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摘要
本发明提供了一种利用铅锌渣制备吸波材料的方法，属于冶金技术领域，包括以下制备步骤：将铅锌渣与氧化钙混合后压片，得到改质铅锌渣；将得到的改质铅锌渣进行熔融氧化，析出不饱满颗粒状磁铁矿相，得到氧化改质铅锌渣；将氧化改质铅锌渣依次进行破碎、磁选，得到磁性物质；将得到的磁性物质研磨至70～150nm，得到吸波材料。本发明通过熔融氧化法处理铅锌渣，使铅锌渣中的铁组元选择性富集于磁铁矿相，且Fe3O4纳米晶体镶嵌于多种氧化物中，磁分离后依然伴有少量介电性氧化物SiO2，避免了Fe3O4颗粒由于磁性而引起的团聚，合成量大，可实现大规模生产。
权利要求
1.一种利用铅锌渣制备吸波材料的方法，包括以下步骤：1)将铅锌渣与氧化钙混合后压片，得到改质铅锌渣；2)将所述步骤1)得到的改质铅锌渣进行熔融氧化、保温和降温至室温，析出不饱满颗粒状磁铁矿相，得到氧化改质铅锌渣；3)将所述步骤2)得到的氧化改质铅锌渣依次进行破碎、磁选，得到磁性物质；4)将所述步骤3)得到的磁性物质研磨至70150nm，得到吸波材料；所述铅锌渣包括以下质量百分含量的组分：FeO 28%38%SiO 15% 25%CaO 15% 25%Fe3O4 2%10%ZnO 1%5%PbO 1%3%CuO 1%3%S 0.4%1；所述熔融氧化在空气气氛中进行，所述空气的流速为250mL/min 400mL/min，所述熔融氧化的温度为1350℃1500℃，时间为15 25min；所述保温的时间为15 30min；所述降温的速率为510℃/min；所述铅锌渣的粒度<200目；所述吸波材料包括以下质量百分含量原料组成：FeO 45%63%SiO 26%47%ZnO 3%7%CuO 2%4%；所述吸波材料的粒度为70150nm。
2.据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1)中氧化钙的质量为铅锌渣质量的5%10%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)中升温至熔融氧化温度的升温速率为510℃/min。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中破碎的粒度<200目。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3)中磁选的磁场强度为100mT200mT。
说明书
一种利用铅锌渣制备吸波材料的方法及吸波材料
技术领域
[0001]本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种利用铅锌渣制备吸波材料的方法及吸波材料。
背景技术
[0002]我国铅锌冶金企业每年堆积了大量的铅锌渣。我国甘肃白银公司每年产生烟化炉铅锌渣约6000吨。大量的铅锌渣不仅占用土地，而且污染环境，更造成了资源的巨大浪费。铅锌渣的典型成分为FeO 28％～38％，SiO 15％～25％，FeO2％～10％，ZnO 1％～3％，PbO 1％～3％，CuO 1％～3％，S 0.4％～1％。可以看出，铅锌渣中TFe含量平均可达35％以上，若能有效开发利用铅锌渣中的铁资源，必将对促进铅锌冶金企业的可持续发展产生重要影响。理论研究和生产实践表明，铅锌渣中的铁主要以磁铁矿相(FeO)、铁橄榄石(2FeO·SiO)的形式存在。铁橄榄石是复杂硅酸盐组成的共熔体，是Si-O原子相互连接的复杂网状晶体，采用传统矿物加工方法很难实现Si-Fe的有效分离，因而也难以实现Fe资源的再利用。
[0003]另一方面，电磁辐射污染已经成为继大气污染、水污染和噪声污染之后的第四污染源，且随着电子、电信技术快速发展而日趋严重。电磁波吸收材料被认为是解决目前严重电磁污染问题的最有效途径。纳米FeO具有成本低、设计灵活性高、吸收强等优势，是一种很有潜力的吸波材料。目前，主要通过湿化学法合成的Fe3O4基的吸波材料，主要合成步骤为：首先采用共沉淀法制备FeO磁性纳米颗粒，其次制备EG/PANI复合材料，最后利用机械共混法制备EG/PANI/FeO复合材料。但是，上述制备方法在制备过程中吸波材料易团聚，合成量少，无法工业化大量生产。
发明内容
[0004]有鉴于此，本发明目的在于提供一种利用铅锌渣制备吸波材料的方法，本发明提供的制备方法使铅锌渣中的铁组元选择性富集于磁铁矿中，避免了FeO颗粒由于磁性而引起的团聚，合成量大，可实现大规模生产。
[0005]本发明提供了一种利用铅锌渣制备吸波材料的方法，包括以下制备步骤：
[0006]1)将铅锌渣与氧化钙混合后压片，得到改质铅锌渣；
[0007]2)将所述步骤1)得到的改质铅锌渣进行熔融氧化，析出不饱满颗粒状磁铁矿相，得到氧化改质铅锌渣；
[0008]3)将所述步骤2)中得到的氧化改质铅锌渣依次进行破碎、磁选，得到磁性物质；
[0009]4)将得到的磁性物质研磨至70～150nm，得到吸波材料。
[0010]优选地，所诉铅锌渣包括以下质量百分含量的物质组成：
[0011]
[0012]优选地，所述铅锌渣的粒度<200目。
[0013]优选地，所述步骤1)中的氧化钙的质量为铅锌渣质量的5％～10％。
[0014]优选地，所述步骤2)中熔融氧化的温度为1350℃～1500℃。
[0015]优选地，所述步骤2)中升温至熔融氧化的温度的升温速率为5～10℃/min。
[0016]优选地，所述熔融氧化的氧化剂为空气，所述空气的流速为200mL/min～400mL/min。
[0017]优选地，所述步骤3)中破碎后的粒度<200目。
[0018]优选地，所述步骤3)中磁选的磁场强度为100mT～200mT。
[0019]本发明还提供了所述制备方法制得的吸波材料，包括以下质量百分含量原料组成：
[0020]
[0021]
[0022]所述吸波材料的粒度为70～150nm。
[0023]有益技术效果：本发明提供了一种利用铅锌渣制备吸波材料的方法，将铅锌渣与氧化钙混合后压片，得到改质铅锌渣；将得到的改质铅锌渣进行熔融氧化，析出不饱满颗粒状磁铁矿相，得到氧化改质铅锌渣；将得到的氧化改质铅锌渣依次进行破碎、磁选，得到磁性物质；将得到的磁性物质研磨至70～150nm，得到吸波材料。本发明通过熔融氧化法处理改质铅锌渣，使铅锌渣中的铁组元选择性富集于磁铁矿相，且FeO纳米晶体镶嵌于多种氧化物，如ZnO、SiO、CaO中，磁分离后依然伴有少量介电性氧化物SiO，避免了FeO颗粒由于磁性而引起的团聚，合成量大，可实现大规模生产。
附图说明
[0024]图1为实施例1中得到的氧化改质铅锌渣的电镜扫描图；
[0025]图2为实施例1中得到的吸波材料的反射损耗曲线。
具体实施方式
[0026]本发明提供了一种利用铅锌渣制备吸波材料的方法，包括以下制备步骤：
[0027]1)将铅锌渣与氧化钙混合后压片，得到改质铅锌渣；
[0028]2)将所述步骤1)得到的改质铅锌渣进行熔融氧化，析出不饱满颗粒状磁铁矿相，得到氧化改质铅锌渣；
[0029]3)将所述步骤2)中得到的氧化改质铅锌渣依次进行破碎、磁选，得到磁性物质；
[0030]4)将得到的磁性物质研磨至70～150nm，得到吸波材料。
[0031]本发明将铅锌渣与氧化钙混合后压片，得到改质铅锌渣。
[0032]在本发明中，所述铅锌渣优选为火法熔炼铅锌渣、湿法熔炼铅锌浸出渣或转炉渣。
[0033]在本发明中，所述铅锌渣优选包括以下质量百分含量的物质组成：
[0034]
[0035]
[0036]在本发明中，所述铅锌渣中的铁主要以磁铁矿相Fe3O4和铁橄榄石2FeO·SiO2的形式存在。
[0037]在本发明中，所述铅锌渣的粒度优选为<200目，更优选为<400目。
[0038]在本发明中，所述氧化钙的质量优选为铅锌渣质量的5％～10％，更优选为7％～8％。
[0039]在本发明中，所述氧化钙为改质剂，使铁橄榄石分解出FeO，促进后续磁铁矿相的形成。
[0040]本发明对铅锌渣与氧化钙混合的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的混合方法即可。
[0041]本发明对压片的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的压片方法即可。
[0042]得到改质铅锌渣后，本发明将得到的改质铅锌渣进行熔融氧化，析出不饱满颗粒状磁铁矿相，得到氧化改质铅锌渣。本发明通过熔融氧化法处理改质铅锌渣，使铅锌渣中的铁组元选择性富集于磁铁矿相。
[0043]在本发明中，所述熔融氧化的温度优选为1350℃～1500℃，更优选为1400℃～1450℃，所述熔融氧化的时间优选为10min～30min，更优选为15～25min。
[0044]在本发明中，所述熔融氧化的氧化剂优选为空气，所述空气的流速优选为200mL/min～400mL/min，更优选为250mL/min～350mL/min。
[0045]在本发明中，升温至所述熔融氧化的温度的升温速率优选为5～10℃/min，更优选为8℃/min。
[0046]在本发明中，所述熔融氧化后还优选依次包括保温、降温至室温，得到氧化改质铅锌渣。
[0047]在本发明中，所述保温的温度优选为熔融氧化的温度；所述保温的时间优选为15～30min，更优选为20～25min。
[0048]本发明通过保温过程促进熔渣中铁元素向磁铁矿相富集。
[0049]在本发明中，所述降温速率优选为5～10℃/min，更优选为8℃/min。
[0050]在本发明中，所述降温后析出磁铁矿相。
[0051]在本发明中，所述磁铁矿相形貌为颗粒状，所述磁铁矿相的粒度优选为10～30μm。
[0052]在本发明中，所述熔融氧化优选是将改质铅锌渣置于刚玉坩埚中，在微波材料工作站中进行。
[0053]得到氧化改质铅锌渣后，本发明将得到的氧化改质铅锌渣依次进行破碎、磁选，得到磁性物质；
[0054]在本发明中，所述破碎的粒度优选为<200目，更优选为<400目。
[0055]在本发明中，所述磁选的磁场强度优选为100mT～200mT，更优选为125mT～175mT。
[0056]在本发明中，所述磁选优选在磁选机种进行。
[0057]得到磁性物质后，本发明将磁性物质研磨至70～150nm，得到吸波材料。
[0058]在本发明中，优选将磁性物质与分散剂混合后进行研磨。
[0059]在本发明中，所述分散剂优选为乙醇或水，更优选为乙醇。
[0060]在本发明中，所述分散剂的用量优选为10：1。
[0061]在本发明中，所述研磨后的粒度优选为90～130nm，更优选为100～120nm。
[0062]在本发明中，所述研磨优选在球磨机种进行。
[0063]本发明对磁性物质与分散剂混合的方法没有特殊限定，选用本领域技术人员熟知的混合方法即可。
[0064]本发明还提供了上述制备方法得到的吸波材料，所述吸波材料包括以下质量百分含量原料组成：
[0065]
[0066]
[0067]所述吸波材料的粒度为70～150nm。
[0068]在本发明中，所述吸波材料的粒度粒度优选为90～130nm，更优选为100～120nm。
[0069]为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0070]实施例1
[0071]铅锌渣为烟化炉渣，具体组成为：
[0072]
[0073]将铅锌渣碎破后使用200目筛子(<74μm)筛分，将筛分后的100g铅锌渣与2g CaO混合均匀后压片，将压片后的改质铅锌渣盛于刚玉坩埚中，放置在微波材料工作站中以5℃/min加热至1450℃。通入200mL/min的空气氧化10min，待氧化结束后保温20min，然后以5℃/min的速率至室温。得到氧化改质铅锌渣，析出磁铁矿相为颗粒状，平均粒度25μm。将氧化改质铅锌渣破碎至200目以下，置于磁选机中，磁场强度为100mT，进行磁选。将磁性物质置于球磨机中，加入乙醇为分散剂，研磨24h，至FeO纳米晶体粒度为70nm～90nm，制得吸波材料。
[0074]实施例2
[0075]铅锌渣为铜铅分离炉渣，具体组成为：
[0076]
[0077]
[0078]将铅锌渣碎破后使用200目筛子(<74μm)筛分，将筛分后的100g铅锌渣与5g CaO混合均匀后压片，将压片后的改质铅锌渣盛于刚玉坩埚中，放置在微波材料工作站中以5℃/min加热至1500℃。通入400mL/min的空气氧化20min，待氧化结束后保温20min，然后以5℃/min的速率至室温。得到氧化改质铅锌渣，析出磁铁矿相为颗粒状，平均粒度23μm,(如图1所示)。将氧化改质铅锌渣破碎至200目以下，置于磁选机中，磁场强度为100mT，进行磁选。将磁性物质置于球磨机中，加入乙醇为分散剂，研磨24h，至FeO纳米晶体粒度为100nm～120nm，制得吸波材料。
[0079]实施例3
[0080]铅锌渣为侧吹炉渣，具体组成为：
[0081]
[0082]将铅锌渣碎破后使用200目筛子(<74μm)筛分，将筛分后的100g铅锌渣与8g CaO混合均匀后压片，将压片后的改质铅锌渣盛于刚玉坩埚中，放置在微波材料工作站中以5℃/min加热至1400℃。通入300mL/min的空气氧化20min，待氧化结束后保温20min，然后以5℃/min的速率至室温。得到氧化改质铅锌渣，析出磁铁矿相为颗粒状，平均粒度25μm。将氧化改质铅锌渣破碎至200目以下，置于磁选机中，磁场强度为200mT，进行磁选。将磁性物质置于球磨机中，加入乙醇为分散剂，研磨24h，至FeO纳米晶体粒度为130nm～150nm，制得吸波材料。
[0083]将实施例1中得到的吸波材料用安捷伦公司生产的PNA-N5244A型矢量网络分析仪测试，将吸波材料材料与石蜡按一定比例混合后，将混合物压制成厚度为2.0mm，内径为
3.04mm，外径为7.00mm的同轴圆环，在室温下测试，其结果图图2所示。由图2可知，实施例1中得到的吸波材料的最低反射损耗约为-31dB。
[0084]将实施例1～3得到的吸波材料进行吸波性能评价，其结果如表1所示。
[0085]表1实施例1～3中得到的吸波材料的吸波性能评价
[0086] 吸波性能评价实施例1 最低反射损耗约为-31dB实施例2 最低反射损耗约为-25dB实施例3 最低反射损耗约为-28dB
[0087]由表1可知，实施例1～3所制备的吸波材料吸波性能良好。
[0088]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
