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锰锌软磁铁氧体用前驱体碳酸盐共沉过程基础理论及工艺研究

张保平  
【摘要】:本论文针对目前共沉淀法基础理论研究上的不足、不深入,共沉粉的配比、粒度及形貌难以控制等问题,对共沉淀过程的基础理论进行了系统研究,最后,将理论研究结果指导共沉工艺研究,制取了高质量的共沉粉和软磁样品,得出了一些有意义的结果: 计算了各共沉产物的吉布斯生成自由能和热力学数据,确定了共沉粉是由多种碳酸盐组成的混合物,即碳酸锰和碳酸亚铁,碱式碳酸锌(其结构式为ZnCO_3·2Zn(OH)_2·H_2O)。 分析了金属氢氧化物和碳酸盐开始析出的pH值与金属离子浓度的关系,发现了三种金属氢氧化物开始析出的pH值远远高于碳酸盐开始析出的pH值,这更加证实了获得的共沉粉为碳酸盐,并且Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅱ)的碳酸盐开始析出的pH值非常接近,而Zn(Ⅱ)碳酸盐开始析出的pH值最小。因此,Zn~(2+)最先沉淀,其次是Fe(Ⅱ)和Mn(Ⅱ)的碳酸盐析出。 用电算指数方程首次研究了Me(Ⅱ)-NH_3-CO_3~(2-)-SO_4~(2-)-H_2O(Me表示Fe、Mn、Zn)体系的热力学,确定了[Me~(2+)]与各条件的关系。发现该体系中既有Me(Ⅱ)的碳酸盐沉淀产物的高溶解度区域,又有低溶解度区域;pH值是划分这些区域的最重要的标志,三种Me(Ⅱ)的碳酸盐产物的低溶解度区域的重叠部分就是这三种金属离子的共沉淀区域。共沉区域的下限主要是由Fe~(2+)完全沉淀的pH值所决定,而上限则由Zn~(2+)完全沉淀的pH值所决定。Zn(Ⅱ)与Mn(Ⅱ)的碳酸盐的高溶解度区域位于该体系的碱性区,当AT=10mol·L~(-1),CT=0.1mol·L~(-1)时,Zn(Ⅱ)与Mn(Ⅱ)碳酸盐的高溶解度区分别为pH=8.5~12及pH=9~10,最佳共沉区域范围为pH=6.5~7.0。 又用同样的方法分析了Mg(Ⅱ)-Ca(Ⅱ)-NH_3-CO_3~(2-)-SO_4~(2-)-H_2O的热力学,绘制了钙镁碳酸盐在该体系中的热力学图,发现钙、镁碳酸盐在体系中既存在高的溶解度区域又存在低的溶解区域。碳酸镁的中溶解度区域正好与最佳共沉区域重叠。因此,在共沉过程中可以深度除钙。 研究了分别以碳酸氢铵和氨水混合物以及碳酸氢铵为沉淀剂的硫酸盐体系中Zn~(2+)、Mn~(2+)及Fe~(2+)单一金属离子沉淀过程,确定了各技术


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