528 北京科技大学学报 第30卷 响非常大，因此如何制备出高纯、超微粉体的氧化铁 首先将氧化铁皮进行粉碎.对粉碎粒度有一定 等原料成为制约Mn☑n高磁导率铁氧体发展的瓶 的要求)，颗粒细小，比表面积增大，其溶解过程就 颈.本文采用高纯、超微粉体加工技术，首先利用液 会加快，实验过程中，要求粉碎粉末过200目筛.取 相合成法中的化学沉淀法制备出纳米级的氧化物粉 20g氧化铁皮粉末，溶于2mol·L的HCl溶液 料，再用氧化物法制备具有尖晶石结构的Mnm☑n铁 500mL中.工艺路线如图1所示. 氧体 氧化铁鳞 制备成粉末 过滤 溶于盐酸 1实验过程 培烧 抽滤沉淀反应氧化反应 过滤残渣 1.1原料制备 图1高纯氧化铁的制备工艺 氧化铁粉体制备的原料取自韶关钢铁公司轧钢 Fig.1 Flowchart of preparation for high purity iron oxide 铁鳞，用波长色散X射线荧光光谱仪(XRF)(仪器 过滤残渣后得到清澈透明的浸出液，浸出液主 型号：PANalytical Axios)进行测试，其所含杂质元素 要成分是Fe2+、Fe3+Mn+和A+等.向溶液中滴 有Si、P、Ca、Mn、Ti和Zn等，见表1. 加NaC10,将Fe+氧化成Fe3+离子.用适量的 表1氧化铁皮中杂质的含量（质量分数） NaOH标准液滴定，控制pH值，在不同的pH值下 Table 1 Contents of the impurities in iron scales 沉淀物析出的先后顺序不同，表2是各氢氧化物的 SiO2 MnO Cr203 Cuo Cao Zno Al203 容积度 0.7450.449 0.331 0.026 0.1180.052 0.154 表2各氢氧化物的容积度 Table 2 Voluminosity of different hydroxides Fe(OH)3 Fe(OH)2 Ca(OH)2 Mg(OH)2 Mn(OH)2 Al(OH)3 YZn(OH)2 2.64×10-9 4.87×10-17 4.68×10-6 5.61×10-12 2.06×10-13 1.1×10-3 6.84×10-17 由表2中可以看出：Fe(OH)3最先沉淀，其次 选定各组成配比后，按照图2所示工艺路线制 是A1(OH)3,而且两者非常接近，干扰较大，经计 备MnZn铁氧体 算，Fe(0H)3开始沉淀时pH为1.241，而Al(OH)3 称样 混合湿：→干燥一预烧 粉碎 开始沉淀时pH为3.653.因此选择pH=2,此时 烧结成型干燥混合湿磨一 添加剂 Fe(OH)3不断沉淀，而Al(OH)3不沉淀，其他 Ca(OH)z和Mn(OH)2等更不会沉淀，过滤所得沉 图2锰锌铁氧体制备工艺 淀物，经反复洗涤后进行培烧，温度740℃，保温2h, Fig.2 Flowchart of preparation for MnZn ferrites 最后制得高纯氧化铁， 首先按照表2的配比称取Fe203、Zn0和 Zn0用市售的化学纯试剂，Mn3O4是长沙矿治 Mn304,料：球：水按质量比1：3：1放入球磨罐中，球 研究院生产的牌号CR一15N的产品 磨5h.在100℃干燥处理2h后，放入马弗炉中预 1.2MnZn铁氧体的制备 烧，温度600℃，保温3h.研磨粉碎后过200目筛 根据初始磁导率凸与铁氧体的组成关系[8]，选 加相应的添加剂，料球：水按质量比1：3：1再放入 取四个样品作为研究对象，如表3所示， 球磨罐中，球磨10h,干燥处理同上，选取不同的成 表3样品的组分 型压力进行成型，在1350℃下进行烧结.最后得到 Table 3 Components of the samples 锰锌铁氧体材料 各组分的浓度/(molL- 序号 分散剂 Fe203 Zn0 Mn304 2结果分析 5品 20 28 无 物相分析应用Philips X'pert Pro MPD X射线 58 22 26 无 衍射仪，颗粒形貌观察用日立$550扫描电镜，把 52 20 28 有 预烧前后的样品进行X射线衍射分析，结果如图3 4 52 22 26 有 所示 由图3可以看出，混合物料在经过预烧之后，响非常大‚因此如何制备出高纯、超微粉体的氧化铁 等原料成为制约 MnZn 高磁导率铁氧体发展的瓶 颈．本文采用高纯、超微粉体加工技术‚首先利用液 相合成法中的化学沉淀法制备出纳米级的氧化物粉 料‚再用氧化物法制备具有尖晶石结构的 MnZn 铁 氧体． 1 实验过程 1∙1 原料制备 氧化铁粉体制备的原料取自韶关钢铁公司轧钢 铁鳞‚用波长色散 X 射线荧光光谱仪（XRF）（仪器 型号：PANalytical Axios）进行测试‚其所含杂质元素 有 Si、P、Ca、Mn、Ti 和 Zn 等‚见表1． 表1 氧化铁皮中杂质的含量（质量分数） Table1 Contents of the impurities in iron scales ％ SiO2 MnO Cr2O3 CuO CaO ZnO Al2O3 0∙745 0∙449 0∙331 0∙026 0∙118 0∙052 0∙154 首先将氧化铁皮进行粉碎．对粉碎粒度有一定 的要求［7］‚颗粒细小‚比表面积增大‚其溶解过程就 会加快．实验过程中‚要求粉碎粉末过200目筛．取 20g 氧化铁皮粉末‚溶于2mol·L —1的 HCl 溶液 500mL中．工艺路线如图1所示． 图1 高纯氧化铁的制备工艺 Fig．1 Flowchart of preparation for high-purity iron oxide 过滤残渣后得到清澈透明的浸出液‚浸出液主 要成分是 Fe 2＋、Fe 3＋、Mn 2＋和 Al 3＋等．向溶液中滴 加 NaClO3‚将 Fe 2＋ 氧化成 Fe 3＋ 离子．用适量的 NaOH 标准液滴定‚控制 pH 值‚在不同的 pH 值下 沉淀物析出的先后顺序不同．表2是各氢氧化物的 容积度． 表2 各氢氧化物的容积度 Table2 Voluminosity of different hydroxides Fe（OH）3 Fe（OH）2 Ca（OH）2 Mg（OH）2 Mn（OH）2 Al（OH）3 γ—Zn（OH）2 2∙64×10—39 4∙87×10—17 4∙68×10—6 5∙61×10—12 2∙06×10—13 1∙1×10—33 6∙84×10—17 由表2中可以看出：Fe（OH）3 最先沉淀‚其次 是 Al（OH）3‚而且两者非常接近‚干扰较大．经计 算‚Fe（OH）3 开始沉淀时 pH 为1∙241‚而 Al（OH）3 开始沉淀时 pH 为3∙653．因此选择 pH＝2‚此时 Fe（OH）3不 断 沉 淀‚而 Al （OH）3 不 沉 淀‚其 他 Ca（OH）2和 Mn（OH）2 等更不会沉淀．过滤所得沉 淀物‚经反复洗涤后进行培烧‚温度740℃‚保温2h‚ 最后制得高纯氧化铁． ZnO 用市售的化学纯试剂‚Mn3O4 是长沙矿冶 研究院生产的牌号 CR—15N 的产品． 1∙2 MnZn 铁氧体的制备 根据初始磁导率 μi 与铁氧体的组成关系［8］‚选 取四个样品作为研究对象‚如表3所示． 表3 样品的组分 Table3 Components of the samples 序号 各组分的浓度／（mol·L —1） Fe2O3 ZnO Mn3O4 分散剂 1 52 20 28 无 2 52 22 26 无 3 52 20 28 有 4 52 22 26 有 选定各组成配比后‚按照图2所示工艺路线制 备 MnZn 铁氧体． 图2 锰锌铁氧体制备工艺 Fig．2 Flowchart of preparation for MnZn ferrites 首 先 按 照 表 2 的 配 比 称 取 Fe2O3、ZnO 和 Mn3O4‚料∶球∶水按质量比1∶3∶1放入球磨罐中‚球 磨5h．在100℃干燥处理2h 后‚放入马弗炉中预 烧‚温度600℃‚保温3h．研磨粉碎后过200目筛． 加相应的添加剂‚料∶球∶水按质量比1∶3∶1再放入 球磨罐中‚球磨10h．干燥处理同上．选取不同的成 型压力进行成型‚在1350℃下进行烧结．最后得到 锰锌铁氧体材料． 2 结果分析 物相分析应用 Philips X’pert Pro MPD X 射线 衍射仪‚颗粒形貌观察用日立 S—550扫描电镜．把 预烧前后的样品进行 X 射线衍射分析‚结果如图3 所示． 由图3可以看出‚混合物料在经过预烧之后‚ ·528· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷