RU2705155C1 - Composition for producing magnetically hard ferrites and a method for production thereof - Google Patents

Abstract

FIELD: metallurgy.

SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, particularly, to compositions for making hard-hardened ferrites. It can be used in waste water treatment processes, in magnetic filters, as grinding and mixing bodies in electromagnetic apparatuses. Composition for making hard-magnetic ferrites contains, wt%: strontium hexaferrit 70–85, gel-like aerosil 3–5, iron-containing sludge 3–7 and iron scales – the rest. Strontium hexaferrite powder is treated by magnetic field exposure in electromagnetic apparatus, preferably at magnetic field intensity of 50–90 kA/m. Said heat-treated sludge and gel-like aerosol are added to electromagnetic apparatus, mixed at magnetic field effect, adding to obtained mixture a solution of polyvinyl acetate emulsion and performing pressing or molding of material and its subsequent sintering at 1,150–1,180 °C to produce magnetically hard ferrites.

EFFECT: higher magnetic and strength properties.

5 cl, 1 tbl

Description

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.The invention relates to powder metallurgy, in particular, to compositions for the manufacture of hard magnetic ferrites intended for use in wastewater treatment processes, in magnetic filters, as grinding and mixing bodies in electromagnetic devices.

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.Known material for the manufacture of hard magnetic ferrites (SU 1671408 A1, publ. 23.08.1991, [1]), containing wastewater sludge obtained as starting components, iron hydroxides obtained as a sorbent and heat treated sludge at a temperature of 430-450 ° С in the following ratio of components of the material, wt. %: barium oxide 11.4-12.4, iron-containing sludge - the rest.

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.A known composition for the manufacture of magnetically solid ferrites (RU 2416490 C2, publ. 04/20/2011 [2]), which contains strontium hexaferrite, aerosil in a gel state and waste generated during the disposal of organohalogen compounds in the form of heat-treated sludge containing calcium chloride and fluoride, in the following the ratio of components, wt. %: heat-treated sludge 10-12, Aerosil 1-2, strontium hexaferrite - the rest.

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.The disadvantages of these materials include the low magnetic and strength characteristics of the obtained material, which limits the use of the material as grinding and mixing bodies in electromagnetic devices.

Техническая проблема, решаемая изобретением, заключается в повышении магнитных и прочностных характеристик материала.The technical problem solved by the invention is to increase the magnetic and strength characteristics of the material.

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. %:The technical problem is solved by the composition for the manufacture of hard magnetic ferrites containing strontium hexaferrite, gel-like aerosil and heat-treated sludge, which as heat-treated sludge contains iron-containing sludge for wastewater treatment of galvanic plants and iron oxide, in the following ratio of components, wt. %:

гексаферрит стронцияstrontium hexaferrite 70-8570-85 гелеобразный аэросилgel aerosil 3-53-5 железосодержащий шламiron sludge 3-73-7 железная окалинаiron oxide остальное.rest.

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. %:The technical problem is also solved by the method of producing magnetically solid ferrites, in which the strontium hexaferrite powder is treated with a magnetic field in an electromagnetic apparatus, heat treated slurry and gel aerosil are added to the electromagnetic apparatus, mixed with a magnetic field, mixed with a solution of polyvinyl acetate emulsion is added to the mixture and pressed, or molding of the material and its subsequent sintering to obtain hard magnetic ferrites, moreover, as a thermo the processed sludge is used iron-containing sludge for wastewater treatment of galvanic plants and iron oxide, in the following ratio of components in the charge, wt. %:

гексаферрит стронцияstrontium hexaferrite 70-8570-85 гелеобразный аэросилgel aerosil 3-53-5 железосодержащий шламiron sludge 3-73-7 железная окалинаiron oxide остальное.rest.

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).In addition, the treatment of strontium hexaferrite powder and its mixing with heat-treated slurry and gel-like aerosil in an electromagnetic apparatus is preferably carried out at a magnetic field strength of 50-90 kA / m (optimally at 60-70 kA / m).

Кроме того, целесообразно железную окалину предварительно измельчить в электромагнитном аппарате при напряженности магнитного поля 50-90 кА/м (оптимально при 60-70 кА/м).In addition, it is advisable to pre-grind the iron oxide in an electromagnetic apparatus with a magnetic field of 50-90 kA / m (optimally at 60-70 kA / m).

Кроме того, целесообразно проводить спекание при температуре 1150-1180°С.In addition, it is advisable to carry out sintering at a temperature of 1150-1180 ° C.

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 Fe₃O₄, FeO и Fe₂O₃ с примесями оксида хрома, никеля и меди, и железную окалину - отход производства металлургических предприятий, представляющую собой смесь оксидов Fe₃O₄, FeO и Fe₂O₃.The invention is based on the fact that the starting components are strontium hexaferrite, aerosil in a gel state, and also waste from galvanic production - iron-containing sludge from wastewater treatment from galvanic production, which is a mixture of Fe ₃ O ₄ , FeO and Fe ₂ O ₃ oxides with impurities chromium oxide, nickel and copper, and iron oxide - a waste from the production of metallurgical enterprises, which is a mixture of oxides Fe ₃ O ₄ , FeO and Fe ₂ O ₃ .

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.Since two types of production waste are used in the production of material: iron-containing sludge from galvanic plants and iron oxide, the invention solves such important problems as protecting the environment from toxic waste and saving resources and energy.

Способ получения магнитотвердых ферритов осуществляется следующим образом.The method of producing magnetically solid ferrites is as follows.

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.The following components are used to prepare the initial charge — a composition in accordance with the present invention: strontium hexaferrite powder in an amount of 70-85 wt. %, gel-like aerosil in an amount of 3-5 wt. %, iron-containing sludge generated during the treatment of wastewater from galvanic plants in the amount of 3-7 wt. % and iron oxide - the rest.

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.To remove organic substances and other impurities from the sludge, it is preliminarily calcined at 450 ° C. Heat treatment of the sludge is carried out for 5 minutes in a redox environment.

Термообработанный шлам представляет собой тонкодисперсный порошок с удельной поверхностью 9000 см²/г, поэтому для подготовки шихты для получения ферритов не требуется длительного помола.Heat-treated sludge is a fine powder with a specific surface of 9000 cm ² / g, therefore, for the preparation of the mixture to obtain ferrites, long-term grinding is not required.

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.Iron scale is pre-crushed in an electromagnetic apparatus with a magnetic field strength of 50-90 kA / m for 5-8 minutes. until a specific surface area of 8000 cm / g is reached.

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.The initial strontium hexaferrite powder is pre-treated in an electromagnetic apparatus with a magnetic field of 50-90 kA / m for 5 minutes to obtain a finer fraction, then heat-treated slurry and gel aerosil are fed to the electromagnetic apparatus. The mixing time of the starting components in the electromagnetic apparatus is 5-10 minutes. at a magnetic field strength of 50-90 kA / m. The mixing of the starting components of the electromagnetic apparatus promotes the activation of the material at the electronic level, which reduces the sintering temperature and significantly improves the properties of the resulting material.

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.The experiments showed that the increase in the magnetic and strength characteristics of the material during the operation of an electromagnetic apparatus with a magnetic field of 50-90 kA / m, but the range of 60-70 kA / m is optimal.

В полученную шихту добавляют 10-15%-ный раствор поливинилацетатной эмульсии в количестве 5-10% от массы шихты и проводят прессование или формование.In the resulting mixture add a 10-15% solution of polyvinyl acetate emulsion in an amount of 5-10% by weight of the mixture and carry out pressing or molding.

Спекание проводят при температуре 1150-1180°С в течение 5-10 минут.Sintering is carried out at a temperature of 1150-1180 ° C for 5-10 minutes.

В таблице приведено соотношение компонентов предложенной композиции, являющейся исходной шихтой для получения магнитотвердых ферритов, а также свойства получаемых магнитных материалов.The table shows the ratio of the components of the proposed composition, which is the initial charge for obtaining magnetically solid ferrites, as well as the properties of the obtained magnetic materials.

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 As follows from the table, the proposed material allows to obtain magnets from strontium ferrite with the addition of galvanic sludge formed in the production of electroplated products, iron oxide and gel-like aerosil with higher magnetic and

прочностными характеристиками (примеры 1-4), чем магниты, полученные из известных композиций (примеры 5 и 6).strength characteristics (examples 1-4) than magnets obtained from known compositions (examples 5 and 6).

Claims (7)

1. Композиция для получения магнитотвердых ферритов, содержащая гексаферрит стронция, гелеобразный аэросил и термообработанный шлам, отличающаяся тем, что в качестве термообработанного шлама она содержит железосодержащий шлам очистки сточных вод гальванических производств и железную окалину при следующем соотношении компонентов, мас. %:1. Composition for producing magnetically solid ferrites, containing strontium hexaferrite, gel-like aerosil and heat-treated sludge, characterized in that it contains iron-containing sludge from wastewater treatment of galvanic plants and iron oxide in the following ratio of components, wt. %: гексаферрит стронцияstrontium hexaferrite 70-8570-85 гелеобразный аэросилgel aerosil 3-53-5 железосодержащий шламiron sludge 3-73-7 железная окалинаiron oxide остальноеrest 2. Способ получения магнитотвердых ферритов, включающий обработку порошка гексаферрита стронция воздействием магнитного поля в электромагнитном аппарате, добавление в электромагнитный аппарат термообработанный шлам и гелеобразный аэросил, перемешивание их при воздействии магнитного поля с получением композиции, добавление в полученную композицию раствора поливинилацетатной эмульсии, прессование или формование материала и последующее его спекание с получением магнитотвердых ферритов, отличающийся тем, что в качестве термообработанного шлама используют железосодержащий шлам очистки сточных вод гальванических производств и железную окалину при следующем соотношении компонентов в композиции, мас. %:2. A method of producing magnetically solid ferrites, including treating strontium hexaferrite powder with a magnetic field in an electromagnetic apparatus, adding heat-treated slurry and gel aerosil to the electromagnetic apparatus, mixing them under a magnetic field to obtain a composition, adding a polyvinyl acetate emulsion solution to the resulting composition, pressing or molding material and its subsequent sintering to obtain magnetically solid ferrites, characterized in that as a heat treatment nnogo use iron-containing sludge of sewage treatment plants and electroplating sludge iron scale with the following ratio of components in the composition by weight. %: гексаферрит стронцияstrontium hexaferrite 70-8570-85 гелеобразный аэросилgel aerosil 3-53-5 железосодержащий шламiron sludge 3-73-7 железная окалинаiron oxide остальноеrest 3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что обработку порошка гексаферрита стронция и его перемешивание с термообработанным шламом и гелеобразным аэросилом в электромагнитном аппарате осуществляют при напряженности магнитного поля 50-90 кА/м.3. The method according to p. 2, characterized in that the processing of powder of strontium hexaferrite and its mixing with heat-treated slurry and gel-like aerosil in an electromagnetic apparatus is carried out at a magnetic field of 50-90 kA / m. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что железную окалину предварительно измельчают в электромагнитном аппарате при напряженности магнитного поля 50-90 кА/м.4. The method according to p. 2, characterized in that the iron oxide is pre-crushed in an electromagnetic apparatus with a magnetic field of 50-90 kA / m. 5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что спекание проводят при температуре 1150-1180°С.5. The method according to p. 2, characterized in that the sintering is carried out at a temperature of 1150-1180 ° C.