Композиция для получения магнитотвердых ферритов и способ их получения
COMPOSITION FOR PRODUCING MAGNETICALLY HARD FERRITES AND A METHOD FOR PRODUCTION THEREOF

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности, к композициям для изготовления магнитотвердых ферритов, предназначенных для использования в процессах очистки сточных вод, в магнитных фильтрах, в качестве размольных и перемешивающих тел в электромагнитных аппаратах.
Известен материал для изготовления магнитотвердых ферритов (SU 1671408 А1, опуб. 23.08.1991, [1]), содержащий в качестве исходных компонентов шлам очистки сточных вод, полученный при использовании в качестве сорбента гидроксиды железа и термообработанный при температуре 430-450°С шлам при следующем соотношении компонентов материала, мас. %: оксид бария 11,4-12,4, железосодержащий шлам - остальное.
Известна композиция для изготовления магнитотвердых ферритов (RU 2416490 С2, опуб. 20.04.2011 [2]), которая содержит гексаферрит стронция, аэросил в гелеобразном состоянии и образующиеся при обезвреживании галогенорганических соединений отходы в виде термообработанного шлама, содержащего хлористый и фтористый кальций, при следующем соотношении компонентов, мас. %: термообработанный шлам 10-12, аэросил 1-2, гексаферрит стронция - остальное.
К недостаткам этих материалов относятся низкие магнитные и прочностные характеристики полученного материала, что ограничивает применение материала в качестве размольных и перемешивающих тел в электромагнитных аппаратах.
Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в повышении магнитных и прочностных характеристик материала.
Техническая проблема решается композицией для изготовления магнитотвердых ферритов, содержащей гексаферрит стронция, гелеобразный аэросил и термообработанный шлам, которая в качестве термообработанного шлама содержит желесодержащий шлам очистки сточных вод гальванических производств и железную окалину, при следующем соотношении компонентов, мас. %:
гексаферрит стронция
70-85
гелеобразный аэросил
3-5
железосодержащий шлам
3-7
железная окалина
остальное.
Техническая проблема также решается способом получения магнитотвердых ферритов, по которому порошок гексаферрита стронция обрабатывают воздействием магнитного поля в электромагнитном аппарате, добавляют в электромагнитный аппарат термообработанный шлам и гелеобразный аэросил, перемешивают их при воздействии магнитного поля, добавляют в полученную шихту раствор поливинилацетатной эмульсии и осуществляют прессование или формование материала и последующее его спекание с получением магнитотвердых ферритов, причем в качестве термообработанного шлама используют желесодержащий шлам очистки сточных вод гальванических производств и железную окалину, при следующем соотношении компонентов в шихте, мас. %:
гексаферрит стронция
70-85
гелеобразный аэросил
3-5
железосодержащий шлам
3-7
железная окалина
остальное.
Кроме того, обработку порошка гексаферрита стронция и его перемешивание с термообработанным шламом и гелеобразным аэросилом в электромагнитном аппарате предпочтительно осуществлять при напряженности магнитного поля 50-90 кА/м (оптимально при 60-70 кА/м).
Кроме того, целесообразно железную окалину предварительно измельчить в электромагнитном аппарате при напряженности магнитного поля 50-90 кА/м (оптимально при 60-70 кА/м).
Кроме того, целесообразно проводить спекание при температуре 1150-1180°С.
3
4
2
3
3
4
2
3
Изобретение основано на том, что в качестве исходных компонентов используют гексаферрит стронция, аэросил в гелеобразном состоянии, а также отходы гальванических производств - железосодержащий шлам очистки сточных вод гальванических производств, представляющий собой смесь оксидов FeO, FeO и FeO с примесями оксида хрома, никеля и меди, и железную окалину - отход производства металлургических предприятий, представляющую собой смесь оксидов FeO, FeO и FeO.
Так как при производстве материала используются два вида отхода производства: железосодержащий шлам гальванических производств и железная окалина, изобретением решаются такие важные проблемы, как охрана окружающей среды от токсичных отходов и ресурсо- и энергосбережение.
Способ получения магнитотвердых ферритов осуществляется следующим образом.
Для приготовления исходной шихты - композиции в соответствии с настоящим изобретением - применяют следующие компоненты: порошок гексаферрита стронция в количестве 70-85 мас. %, гелеобразный аэросил в количестве 3-5 мас. %, железосодержащий шлам, образующийся при очистке сточных вод гальванических производств в количестве 3-7 мас. % и железная окалина- остальное.
Для удаления из шлама органических веществ и других примесей его предварительно прокаливают при 450°С. Термообработку шлама проводят в течение 5 минут в окислительно-восстановительной среде.
2
Термообработанный шлам представляет собой тонкодисперсный порошок с удельной поверхностью 9000 см/г, поэтому для подготовки шихты для получения ферритов не требуется длительного помола.
Железную окалину предварительно доизмельчают в электромагнитном аппарате при напряженности магнитного поля 50-90 кА/м в течение 5-8 мин. до достижения удельной поверхности 8000 см /г.
Исходный порошок гексаферрита стронция предварительно обрабатывают в электромагнитном аппарате с напряженностью магнитного поля 50-90 кА/м в течение 5 минут для получения более тонкодисперсной фракции, затем в электромагнитный аппарат подают термообработанный шлам и гелеобразный аэросил. Время перемешивания исходных компонентов в электромагнитном аппарате составляет 5-10 мин. при напряженности магнитного поля 50-90 кА/м. Смешение исходных компонентов электромагнитном аппарате способствует активации материала на электронном уровне, что позволяет снизить температуру спекания и значительно улучшить свойства получаемого материала.
Эксперименты показали, что повышение магнитных и прочностных характеристик материала при работе электромагнитного аппарата с напряженностью магнитного поля 50-90 кА/м, но оптимальным является диапазон 60-70 кА/м.
В полученную шихту добавляют 10-15%-ный раствор поливинилацетатной эмульсии в количестве 5-10% от массы шихты и проводят прессование или формование.
Спекание проводят при температуре 1150-1180°С в течение 5-10 минут.
В таблице приведено соотношение компонентов предложенной композиции, являющейся исходной шихтой для получения магнитотвердых ферритов, а также свойства получаемых магнитных материалов.
Как следует из таблицы, предлагаемый материал позволяет получать магниты из феррита стронция с добавлением гальванического шлама, образующегося при производстве изделий с гальванопокрытием, железной окалины и гелеобразного аэросила с более высокими магнитными и
прочностными характеристиками (примеры 1-4), чем магниты, полученные из известных композиций (примеры 5 и 6).