碳化硅微粉除鐵工藝
鐵元素對(duì)研磨金屬基材有害。 但在碳化硅微粉的生產(chǎn)過(guò)程中,鐵是不可避免的。 以下是從碳化硅粉末中去除鐵和磁性雜質(zhì)的幾種方法。
1 化學(xué)除鐵工藝———酸浸法
碳化硅微粉中的鐵雜質(zhì)主要以單質(zhì)鐵及其氧化物三氧化二鐵的形式存在。因?yàn)閱钨|(zhì)鐵及其三氧化二鐵均可溶于硫酸、硝酸、鹽酸等,生成可溶性鐵鹽通過(guò)加水洗滌可以去除。用鹽酸來(lái)處理碳化硅微粉,通過(guò)比較鹽酸濃度及反應(yīng)溫度對(duì)除鐵率的影響,最終得到鹽酸濃度在180g /L、反應(yīng)溫度為80℃除鐵率最高,此條件下除鐵率可以達(dá)到93%左右。以硫酸、鹽酸、氫氟酸中的一種或者兩種作為浸取液,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 對(duì)于中值粒徑在0.5μm左右的碳化硅微粉,用體積比為20%的鹽酸與10%的氫氟酸混合酸,70℃的溫度下保溫三個(gè)小時(shí),碳化硅微粉中的鐵雜質(zhì)去除率可以達(dá)到88%。
采用將電磁除鐵得到的高鐵碳化硅微粉首先用80~90℃的水進(jìn)行一定比例的造漿,待料漿攪拌均勻后,加入一定的硫酸、硝酸、或者混合酸,經(jīng)過(guò)4~6 h 的浸泡后,水洗至中性,碳化硅微粉沉在料桶底部,鐵雜質(zhì)則隨著清洗被除去,從而實(shí)現(xiàn)了碳化硅微粉與雜質(zhì)鐵的分離。
傳統(tǒng)的化學(xué)加酸除鐵法,除鐵率高。但除鐵所產(chǎn)生的酸水需經(jīng)過(guò)處理后方可進(jìn)行排放,如處理不當(dāng)易造成地下水的污染。并且經(jīng)過(guò)酸洗的碳化硅微粉易產(chǎn)生聚集,從而不利于碳化硅微粉的進(jìn)一步處理,酸洗后的碳化硅微粉需進(jìn)行水洗至中性,所以洗滌也會(huì)造成大量純水的浪費(fèi)。
2 物理除鐵工藝———磁選法
磁選法是利用金屬及其氧化物的磁性,周圍加入磁性原料對(duì)金屬原子施加吸引力或排斥力使金屬原子發(fā)生移動(dòng)而脫離出碳化硅粉體的方法。根據(jù)原料的干濕可分為: 濕式磁選法和干式磁選法兩種。
電磁除鐵除鐵效率、自動(dòng)化程度高,符合工業(yè)生產(chǎn)的需求,同時(shí)可以避免大量的使用化學(xué)品,符合國(guó)家的節(jié)能、減排政策。但對(duì)于含鐵量較高或磁性較弱的鐵雜質(zhì),單純利用電磁除鐵并不能達(dá)到工藝所要求的碳化硅純度。
3 物理-化學(xué)綜合法
由于磁選機(jī)自身除鐵能力有限,對(duì)于含鐵量高的碳化硅微粉只是通過(guò)物理法,得到的碳化硅微粉未必能夠達(dá)到預(yù)期的目的。所以可以先利用磁選法進(jìn)行初步磁選,然后通過(guò)酸浸法進(jìn)行二次除鐵的方法。
首先利用脈動(dòng)電磁磁選機(jī)進(jìn)行磁選,再加入四種不同類型的酸即硫酸、鹽酸、草酸、鹽酸與草酸1∶1比例混合酸作為浸取液。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明: 經(jīng)過(guò)初級(jí)磁選過(guò)的碳化硅微粉,再經(jīng)過(guò)酸濃度為12%的鹽酸與草酸1∶1比例混合酸作浸取液進(jìn)行除鐵,最終碳化硅中的鐵雜質(zhì)去除率可達(dá)95%左右。
4 其他除鐵工藝
酸浸法和電磁除鐵是目前碳化硅微粉行業(yè)所普遍采用的除鐵方法。但縱觀其它行業(yè)卻存在著其他的除鐵方法、工藝,現(xiàn)列出一部分工藝以對(duì)碳化硅微粉除鐵工藝提供理論依據(jù)。
氧化法浸出
氧化除鐵法利用強(qiáng)氧化劑( 次氯酸鈉、氯氣等) 在水介質(zhì)中將不溶于水的Fe 氧化成溶于水的Fe2+,從而通過(guò)洗滌將鐵雜質(zhì)除去。
還原法浸出
將不溶于水的三價(jià)鐵離子,還原成二價(jià)鐵離子,然后通過(guò)加純水洗滌,從而實(shí)現(xiàn)了鐵雜質(zhì)的去除。