專利名稱：硫酸鹽體系中多金屬離子溶液的深度凈化方法
專利說明硫酸鹽體系中多金屬離子溶液的深度凈化方法 本發(fā)明涉及硫酸鹽體系中一種多金屬離子溶液或除鋅以外的單金屬離子溶液的深度凈化方法。要制備高性能軟磁鐵氧體就必須采用高純優(yōu)質原材料和先進的鐵氧體生產工藝。如傳統(tǒng)陶瓷法工藝，對鐵紅、碳酸錳、氧化鋅等原材料的純度和原材料中的主要有害雜質元素，如k、Na、Si、Ca、Al2O3等提出了嚴格的要求。共沉淀法利用共沉淀反應將溶液中的多種金屬離子同時沉淀以制取鐵氧體粉料，該方法原料成分混合比機械混合更均勻，粒度及粒度分布易控制，粉末活性高、燒結溫度降低，產品質量高。但共沉法生產廠家均采用純金屬或純金屬化合物為原料，成本較高。ZL95110609.0號專利提出由金屬的礦物原料，或再生物料為原料，通過同時浸出、硫化沉淀除重金屬、氟化沉淀除鈣鎂，然后共沉淀制取錳鋅鐵氧體共沉粉，該工藝原材料價格便宜、適應范圍廣、流程短，因此鐵氧體生產成本低；但共沉粉中的有害雜質元素很難達到高性能軟磁鐵氧體材料的要求。為實現(xiàn)硫酸鹽體系中Fe2+、Mn2+、Zn2+等按比例進行共沉淀，并與有害雜質元素離子徹底分離，從而實現(xiàn)深度凈化，特提出本發(fā)明。
本發(fā)明采用的方案是在0～100℃的溫度下，向[M2+]為0～3.5mol/L(M代表Fe、Mn、Zn等，但[M2+]至少一種大于0.5mol/l)的多金屬離子溶液中加入(NH4)2SO4100～700g/L，調pH值0～6，再冷卻至溫度0～50℃，在結晶溫度下保溫10～420min，然后過濾分離復鹽與母液，再用少量的2～4mol/l的硫酸銨溶液洗滌復鹽，得到一種具有一定金屬含量比例的多金屬混合復鹽。這種純凈的多金屬復鹽是制取軟磁共沉粉的優(yōu)質原料。母液用碳酸氫銨-氨或碳酸氫銨沉淀鐵和錳后，然后返回浸出過程，系統(tǒng)達到平衡時，即可確保復鹽中各金屬的含量比例。沉鐵錳后液再回收(NH4)2SO4。
本發(fā)明采用的是M2+-SO42--H2O體系(M代表Fe、Mn、Zn等金屬)。
本發(fā)明適用于兩種或兩種以上的金屬離子混合溶液的復鹽同時沉淀及深度除雜，同時也適合錳、鐵單一金屬低價離子的復鹽沉淀及深度除雜。
本發(fā)明的原理是(1)
(2)(3)即(NH4)2SO4與Fe2+、Mn2+、Zn2+等金屬離子的硫酸鹽形成復鹽沉淀，因而與溶液中的有害雜質元素離子徹底分離。
本發(fā)明具有除雜徹底，按比例保留多種主體金屬的優(yōu)點，其混合復鹽產品是制取優(yōu)質軟磁共沉粉的優(yōu)質原料。是直接法制取軟磁鐵氧體的關鍵凈化方法。

圖1本發(fā)明原則工藝流程圖。下面結合附圖詳細說明本發(fā)明。
實施例1480mL濃硫酸加入到3500mL水中，分別加入上次返回的鐵錳渣178.6g(含F(xiàn)e16.32％、Mn17.22％)，254g鐵屑(含F(xiàn)e89.2％)，275g軟錳礦(含Mn36.91％、Fe8.86％)及鋅煙灰46g(含Zn62.86％、Pb12.84％、Al2O37.29％)，按ZL95110606.0發(fā)明專利的工藝條件進行同時浸出，同時凈化，得4.03L凈化液，其成份(g/l)為Fe 62.97；Mn 29.4；Zn 5.87；Ca 0.002；Mg 0.002；Ni 0.035。向這種凈化液中加入(NH4)2SO41998g，在20℃下維持pH值1.2攪拌1h，過濾分離得純凈混合復鹽2230g，再用純水4000ml溶解得復溶液4360ml，其成分(g/l)為Fe54.64，Mn18.08，Zn6.14，主體金屬配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.29∶22.93∶7.78)與理論配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.05∶23.24∶7.71)非常接近。這種復溶液按ZL95110606.0工藝條件進行配液和共沉淀，制得共沉粉557g，其成分(重量％)為Fe 43.58，Mn 14.67，Zn 4.76，Ca 0.0086，Mg 0.013，Ni 0.028，Na 0.0020，Si 0.0016，Al 0.060，Cu 0.0098，Pb 0.0042，K 0.0067，Cl 0.010，S0.047，Cd0.00048，其雜質元素含量比常規(guī)共沉法的更低，而且主金屬實際配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.16∶23.28∶7.55)與理論配比更加接近。
實施例2用348.63g碳酸錳礦粉(含Mn21.16％、Fe2.61％)替代軟錳礦，按實施例1的方法與條件制得凈化液4180ml，其成份(g/l)為Fe 59.95，Mn 17.49，Zn13.65，Ca 0.005，Mg 0.002。向這種凈化液中加入(NH4)2SO42215g，在25℃下pH值1.5攪拌1.5h，過濾分離得純凈混合復鹽2202g，按實施例1的方法與條件進行復溶配液和共沉淀，制得共沉粉540g，其成分(重量％)為Fe 40.91，Mn 9.82，Zn 10.48，Ca 0.0027，Mg 0.0010，Ni 0.0017，Na 0.0054，Si 0.0017，Al 0.061，Cu 0.00057，Pb 0.0062，K 0.0068，Cl 0.0095，S 0.032，Cd 0.0019，這說明在更換原料的情況下主金屬實際配比(Fe∶Mn∶Zn＝66.853∶16.043∶17.12(wt))仍與理論配比(Fe∶Mn∶Zn＝66.87∶15.81∶17.32)非常接近，其雜質元素含量比常規(guī)共沉法的更低。
實施例3在100L電熱搪瓷釜中先加入70.4L水，然后將9.6L濃硫酸漫漫加入其中，再分別加入上次返回的鐵錳渣3.377kg(含F(xiàn)e17.46％、Mn18.21％)，成分與實施例1相同的軟錳礦8.0kg，鐵屑6.29kg，鋅煙灰0.92kg，按ZL95110606.0的工藝條件進行同時浸出，同時凈化，得73L凈化液，其成份(g/l)為Fe75.34，Mn 29.23，Zn 7.55，Ca 0.001，Mg 0.0027。向這種凈化液中加入(NH4)2SO462.256kg，在35℃下pH值3.0攪拌75min，過濾分離得純凈混合復鹽45.8kg，按實施例1的方法與條件進行復溶配液和共沉淀，制得共沉粉11.427kg，其成分(重量％)為Fe 41.71，Mn 14.23，Zn 4.39，Ca 0.012，Mg 0.0045，Ni0.038，Na 0.0015，Si 0.0014，Al 0.040，Cu 0.00028，Pb 0.0053，K 0.0035，Cl 0.0095，S 0.11，Cd 0.0015，這說明在規(guī)模放大20倍的情況下，主體金屬實際配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.13∶23.59∶7.28)仍然與理論配比(Fe∶Mn∶Zn＝69.05∶23.24∶7.71)非常接近，特別是雜質元素含量仍然較常規(guī)共沉法的低。
權利要求
1.硫酸鹽體系中多金屬離子溶液的深度凈化方法，其特征在于在0～100℃的溫度下，向[M2+]為0～3.5mol/L的多金屬離子溶液中加入(NH4)2SO4100～700g/L，調pH值0～6，再冷卻至溫度0～50℃，在結晶溫度下保溫10～420min，然后過濾分離復鹽與母液，再用少量的2～4mol/l的硫酸銨溶液洗滌復鹽，得到一種具有一定金屬含量比例的多金屬混合復鹽。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所述多金屬離子的溶液是Fe2+、Mn2+、Zn2+等性質相似的兩種或兩種以上金屬離子的混合溶液或除鋅以外的單金屬離子溶液。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于所得到的復鹽產品為具有一定比例的多金屬混合復鹽或錳、鐵單一金屬復鹽，這些復鹽進一步制取軟磁鐵氧體。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于復鹽母液用碳酸銨-氨或碳銨沉淀的鐵錳渣返回浸出，以確保金屬離子比例不變。
全文摘要
硫酸鹽體系中多金屬離子溶液的深度凈化方法。本發(fā)明將(NH
文檔編號B01D9/00GK1651341SQ20041002287
公開日2005年8月10日 申請日期2004年2月6日 優(yōu)先權日2004年2月6日
發(fā)明者唐謨堂, 楊聲海, 彭長宏, 唐朝波, 廖新仁, 張保平, 何靜, 姚維義, 魯君樂 申請人:中南大學