Rispetto alla maggior parte degli altri tipi di magneti permanenti, i principali elementi grezzi utilizzati per la produzione di magneti in ferrite sono piuttosto convenienti. Di conseguenza, sono ideali per la produzione di grandi volumi. Per la loro eccezionale capacità di resistere alla schermatura elettrica, questi magneti sono noti anche come magneti ceramici. I magneti in ferrite sono eccellenti in ambienti umidi e marini e hanno un'elevata resistenza alla corrosione e alla smagnetizzazione.
Ecco alcune delle principali conclusioni dello studio:
I magneti in ferrite di stronzio e di bario sono i due tipi di magneti in ferrite persistenti disponibili.
Grazie alle loro maggiori qualità magnetiche, i magneti in ferrite di stronzio sono quelli prodotti più frequentemente.
Automobili, sensori, macchinari, aerospaziale, militare, pubblicità, elettrico/elettronico, accademico, design house, ecc. sono solo alcuni dei settori che utilizzano i magneti in ferrite.
Attualmente, la Cina è il maggior utilizzatore e produttore mondiale di magneti di ferrite.
I produttori di magneti e i loro consumatori finali, come i produttori di trasformatori elettrici, induttori e prodotti industriali/elettronici, sono attratti dalla Cina per la sua manodopera conveniente e l'abbondanza di materie prime. Gli Stati Uniti, il Giappone, la Cina, ecc. sono altri importanti mercati per i magneti di ferrite.
Lo studio copre tutto, da un'ampia sintesi del mercato a dettagli minuziosi sulle prestazioni del settore, sulle fasi di lavorazione e produzione necessarie, sui costi del progetto, sui finanziamenti e sull'economia, nonché sui ritorni previsti sugli investimenti e sui margini di profitto.
Imprenditori, investitori, ricercatori, consulenti, strateghi aziendali e chiunque altro abbia interesse nel settore dei magneti in ferrite dovrebbe studiare questo documento.
Il tipo di magnete più diffuso è la ferrite di stronzio (SrFe12O19), detta anche magnete ceramico. Ogni magnete di ferrite è composto da circa 90% di ossido di ferro e 10% di carbonato di stronzio.
L'aumento del prezzo del carbonato di stronzio è iniziato nel giugno 2021 e ha raggiunto un massimo di 22.250 CNY/MT nel luglio 2021. Per la prima volta dall'aprile 2021, il prezzo è sceso sotto i 10.000 fino al gennaio 2023, quando è tornato a 9.500 CNY/MT.
Il prezzo più alto dell'ossido di ferrite è stato di 4.050 CNY/MT nel maggio 2022. Da allora, i prezzi sono diminuiti e ora si attestano all'incirca a 3.580.
Variazione dei prezzi della ferrite
Costo dei magneti di ferrite di stronzio
Interruttori, motori elettrici, telefoni ed elettronica sono solo alcuni dei vari utilizzi dei magneti in ferrite di stronzio (SrFe12O19). La componente magnetica forte dell'esaferrite di stronzio ha un'alta
grazie alla coercitività dell'anisotropia magnetocristallina. La sostanza è perfetta per un'ampia varietà di utilizzi grazie alla sua resistenza alla corrosione e alla smagnetizzazione, nonché alla sua capacità di funzionare a temperature fino a 300°C.
Lo stronzio viene prodotto dalla celestite, e la Cina fornisce 50% [dati relativi al 2014] della fornitura mondiale. L'estrazione del minerale è stata ostacolata da problemi di produzione, creando una scarsità a livello mondiale. A causa della pandemia COVID-19, anche altri produttori in nazioni come la Spagna (26%) e il Messico (20%) hanno incontrato problemi di produzione.
Blocchetto con fori svasati in ferrite di stronzio
Magneti ad anello svasato in ferrite di stronzio
Le scaglie di ferro che si staccano dall'acciaio durante la produzione sono la fonte dell'ossido ferrico, utilizzato per produrre magneti di ferrite. Questa piastra di ferro viene trattata ancora una volta per
lo standard appropriato per i magneti di ferrite. Dato che la Cina rappresenta 60% della produzione mondiale di magneti di ferrite e di ossido di ferrite, i cambiamenti nelle politiche, come la riduzione della produzione di acciaio, hanno un effetto sulla disponibilità e di conseguenza sul costo dell'ossido di ferrite.
Magneti di ferrite di stronzio: Una varietà di contenuti tecnici rilevanti
Prezzi dei magneti al neodimio: Un problema
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Grazie alla sua elevata temperatura di curiosità, alla significativa anisotropia magnetocristallina, all'economicità e alla durata chimica, la ferrite permanente di stronzio SrFe12O9 (SFO) è ampiamente utilizzata nelle automobili e nei prodotti per la casa [1-3].
I composti metallici delle terre rare, in particolare il neodimio, sono utilizzati per creare magneti permanenti ad alte prestazioni [4,5]. Tuttavia, i costi dei metalli delle terre rare sono aumentati rapidamente a causa della loro crescente scarsità. Dagli anni '70, i magneti di ferrite hanno dominato rispetto ai magneti metallici perché sono economici e più semplici da produrre.
La ferrite permanente, o più specificamente la ferrite dura, si divide tipicamente in magneti cementati e magneti sinterizzati. Il magnete cementato ad alta coercitività (Hc) è appropriato per alcuni utilizzi specializzati, tra cui un motore sincrono a magneti permanenti, che necessita di una forte resistenza alla smagnetizzazione. La ferrite permanente guadagnerà popolarità a causa della crescente domanda di motori per veicoli elettrici e generatori di turbine eoliche su scala mondiale. Le ferriti permanenti possono essere prodotte con diverse tecniche, tra cui sol-gel [6-10], sintesi idrotermale [11-12], co-precipitazione [13-14], sale liquido [15-17] e processi ceramici tradizionali [15-17]. Grazie alla semplicità di funzionamento, ai costi contenuti e all'elevata capacità produttiva, il processo ceramico tradizionale produce la maggior parte delle ferriti permanenti nell'industria.
L'ossido di ferro rosso e la scaglia di ferro costituiscono la maggior parte dei componenti dell'ossido di ferro grezzo nelle ferriti permanenti. Poiché quest'ultimo è più adatto alla produzione di ferrite di bassa qualità, il primo è tipicamente utilizzato per prodotti di ferrite di media e alta qualità.
a danneggiare componenti di lega come il ferro A causa di normative ambientali più severe, attualmente esiste un limite di produzione per l'ossido di ferro rosso, che ne fa aumentare il prezzo a causa della mancanza di disponibilità [18,19]. Nel frattempo, l'elemento ferroso delle scaglie di ferro viene recuperato aggiungendolo all'acciaio liquido. La scaglia di ferro è un tipo di residuo della laminazione dell'acciaio che può essere utilizzato come agente refrigerante per la produzione di acciaio da convertitore o come agente ossidante per la produzione di acciaio da forno elettrico. A causa del consumo interno, negli ultimi anni è diminuita la disponibilità di scaglie di ferro provenienti dalle acciaierie, in particolare di quelle di alta qualità (TFe > 73%) necessarie per la produzione di ferrite permanente.
È possibile ottenere il concentrato di magnetite ad alta purezza (HPMC) dal
Con i vantaggi dell'assenza di inquinamento e del basso consumo energetico, il concentrato di magnetite, un tipo di prodotto sfuso utilizzato come materia prima per la produzione di ferro, si ottiene con una facile separazione magnetica [20]. Di conseguenza, l'HPMC viene prodotto in modo economico e sostenibile. Inoltre, l'HPMC può essere prodotto in grandi quantità in Cina, il che è vantaggioso per il suo utilizzo nell'industria della ferrite permanente. I depositi di magnetite di alta classe sono abbondanti nell'Anhui, nella provincia di Sichuan e in altre parti del Paese.
Per sostituire le materie prime tradizionali, l'ossido di ferro rosso e la scaglia di ferro, che hanno problemi di scarsità e di costo elevato, la produzione di ferrite permanente può trarre vantaggio dall'uso dell'HPMC. Un piccolo numero di studiosi ha affermato che l'HPMC potrebbe essere impiegato nella produzione di ferrite permanente di basso grado. Questo studio ha utilizzato l'HPMC per creare materiale magnetico in modo metodico. Sulle prestazioni delle polveri magnetiche sono stati esaminati gli impatti della dimensione media delle particelle dell'HPMC macinato, del rapporto molare Fe2O3/SrO sulla composizione e della procedura di pre-ossidazione. Sono state effettuate indagini su come la temperatura di calcinazione e il tempo di riposo abbiano influenzato la micromorfologia e la dimensione delle particelle della polvere magnetica. Inoltre, i singoli magneti di ferrite e i rifiuti di ferro preparati con HPMC sono stati confrontati in termini di capacità magnetiche complessive. Nella sezione conclusiva è stato effettuato uno studio preliminare dei costi e dei vantaggi di questa procedura di preparazione. I risultati di questa ricerca sono utili per la sostituzione del ferro.
La polvere magnetica di ferrite di bassa qualità, comunemente utilizzata per modesti usi domestici, può essere prodotta in quantità con l'HPMC. Nella nostra prossima ricerca, introdurremo l'uso dell'HPMC al posto dell'ossido di ferro rosso per creare polveri magnetiche di ferrite di grado medio o addirittura alto.
Esperimenti 2.
Ingredienti e sostanze chimiche
Il materiale HPMC nero cenere utilizzato nello studio (Figura 1(a)) proviene dalla Chuanwei Group Mining Co., Ltd nella regione cinese del Sichuan. I principali componenti molecolari dell'HPMC sono riportati nella Tabella 1, dove le quantità di ferro totale, biossido di silicio e sesquiossido di alluminio sono, rispettivamente, 71,46%, 0,35% e 0,23%. La purezza dell'HPMC in questa ricerca è stimata in 98,8% in base alla formula chimica del Fe3O4 e la percentuale di ferro della magnetite perfetta è 72,36%.
Secondo l'analisi XRD della Figura 1, la magnetite è l'elemento principale dell'HPMC (b). Tutti i prodotti chimici utilizzati, come SrCO3, SiO2, H3BO3, CaCO3 e Al2O3, sono di qualità da laboratorio.
Progettazione preliminare ed esecuzione, sezione
Il metodo tradizionale dell'argilla utilizzato in questa ricerca per creare la ferrite permanente è illustrato nella Figura 2. L'HPMC è stato macinato a umido e completamente essiccato all'inizio del primo segmento. Secondo l'equazione stechiometrica SrOnFe2O3, dove n è il rapporto molare tra Fe2 O3 e SrO, approssimativamente equivalente a 6,0, sono stati calcolati i pesi dell'HPMC e del carbonato di stronzio. Per introdurre la combinazione iniziale di polveri nel mulino planetario è stata utilizzata una velocità angolare di 100 giri al minuto e il rapporto di massa tra le sfere e la polvere e l'acqua.
La combinazione in polvere è stata essiccata in un forno a 110°C per 24 ore prima di essere pressata con un peso di 2000 N per formare bricchette cilindriche con un diametro di 8 mm e un'altezza di 10 mm. I bricchetti compattati sono stati pre-ossidati, calcinati e raffreddati in un forno a muffola in atmosfera d'aria per un tempo predeterminato. Il forno a muffola era dotato di un compressore d'aria per aumentare l'apporto di ossigeno. Dopo la macinazione è stata prodotta la polvere magnetica di esaferrite di stronzio. Nella seconda fase, il materiale magnetico è stato fatto passare attraverso un filtro a 120 maglie prima di essere macinato a umido in un mulino planetario per 110 minuti a un movimento angolare di 300 giri al minuto con coadiuvanti di sinterizzazione come CaCO3, SiO2, Al2 O3, H3BO3 e altri.
Il rapporto di massa tra acqua, farina e sfere era di 14:1:2. Dopo essere stato drenato, il liquido finemente macinato con una dimensione media delle particelle di circa 0,8 m è stato compresso in compatti a forma di disco con un diametro di 30 mm e uno spessore di 15 mm. La compattazione è avvenuta a una pressione di 100 MPa.
e 8000G di campo magnetico indotto, con il vettore pressione allineato alla direzione del campo magnetico.
Il compatto verde è stato fuso in un forno a muffola e successivamente raffreddato in un forno ad aria. Infine, dopo la raffinazione e i test, è stato ottenuto il magnete di ferrite.
