针对“陶瓷法”和“共沉淀法”存在的问题，将无机化工、湿法冶金和磁性材料等学科进行交叉，成功开发出“直接法”制备锰锌软磁铁氧体材料新技术。本论文通过三元Me<2+>-NH<,4>-SO<,4><'2->-H<,2>O体系(Me代表Fe、Mn及Zn，以下同)相平衡的研究，奠定了直接法制备锰锌软磁铁氧体材料技术的关键步骤——溶液深度净化的理论基础，据此开发成功硫酸盐溶液体系中Me〈’2+〉的深度净化方法——复盐沉淀净化法，从而将直接法的产品质量提升一个档次。经过实验室小试、扩大试验及工业性试验，实现了直接法的工业应用，可生产出质量与日本TDK公司PC30产品相当的锰锌软磁粉料。 1．三元体系Me<'2+>-NH<'4+>-SO4<'2->-H<,2>O相平衡研究 1)用等温溶解平衡法，研究了三元体系Me<'2+>-NH<,4><'+>-SO<,4><'2->-H<,2>O 298K的溶解度，并绘制其平衡相图。研究成果可为Me<'2+>-NH<,4><'+>-SO<,4><'2->-H<,2><'O>体系中的Me<'2+>的复盐沉淀深度净化提供理论指导。 2)研究了Me<'2+>-NH<,4><'+>-SO<,4><'2->-H<,2>O三元体系的饱和溶液密度、pH值和折光率，绘制了密度-组成、折光率-组成和pH-组成图。实验结果表明，随着溶液组分的变化，饱和溶液的密度和折光率在其共饱和点处均产生突变；但溶液组分的变化，对pH的影响不大。饱和溶液物化性质的研究成果，可为复盐沉淀深度净化工艺条件控制提供了理论依据。 2.直接法制备锰锌软磁粉料系统研究 以复盐沉淀深度净化技术代替常规净化法,对直接法制备锰锌软磁粉料的工艺进行了系统研究。 1)实验室小型试验研究 以铁屑为铁源,进行了实验室规模小型条件试验,确定了直接法工艺技术条件:①同时浸出过程:硫酸用量为理论量的1.3倍,物料添加顺序是先加入锰矿,再加入锌矿,最后加入铁屑,加入铁屑前反应3h,加入铁屑反应1.5h,反应温度90-95℃。②硫化沉淀:硫化铵为理论量的1.2倍,沉淀时间0.5h,常温,pH为2.0。③氟化沉淀:氟化铵为理论量的2.1倍,温度70℃,反应时间0.5h,pH为3.0。④复盐沉淀深度净化:pH=1.5-2.5,硫酸铵的游离浓度为2.0-2.5mol/L(游离浓度=硫酸铵的浓度.MeSO<,4>和(NH<,4>)2SO<,4>形成单一复盐消耗硫酸铵的浓度),时间1.0.1.5h,室温。⑤共沉淀过程:金属离子溶液pH=2.0-3.0,[CO<,3><'2->/[Me<'z+>]=1.2,常温,终点pH=7.5和陈化时间12h。 2)实验室扩大试验研究 以软锰矿、锌烟灰和废铁屑为原料,进行了低功耗共沉淀粉10kg/次规模的实验室扩大实验,重现了小试数据和各项指标,为工业实验打下坚实基础。 ①Fe、Mn和Zn的总回收率([％])分别为:88.23(88.60);91.21(93.85)及92.12(98.33),括号内数据为不除钙镁得出的。 ②用回收的硫酸铵做复盐沉淀剂(第4、第5槽),不影响复盐沉淀技术对Si的去除效果。 ③共沉淀粉的质量与小试一样,杂质元素含量低,以此粉料为原料制备的样环的各项磁性能指标均达到日本TDK公司的PC30的要求,其低温和高温功耗分别达到或接近PC40指标,所有磁性能指标均超过国内某公司同类样环质量;多槽混合共沉粉所制铁氧体样环的磁性能比单槽共沉粉所制铁氧体样环的磁性能指标好。 3)工业试验研究 在扩大实验成功的基础上，以铁屑、软锰矿和锌烟尘为原料，完成了500t／a 低功耗软磁制粒料湿法工艺的工业性试验。获得了大量的实验数据，为规模建厂 提供设计依据。 ①Fe、Mn和Zn的总回收率分别为97.33％、97.16％和98.66％;Fe、Mn 和Zn的总直收率分别为83.58％、88.18％和85.57％。 ②共沉粉的质量较扩试高，主金属实际配比接近理论值，杂质元素含量低， 特别是SiO<,2>的含量，按南京大学现代分析中心测试结果，其值小于0.003％。用 工业试验共沉淀粉制成的铁氧体样环的磁性能，均达到PC30要求，有的还达到 PC40要求。 ③单槽共沉粉中金属量推算，每槽可产铁氧体粉料(∑Me<,x>O<,y>)为0.548t， 全年铁氧体粉料产量为493t，基本达到设计能力。 ④铁氧体工艺有待于进一步优化，使磁材产品质量更好更稳定。