本發(fā)明屬于鋅鐵氧體材料制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種鋅鐵氧體的制備方法，特別涉及一種利用電爐煉鋼粉塵制備鋅鐵氧體的方法。

背景技術(shù)：

鋅鐵氧體(znfe2o4)屬正尖晶石結(jié)構(gòu)，是一種重要的功能材料，因具有優(yōu)異的磁學(xué)性能、電特性、吸波和光催化性能，而被廣泛應(yīng)用于磁存儲(chǔ)，生物醫(yī)學(xué)，光催化，氣敏傳感，電化學(xué)等領(lǐng)域。

目前，鋅鐵氧體的制備方法主要有：化學(xué)共沉淀法、溶膠-凝膠法、水熱法、高能球磨法、自蔓延高溫合成法、模板法等。

共沉淀法是將沉淀劑加入含zn²⁺、fe³⁺金屬鹽溶液中進(jìn)行共沉淀處理，得到產(chǎn)品的前驅(qū)體，再對(duì)前驅(qū)體進(jìn)行熱處理得到鋅鐵氧體。其優(yōu)點(diǎn)在于：操作方便、設(shè)備簡(jiǎn)單、易控制粒度等；缺點(diǎn)在于：反應(yīng)原料的配比、反應(yīng)溫度和氧化時(shí)間對(duì)鋅鐵氧體的影響較大。

溶膠-凝膠法是通過(guò)將含zn²⁺、fe³⁺金屬有機(jī)鹽或無(wú)機(jī)鹽水解制成溶膠，再將溶膠縮聚、蒸發(fā)形成凝膠，之后將凝膠體煅燒即可得到鋅鐵氧體。其優(yōu)點(diǎn)在于：工藝過(guò)程溫度低，產(chǎn)品純度高，產(chǎn)物粒徑小，分散均勻；缺點(diǎn)在于：工藝條件不易控制，處理時(shí)間長(zhǎng)，有機(jī)物原料對(duì)人體有害。

水熱法是制備結(jié)晶良好的鋅鐵氧體主要方法之一。與其它濕化學(xué)方法相比，水熱法的優(yōu)點(diǎn)是粒子純度高、分散性好、晶形好且可控制，生產(chǎn)成本低，用水熱法制備的粉體一般無(wú)需燒結(jié)，這就可以避免在燒結(jié)過(guò)程中晶粒會(huì)長(zhǎng)大而且雜質(zhì)容易混入等缺點(diǎn)；但存在設(shè)備要求高、技術(shù)難度大、成本高、安全性能差等缺點(diǎn)。

高能球磨法是以金屬氧化物fe2o3和zno為原料，按照一定比例放入球磨機(jī)中充分球磨得到鋅鐵氧體的一種方法。高能球磨法具有產(chǎn)量高、工藝簡(jiǎn)單、化學(xué)成分易控制等優(yōu)點(diǎn)，但是存在耗能大、反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)、容易引入雜質(zhì)、分散性較差等不足之處。

自蔓延高溫合成法即燃燒合成法，是利用反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的較高熱量來(lái)維持反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行的一種鋅鐵氧體的合成方法。其優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，產(chǎn)物純度高、反應(yīng)時(shí)間短、能耗低；缺點(diǎn)是反應(yīng)條件苛刻、難以規(guī)?；a(chǎn)。

模板法是以特定結(jié)構(gòu)的基質(zhì)作為模板來(lái)合成具有特定形貌尺寸的鋅鐵氧體的新方法。其優(yōu)點(diǎn)是尺寸形態(tài)可控、成品粒度分布均勻；缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜、易于引入雜質(zhì)。

微乳液法是制備鋅鐵氧體材料的方法之一，在表面活性劑作用下，溶劑形成粒徑為納米級(jí)的微結(jié)構(gòu)，從根本上限制了晶核的生長(zhǎng)，因而更容易制備出鋅鐵氧體顆粒。該方法的優(yōu)點(diǎn)是粒徑分布窄、設(shè)備簡(jiǎn)單、能耗低、成品性能突出；缺點(diǎn)是成本高、后續(xù)處理困難。

目前鋅鐵氧體的各種制備方法多以純度較高的含鋅化合物和含鐵化合物為原料，這無(wú)疑增加了生產(chǎn)成本。

電爐煉鋼粉塵中不僅含有大量的鐵、碳元素，還含有鋅、鉛、錳等少量有用元素。目前，處理電爐煉鋼粉塵的主要方法是：

(1)將電爐煉鋼粉塵固化填埋、露天堆放或者低價(jià)出售。該方法主要問(wèn)題是對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了破壞，且有價(jià)金屬資源沒(méi)有得到回收利用。

(2)將電爐煉鋼粉塵經(jīng)過(guò)燒結(jié)后返回高爐重新利用。該方法雖然有效回收了fe元素，但對(duì)于其他元素未能得到回收，而是在煙塵中富集，造成了資源的浪費(fèi)，部分元素特別是zn在高爐煙道的富集還會(huì)引起高爐結(jié)瘤，影響高爐的使用壽命。

(3)將電爐煉鋼粉塵經(jīng)過(guò)環(huán)形爐、回轉(zhuǎn)窯或轉(zhuǎn)底爐等高溫還原后得到金屬化球團(tuán)和含氧化鋅、氧化鉛煙塵。該方法設(shè)備投資較大，金屬化球團(tuán)需要一定的機(jī)械強(qiáng)度和合適的金屬化率。此外，該方法只達(dá)到了對(duì)電爐煉鋼粉塵中的鋅和鐵分離和富集的目的，產(chǎn)品工業(yè)附加值低。

(4)將電爐煉鋼粉塵經(jīng)過(guò)酸法或堿法濕法工藝得到金屬鋅或鋅化合物。這些方法僅對(duì)粉塵中的鋅進(jìn)行回收，資源綜合利用率低，處理粉塵的經(jīng)濟(jì)效益差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述鋅鐵氧體的制備方法和電爐煉鋼粉塵的處理方法存在的問(wèn)題和不足，提供一種原料來(lái)源方便，資源綜合利用率高，原料成本低，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便的鋅鐵氧體的制備方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)目的所采取的技術(shù)方案是：

一種鋅鐵氧體的制備方法，其步驟是：

1、往電爐煉鋼粉塵中加入hcl溶液，在50～70℃溫度下攪拌浸出；

2、過(guò)濾后，按h2o2與fe²⁺摩爾比為1～3:1向?yàn)V液中加入h2o2，再將氟化鹽按溶液中物質(zhì)的量濃度比f(wàn)⁺:ca²⁺＝2.5～3.5:1.0加入到上述氧化后液中，凈化除雜后，補(bǔ)加含鋅物質(zhì)，將凈化后液中鋅鐵物質(zhì)的量濃度比控制在zn:fe＝0.5～0.6:1.0，加入無(wú)機(jī)堿，將溶液ph值調(diào)到8～11，進(jìn)行沉鋅鐵，得到含鋅鐵沉淀物；

3、過(guò)濾并洗滌步驟2得到的含鋅鐵沉淀物，烘干后，于600～700℃煅燒6～8小時(shí)，得到按質(zhì)量百分比，其成分含量為：zn27.09～27.11，fe46.16～46.20，o26.66～26.73，k0.0011～0.0015，ca0.011～0.012，na0.0014～0.0018，al0.0152～0.0157的鋅鐵氧體粉體產(chǎn)物。

進(jìn)一步的，步驟1所述的浸出的工藝條件是：液固比為4～7:1，hcl的濃度為3～4mol/l，浸出時(shí)間為1.5～2.5小時(shí)。

進(jìn)一步的，步驟2所述的氟化鹽為naf、kf、nh4f中的一種。

進(jìn)一步的，步驟2所述的無(wú)機(jī)堿為nh3·h2o、(nh3)2co3、nh3hco3、na2co3、nahco3、naoh、koh中的一種。

進(jìn)一步的，步驟2所述的含鋅物質(zhì)為znco3、zn2(oh)2co3、zn(oh)2、zno、zncl2、zn(no3)2、金屬zn中的一種。

進(jìn)一步的，步驟2所述的凈化除雜的條件是：凈化溫度為50～70℃，攪拌時(shí)間為0.5～1.5小時(shí)。

進(jìn)一步的，步驟2所述的沉鋅鐵的條件是：溫度為65～80℃，攪拌時(shí)間為0.5～1.5小時(shí)。

本發(fā)明的一種利用電爐煉鋼粉塵制備鋅鐵氧體材料的方法，具有的有益效果和特點(diǎn)主要是：

(1)與現(xiàn)有的鋅鐵氧體的制備方法相比較，本發(fā)明不以純度較高的含鋅化合物和含鐵化合物為原料，而是直接以電爐煉鋼粉塵為原料制備鋅鐵氧體，原料來(lái)源方便，且原料成本低。采用溶液浸出、氧化和中和等常規(guī)濕法冶金方法制備鋅鐵氧體，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。

(2)與現(xiàn)有的電爐煉鋼粉塵的處理方法相比較，本發(fā)明將電爐煉鋼粉塵以hcl溶液浸出、fe²⁺氧化、氟化鹽凈化除雜和堿中和共沉淀，鋅和鐵最終以鋅鐵氧體產(chǎn)品形式回收，產(chǎn)品附加值高，有利于提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。電爐煉鋼粉塵中的鋅和鐵等資源得到充分利用，資源綜合利用率高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

圖2為采用本發(fā)明所制備的鋅鐵氧體形貌的掃描電子顯微鏡圖。

圖3為采用本發(fā)明所制備的鋅鐵氧體的x射線衍射圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實(shí)施例1

按圖1所示，取所述的電爐煉鋼粉塵10g，向其中加入4mol/lhcl溶液，在液固比為4:1，60℃溫度下攪拌浸出2小時(shí)，過(guò)濾后，按h2o2與fe²⁺摩爾比為2:1向?yàn)V液中加入h2o2，反應(yīng)0.5小時(shí)后，將naf按溶液中物質(zhì)的量濃度比f(wàn)⁺:ca²⁺＝2.5:1.0加入到上述氧化后液中凈化除雜，保持溫度60℃，攪拌1小時(shí)，過(guò)濾后，往濾液中補(bǔ)加zncl2，將凈化后液中鋅鐵物質(zhì)的量濃度比控制在zn:fe＝0.6:1.0，加入naoh溶液，將溶液ph值調(diào)到11，保持溫度75℃，攪拌時(shí)間1小時(shí)，過(guò)濾并洗滌含鋅鐵沉淀物，烘干后，于700℃煅燒6小時(shí)，得到4.23g鋅鐵氧體粉體產(chǎn)物，其成分按質(zhì)量百分比為：zn27.09，fe46.16，o26.73，k0.0011，ca0.012，na0.0014，al0.0055。

實(shí)施例2

按圖1所示，取所述的電爐煉鋼粉塵10g，向其中加入3mol/lhcl溶液，在液固比為5:1，70℃溫度下攪拌浸出2.5小時(shí)，過(guò)濾后，按h2o2與fe²⁺摩爾比為2:1向?yàn)V液中加入h2o2，反應(yīng)0.5小時(shí)后，將nh4f按溶液中物質(zhì)的量濃度比f(wàn)⁺:ca²⁺＝3.5:1.0加入到上述氧化后液中凈化除雜，保持溫度50℃，攪拌1.5小時(shí)，過(guò)濾后，往濾液中補(bǔ)加zno，將凈化后液中鋅鐵物質(zhì)的量濃度比控制在zn:fe＝0.55:1.0，加入nh3·h2o溶液，將溶液ph值調(diào)到9.5，保持溫度65℃，攪拌時(shí)間1.5小時(shí)，過(guò)濾并洗滌含鋅鐵沉淀物，烘干后，于600℃煅燒8小時(shí)，得到4.05g鋅鐵氧體粉體產(chǎn)物，其成分按質(zhì)量百分比為：zn27.11，fe46.20，o26.66，k0.0013，ca0.012，na0.0015，al0.0152。

實(shí)施例3

按圖1所示，取所述的電爐煉鋼粉塵10g，向其中加入3.5mol/lhcl溶液，在液固比為7:1，50℃溫度下攪拌浸出1.5小時(shí)，過(guò)濾后，按h2o2與fe²⁺摩爾比為2:1向?yàn)V液中加入h2o2，反應(yīng)0.5小時(shí)后，將kf按溶液中物質(zhì)的量濃度比f(wàn)⁺:ca²⁺＝3.0:1.0加入到上述氧化后液中凈化除雜，保持溫度70℃，攪拌1小時(shí)，過(guò)濾后，往濾液中補(bǔ)加znco3，將凈化后液中鋅鐵物質(zhì)的量濃度比控制在zn:fe＝0.5:1.0，加入na2co3溶液，將溶液ph值調(diào)到8，保持溫度75℃，攪拌時(shí)間1小時(shí)，過(guò)濾并洗滌含鋅鐵沉淀物，烘干后，于650℃煅燒7小時(shí)，得到4.36g鋅鐵氧體粉體產(chǎn)物，其成分按質(zhì)量百分比為：zn27.10，fe46.19，o26.68，k0.0015，ca0.011，na0.0018，al0.0157。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式。當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的等效改變和變形，都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。