磷化處理， 在基底粉末顆粒上形成絕緣涂層，絕緣涂層中的氧和磷元素比為廣30。德國羅伯特.博施公司也采用磷化處理得到軟磁用鐵粉，并在中國申請了發(fā)明專利(申請?zhí)枮?3811970. 6、 200480025248. 8)。日本JFE公司在中國也申請了專利200310123293. 4—金屬粉末及使用該金屬粉末的壓粉磁芯，采用磷酸鋁鹽包覆軟磁金屬粉(鐵粉、Fe-Si粉、Fe-Ni粉、Fe-Al粉等)，所制備的鐵粉芯具有良好絕緣性和高磁通密度。此外，中國發(fā)明專利03118558. 4報道了一種硅-鐵均勻包覆型復合粉的制備方法。利用高能粉碎設(shè)備將微米級Si粉粉碎成納米級Si粉，將6-7%的這種納米Si粉與90-11-微米的球形狗粉混合球磨，球料比4:1，球磨1-2小時，獲得納米Si均勻包覆在！^顆粒表面的復合粉，為制備高硅硅鋼片提供合格原料。中國發(fā)明專利200610040493. 7公開了納米SiO2包覆羰基鐵粉的生成方法。首先采用振動球磨、滾動球磨、行星球磨和攪拌球磨等分散預(yù)處理Si02和鐵粉的團聚；其次采用改性劑改變SW2或鐵粉表面極性，改性劑為堿性可溶性物質(zhì)如偶聯(lián)劑、氨水等；然后采用物理方法(如球磨)將SiO2粉體包覆吸收在鐵粉表面；最后進行烘干、研磨、過篩、包裝等?？傊?， 這些方法均采用的純鐵粉或者純磁性金屬粉末。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提出了一種磨削廢鐵屑制備軟磁復合粉末的方法，目的是對廢棄鐵基磨削粉末進行無害化、資源化和高值化再利用，不僅有效降低環(huán)境負擔，還提高了廢棄資源的附加值。本發(fā)明將磨削廢鐵屑與NaOH顆粒進行熱堿反應(yīng)生成鐵鹽和鋁鹽，然后置于水中發(fā)生水解合成氫氧化亞鐵、氫氧化鐵和氫氧化鋁復合膠體，再加熱分解形成氧化鋁和氧化鐵復合顆粒，添加氧化鋁膠體進行還原，獲得Al2O3包覆鐵粉的軟磁復合粉末，具體步驟如下
a)熱堿反應(yīng)磨削廢鐵屑與NaOH按照摩爾比1:0.5 1 5混合，在500°C、00°C下保溫0. 5h~3h反應(yīng)生成亞鐵酸鈉(Na2fe02)、鐵酸鈉(Nafe2O4)和偏鋁酸鈉(NaAlO2),反應(yīng)式如下
權(quán)利要求
1.一種磨削廢鐵屑制備軟磁復合粉末的方法，其特征在于將磨削廢鐵屑與氫氧化鈉顆粒進行熱堿反應(yīng)生成鐵鹽和鋁鹽，然后置于水中發(fā)生水解合成氫氧化亞鐵、氫氧化鐵和氫氧化鋁復合膠體，再加熱分解形成氧化鋁和氧化鐵復合顆粒，添加氧化鋁膠體進行還原， 獲得Al2O3包覆鐵粉的軟磁復合粉末，具體步驟如下a)熱堿反應(yīng)磨削廢鐵屑與NaOH按照摩爾比1:0.5 1 5混合，在500°C、00°C下保溫0. 5h^3h反應(yīng)生成亞鐵酸鈉(Na#e02)、鐵酸鈉(Nafe2O4)和偏鋁酸鈉(NaAlO2),反應(yīng)式如下Fe+2Na0H ^ Na2Fe02+H2 丨(1)2Fe+2Na0H+02 — N￡i2Fe204+H2 丨(2)Al2O3 + 2Na0H — 2NaA102+ H2O(3)b)水解合成反應(yīng)熱堿反應(yīng)產(chǎn)物亞鐵酸鈉(Na#e02)、鐵酸鈉(NaJe2O4)和偏鋁酸鈉 (NaAlO2)在 50°C ^lOO0C 的水中進行水解反應(yīng) 0. 5h 3h，合成!^e (OH) 2、Fe (OH) 3 和 Al (OH) 3 復合膠體，反應(yīng)式如下Na2Fe02+2H20 ^ Fe (OH) 2 J, + 2Na0H(4)Na2Fe2O4 +4H20 ^ 2Fe (OH)3 I +2Na0H(5)2NaA102+C02+3H20 ^ 2A1 (OH)3 I +Na2CO3(6)c)氧化分解反應(yīng)=Fe(OH)2、！^e(OH)3和Al (OH)3復合膠體在150°C 500°C加熱0. 5h 2h 氧化分解獲得Al2O3和!^e2O3復合顆粒；d)還原反應(yīng)添加質(zhì)量比為0.29Γ5%的氧化鋁膠體與Al2O3和!^e2O3復合顆粒在 5000C 1000°C下通入氫氣或分解氨氣體還原0. ^T8h，獲得氧化鋁包覆鐵粉的軟磁復合粉末。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于磨削廢鐵屑主要是指鋼鐵軋輥磨削料、鐵合金磨加工廢鐵屑、冷(熱)軋鐵鱗以及含鐵或鐵氧化物和氧化鋁的廢棄物。
全文摘要
本發(fā)明屬于磁性材料和循環(huán)經(jīng)濟技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種磨削廢鐵屑制備軟磁復合粉末的方法。本發(fā)明將磨削廢鐵屑與氫氧化鈉(NaOH)顆粒在500℃~900℃進行熱堿反應(yīng)生成鐵鹽和鋁鹽，然后置于50℃~100℃的水中發(fā)生水解合成氫氧化亞鐵(Fe(OH)2)、氫氧化鐵(Fe(OH)3)和氫氧化鋁(Al(OH)3)復合膠體，再加熱至150℃~500℃分解形成氧化鋁(Al2O3)和氧化鐵(Fe2O3)復合顆粒，最后添加0.2%~5%(質(zhì)量比)的氧化鋁膠體與復合顆粒在500℃~1000℃下通入氫氣或分解氨氣體還原0.5h~8h，獲得氧化鋁包覆鐵粉的軟磁復合粉末。本發(fā)明提供一種含鐵固體廢棄物無害化、資源化和高值化的再利用途徑，不僅有效降低環(huán)境負擔，還提高了廢棄資源的附加值。
文檔編號B22F1/00GK102228987SQ20111016247
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者劉波, 張深根, 潘德安, 田建軍 申請人:北京科技大學