Спосіб одержання феритоутворюючої шихти для магнітом’яких феритів

Изобретение относится к области порошковой металлургии, в частности, к способам получения ферритообразующей ши хты для производства магнитомягких ферритов, которые находят применение в теле- и радиотехнике. Известен способ получения порошка смеси оксидов, являющихся сырьем для получения феррита [1]. Смесь водных растворов хлорида железа (III), цинка и одного из хлоридов марганца, никеля или магния распыляют в печи псевдоожиженного слоя, нагретой до 600°С. Порошок смеси оксидов и газы, полученные в результате термического разложения исходных хлоридов, отводят из верхней части печи и отдаляют друг от друга. Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату является способ получения ферритовой шихты из твердых растворов солей ферритообразующих металлов путем их термической обработки [2]. В качестве твердых растворов солей ферритообразующих металлов применяют твердые растворы безводных хлоридов ферритообразующи х металлов и термически обрабатывают их перегретым водяным паром при температуре преимущественно 400-450°С. Недостатками данного способа являются: необходимость выделения из водных растворов и х твердых солей, длительность разложения хлоридов металлов, большие энергозатраты, использование дорогостоящего коррозионноустойчивого оборудования. Задачей изобретения является создание способа получения ферритообразующей ши хты путем термического разложения солей ферритообразующих металлов в кипящем слое водяным паром, в результате чего ускоряется и упрощается весь процесс производства в целом. Поставленная задача решается тем, что в известном способе получения ферритообразующей ши хты для магнитомягких ферритов путем термического разложения солей ферритообразующих металлов водяным паром, термическому разложению подвергают смеси водных азотнокислых растворов ферритообразующи х металлов и процесс ведут в кипящем слое при температуре 200-400°С, причем для марганецсодержащей шихты - при температуре 200-300°С, для никельсодержащей шихты - при температуре 350-400°С. Нижний предел для марганецсодержащей шихты ограничен температурой разложения водных азотнокислых растворов марганца и цинка, так как при температуре ниже 200°С не происходит полного разложения и полученный материал представляет собой смесь нитратов (примеры 3, 7 табл. 1). Нижний предел для никельсодержащих композиций ограничен температурой разложения водного азотнокислого раствора никеля, так как при температуре ниже 350°С не происходит полного разложения азотнокислого никеля и полученный материал представляет собой смесь оксидов железа и цинка с нитратом никеля (пример 3 табл. 2). Увеличение температуры выше верхнего предела и для марганецсодержащих и для никельсодержащих композиций приводит к получению продукта, пригодного для производства ферритов, но является экономически невыгодным, так как приводит к резкому увеличению затрат тепла, электроэнергии на нагрев установки (примеры 4, 8 табл. 1 и пример 4 табл. 2). В случае получения продукта без кипящего слоя в реакторе (не подавали пар на псевдоожижение подушки) получали монолит, который требовал дополнительных операций (измельчение, усреднение, дополнительная прокалка продукта) (примеры 9 табл. 1 и 5 табл. 2) Пример. Индивидуальные водные азотнокислые растворы железа, марганца, цинка и никеля смешивали в заданном соотношении, определяемом массовой долей соответствующих оксидов в продукте: I II IIΙ Fe2O3 :MnO:ZnO Fе2O3 :MnO Fе2O3 :NiO:ZnO 70,8:19,6:9,6 97,2:2,8 66:12:22 Для приготовления марганецсодержащего азотнокислого раствора состава (I) в стакане вместимостью 1500 мл смешивали 1000 мл раствора железа азотнокислого с концентрацией 187 г/л в пересчете на оксид железа (III), 140 мл раствора марганца азотнокислого с концентрацией 454 г/л в пересчете на оксид марганца (IV) и 80 мл раствора цинка азотнокислого в пересчете на оксид цинка концентрацией 331 г/л. Для приготовления марганецсодержащего азотнокислого раствора состава (II) в стакане вместимостью 1500 мл смешивали 1000 мл раствора железа азотнокислого и 15 мл раствора марганца азотнокислого. Для приготовления никельсодержащего азотнокислого раствора состава (III) в стакане вместимостью 1500 мл смешивали 1000 мл раствора железа азотнокислого, 90 мл раствора никеля азотнокислого с концентрацией 374 г/л в пересчете на оксид никеля, (II) и 190 мл раствора цинка азотнокислого. Смесь марганецсодержащего водного азотнокислого раствора состава (I) (1220 мл) подавали в реактор кипящего слоя со скоростью 0,3 дм 3/ч, кипящий слой поддерживали с помощью водяного пара, подаваемого противотоком к подаче растворов со скоростью 0,8 дм 3/ч под давлением 1,6 атм. Термическое разложение проводили при температуре 200°С в реакторе кипящего слоя. Парогазовая смесь улавливалась путем конденсации. Образующийся конденсат (25-30) % азотной кислоты направляли на получение азотнокислых солей путем растворения металлов или их соединений в разбавленной азотной кислоте (см. схему установки). Получали марганецсодержащей шихты 65,15 г/ч. В случае получения оксида железа, легированного марганцем состава (11) проводили дошихтовку карбонатом марганца и оксидом цинка до состава: Fе2О3:MnO:ZnO=70,8:19,6:9,6 и подвергали тщательному смешению. Приготовленные партии шихты подвергались ферритизации и помолу по известным технологическим режимам. Из измельченных порошков были получены контрольные образцы ферритов в соответствии с методиками ТУ 6-09-5111-87 для марганец-цинковых ферритов и ТУ 6-09-3016-76 для никель-цинковых ферритов. Другие условия реализации заявляемого способа для различного состава шихты и электромагнитные параметры полученных контрольных образцов приведены в табл. 1 и 2. Как видно из табл. 1 и 2, качество марганец-цинковых ферритовых порошков, полученных с применением марганецсодержащей шихты и оксида железа, легированного марганцем и никель-цинковых ферритовых порошков, полученных с применением никельсодержащей шихты соответствует требованиям ТУ (примеры 1, 2, 5, 6 табл. 1 и примеры 1, 2 табл. 2). Таким образом, процесс термического разложения водных азотнокислых растворов водяным паром в кипящем слое при температуре 200 - 300°С для марганецсодержащей и 350-400°С для никельсодержащей шихты позволяет получать качественный ферритовый порошок. Заявляемый способ позволит: - существенно упростить процесс получения сырья для ферритовых порошков за счет сокращения количества технологических стадий; - сократить время проведения процесса; - создать безотходную технологию; - исключить газовые и жидкие выбросы; - исключить дорогостоящее коррозией неустойчивое и вакуумное оборудование.