城口县是重庆市所辖资源大县,境内矿产资源十分丰富,具有广阔的开发利用前景。其中,锰、钡、煤、铅、锌是县内矿产资源开发最具代表性的主要矿物,锰、钡、煤三矿提供的财政收入占到全县总财政收入的70%以上。目前钡矿的开发主要以原矿开采为主,仅对原矿进行简单的物理加工,直接销售获利,高性能、高附加值的钡产品还需大量的进口。锰矿开发所得主要产品有原矿、焙烧矿、磷铁和锰铁合金等冶金产品和电解金属锰、MnO2、MnSO4等化工原料产品,但生产技术落后,锰资源综合利用率低,能源消耗和污染严重,节能减排任务仍十分繁重。虽然城口矿产资源丰富,但锰钡产业技术水平落后,急需在锰、钡资源开采、资源综合利用、开发高附加值产品等关键技术上有所突破,使产业的核心技术达到或接近世界先进水平,从而促进城口县经济的快速发展,变资源优势为经济优势。钡铁氧体自20世纪50年代发展以来,以其低廉的原材料、优越的化学稳定性受到广泛的关注。尤其是在新能源汽车电机、马达转子、磁记录、微波吸收材料等方面,具有广泛的应用前景和科学研究价值。近年来,由于科学技术的迅猛发展,各行各业都对钡铁氧体材料的性能提出了更高的要求,为了满足市场、行业需求,迫切需要开发低成本、高性能的钡铁氧体材料。基于上述问题,本文从城口县锰、钡矿综合利用的角度出发,通过湿法浸出,复合除杂等技术,从中提取有益元素,探讨了制备锰钡铁氧体材料的前期条件,并在此基础上,利用四种稀土元素(镧、铈、钕、镝)和锶元素对铁氧体材料进行掺杂改性,以期获得性能更加优良的铁氧体产品。主要研究内容及结论如下:(1)在矿物浸取过程中,采用湿法浸出工艺,探索了盐酸湿法浸出矿物的工艺条件,确定了盐酸浸取矿物的工艺路线和相关工艺参数。通过实验可知:锰矿浸出较优的实验条件为液固比为8:1,矿酸质量比为1:1.4,反应温度为70℃,反应时间为2h,锰的浸取率为83%。钡矿浸取较优的实验条件为液固比为8:1,矿酸质量比为1:1.1,反应温度为80℃,反应时间为4h,钡的浸出率为75%,继续增加盐酸用量、浸取时间和浸取温度等,浸取率增加不明显,反而会加大浸取过程成本和能耗。(2)采用多步复合沉淀法除去锰钡浸出液中的Ca、Mg等杂质离子,同时考虑了除杂过程中的锰、钡离子损失率,重点考察了除杂温度对除杂效果的影响。当反应温度为65℃时,锰矿液中Ca、Mg离子的总去除率为82%,锰离子损失率为2.9%。钡矿浸出液中Ca、Mg离子的总去除率为86%,钡离子损失率为8.8%,所以我们在除杂过程中要平衡好去除率和损失率的关系,选择适当的除杂条件。(3)化学共沉淀法合成锰钡铁氧体(MnxBa1-xFe12O19)材料过程中,考察了沉淀pH、煅烧温度和煅烧时间等工艺对制备的锰钡铁氧体的影响,研究结果表明:煅烧温度和煅烧时间对锰钡铁氧体的形成具有较大影响。当温度升高到1000℃以上时得到的锰钡铁氧体材料结晶度高、微观形貌好;当沉淀pH=9,煅烧温度为1000℃,煅烧时间为2h的条件下制备出了饱和磁化强度为40.5emu/g,最大矫顽力为4000 Oe的锰钡铁氧体材料。(4)对于稀土离子和锶离子掺杂实验,主要考察了不同稀土元素、锶掺杂量对材料物相、形貌、吸波性能和磁性能的影响。研究表明:稀土离子的掺杂大大增加了材料的矫顽力,锶离子的掺杂大大增加了材料的饱和磁化强度,当轻稀土Ce离子掺杂时,矫顽力达到最大5000 Oe,稀土掺杂的材料在高频段具有较好的吸波性能,最小反射损耗值为-15.7dB。当锶离子掺杂x=0.6时,所制备的材料性能最好,饱和磁化强化达到67emu/g,矫顽力为5534 Oe。