高建明，杜宗沅，馬舒佳，程芳琴

(山西大學(xué) 資源與環(huán)境工程研究所，國家環(huán)境保護(hù)煤炭廢棄物資源化高效利用技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 山西低附加值煤基資源高值利用協(xié)同創(chuàng)新中心，太原 030006)

0 引 言

我國金屬礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量豐富，但是富礦少，貧礦多，單一礦少，共生、伴生礦多，如含錳礦物除了含有鐵、錳外還會(huì)伴生有鎳、鈷、銅、鋅等金屬元素；紅土鎳礦除了含鐵、鎳外，還伴生有鈷、錳、鎂等金屬元素。同時(shí)，我國的礦產(chǎn)資源礦相相對(duì)復(fù)雜，含錳礦物根據(jù)存在礦相的特點(diǎn)可以分為軟錳礦、菱錳礦、鐵錳礦等，而紅土鎳礦根據(jù)成分、礦相的特點(diǎn)可以分為褐鐵礦型、過渡層型和腐泥土型紅土鎳礦。針對(duì)這些成分、礦相復(fù)雜的多金屬共伴生礦，學(xué)者們主要采用火法冶金或濕法冶金的方法和工藝對(duì)其進(jìn)行處理來提取和回收金屬元素，但往往存在工藝復(fù)雜冗長、回收率低、產(chǎn)品質(zhì)量差等問題[1-3]，因此，積極探索和開發(fā)多金屬伴生礦產(chǎn)資源的清潔高效利用方式對(duì)于戰(zhàn)略性金屬可持續(xù)供應(yīng)和國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有重要的意義。

鐵氧體材料是20世紀(jì)40年代發(fā)展起來的一種新型磁性材料。在電特性方面，與金屬材料相比，鐵氧體材料電阻率較大，且具有較高的介電性能和多鐵性能；在磁性能方面，在高頻時(shí)能產(chǎn)生較高的磁導(dǎo)率，但飽和磁化強(qiáng)度不大，一般只有金屬磁性材料的1/3～1/5，因此，鐵氧體材料被廣泛應(yīng)用在高頻弱電領(lǐng)域[4]。除此以外，鐵氧體材料還在水污染治理[5]、催化[6]、醫(yī)藥[7]、新能源[8]等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用，被稱為“萬能材料”。而多金屬共伴生礦產(chǎn)資源中的鎳、鈷、錳、鎂、鐵、鋇、鍶等均是合成鐵氧體材料的關(guān)鍵組分，如果能開發(fā)合理的技術(shù)路線利用多金屬共伴生礦中的有價(jià)金屬元素合成鐵氧體材料，既可以解決共伴生礦在金屬提取過程中資源浪費(fèi)和環(huán)境污染的問題，還能避免傳統(tǒng)復(fù)雜冗長的凈化、提純、分離過程。基于以上思想，國內(nèi)外在共伴生礦產(chǎn)資源協(xié)同利用合成鐵氧體材料的技術(shù)路線方面開展了大量研究。因此，本論文將從鐵氧體材料概述、共伴生礦產(chǎn)資源的特點(diǎn)和鐵氧體材料合成與應(yīng)用三個(gè)方面，對(duì)多金屬共伴生礦產(chǎn)資源協(xié)同利用制備鐵氧體材料及其應(yīng)用的研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為礦產(chǎn)資源的高效清潔利用提供理論和技術(shù)支撐。

1 鐵氧體材料概述

1.1 鐵氧體材料的分類、結(jié)構(gòu)與性能

鐵氧體材料是氧化鐵和其它金屬氧化物組成的一種復(fù)合氧化物材料。就電特性來說，鐵氧體材料的電阻率比金屬、合金磁性材料大得多，而且還有較高的介電性能。鐵氧體的磁性能表現(xiàn)為在高頻時(shí)具有較高的磁導(dǎo)率。根據(jù)鐵氧體材料的結(jié)構(gòu)和性能的不同，鐵氧體磁性材料可分為軟磁、硬磁、旋磁、矩磁和壓磁及其它鐵氧體材料，它們的組成、晶體結(jié)構(gòu)、與主要特征見表1。

表1 不同類型的鐵氧體材料的主要特性和應(yīng)用范圍[9]

1.2 鐵氧體材料的應(yīng)用

早在20世紀(jì)初國際上已經(jīng)合成鐵氧體材料，在20世紀(jì)30年代，法、日、德、荷相繼進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。荷蘭從1946年就開始鐵氧體軟磁材料工業(yè)生產(chǎn)，而中國在1956年前后開始鐵氧體的工業(yè)生產(chǎn)。隨著科技的進(jìn)步和發(fā)展，鐵氧體材料的性能也得到了很好的提高和改善，已在通信廣播、計(jì)算技術(shù)、自動(dòng)控制、雷達(dá)導(dǎo)航、宇宙航行、衛(wèi)星通信、儀表測(cè)量、污染處理、生物醫(yī)學(xué)、高速運(yùn)輸?shù)确矫娴玫綇V泛應(yīng)用。不同類型鐵氧體材料的主要應(yīng)用范圍見表1，其中，應(yīng)用較為廣泛的是軟磁和硬磁鐵氧體材料。

1.3 鐵氧體材料的合成

鐵氧體材料的合成方法有很多種，根據(jù)反應(yīng)過程中是否有液相參與可以分為固相反應(yīng)和液相反應(yīng)，即所謂的干法和濕法。其中濕法包括化學(xué)共沉淀法[10]、水熱法[11]、溶膠-凝膠法[12]等；干法包括固相反應(yīng)法[13]、自蔓延法[14]等?；瘜W(xué)共沉淀法具有工藝過程簡(jiǎn)單、反應(yīng)溫度低、設(shè)備要求簡(jiǎn)單、污染小等特點(diǎn)，其制備的粉體具有顆粒粒徑小、均勻、純度高、活性好等特點(diǎn)，但該方法合成的粉體材料易團(tuán)聚。按沉淀劑的不同可以劃分為氫氧化物共沉淀法、碳酸鹽共沉淀法、草酸鹽沉淀法等。水熱法制備得到的顆粒粒徑較小、發(fā)育完整、團(tuán)聚程度低，且不需要高溫煅燒處理，避免了在煅燒過程中晶粒長大、缺陷形成和雜質(zhì)引入等問題。但是，水熱反應(yīng)需要在高溫高壓的反應(yīng)釜中進(jìn)行，工藝較復(fù)雜，反應(yīng)條件苛刻，設(shè)備要求較高。溶膠-凝膠法工藝過程溫度低，產(chǎn)品粒徑分布窄，均勻性好，產(chǎn)品純度高，但是，該方法最大的不足之處主要表現(xiàn)為在其工藝條件下不易控制，所用原料多數(shù)是有機(jī)化合物，成本高且對(duì)人體有害，處理時(shí)間長，干燥時(shí)收縮大。固相反應(yīng)法具有操作簡(jiǎn)單、流程短、易于大規(guī)模生產(chǎn)等特點(diǎn)，但存在難以實(shí)現(xiàn)均勻混合的不足，且反應(yīng)中有可能一部分原料不能發(fā)生反應(yīng)，容易形成雜質(zhì)進(jìn)而影響鐵氧體的綜合性能。

2 多金屬共伴生礦產(chǎn)資源協(xié)同利用制備鐵氧體及其應(yīng)用研究進(jìn)展

2.1 含錳礦物

在眾多的鐵氧體材料中，錳鋅鐵氧體系列是低頻性能最好的軟磁材料，應(yīng)用較為廣泛，因此，協(xié)同利用含錳礦物中的金屬元素制備錳鋅鐵氧體或錳鐵氧體材料成為含錳礦物高效清潔利用的一種重要途徑和方法。錳在自然界中分布較廣，含錳礦物的種類也較多，其中最重要、具有開發(fā)價(jià)值的含錳礦物主要是軟錳礦和硬錳礦，另外還有水錳礦、黑錳礦、菱錳礦等。由于不同種類的含錳礦物在成分和礦相上各具特點(diǎn)，因此，利用含錳礦物制備鐵氧體材料所用的方法和工藝是不同的。利用含錳礦物制備鐵氧體材料的研究相對(duì)較早，M.M. Rashad[15]和Y.M.Z. Ahmed[16]分別采用酸浸-共沉淀和固相燒結(jié)法利用低品位錳礦中的金屬元素合成了錳鐵氧體材料，其飽和磁化強(qiáng)度Ms值分別達(dá)到27.2和62.0 A·m2/kg，開啟了含錳礦物協(xié)同利用制備鐵氧體材料的研究。

大洋錳結(jié)核又稱鐵錳結(jié)核，是一種典型多金屬共伴生礦產(chǎn)資源，除含有錳、鐵外，還含有銅、鈷、鎳等重要的金屬元素。錳結(jié)核具有多孔疏松的結(jié)構(gòu)，且化學(xué)成分與錳鐵氧體的成分相似，具備合成錳鐵氧體的條件。韓沉花等[17-18]在助熔劑NaOH混合作用下，采用固相煅燒法進(jìn)行了大洋錳結(jié)核合成軟磁鐵氧體材料的研究。結(jié)果表明：助熔劑能夠有效地抑制方錳礦的生成，促進(jìn)錳鐵氧體的形成，且合成的鐵氧體材料具有高的磁化率，其飽和磁化強(qiáng)度為8.3×10-3A·m2/kg。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步進(jìn)行了La摻雜對(duì)錳鐵氧體材料結(jié)構(gòu)和性能影響規(guī)律的研究，隨著La摻雜量的增加，錳鐵氧體由八面體轉(zhuǎn)變成立方體，且適量的La摻雜(x=0.03)能改善錳鐵氧體的磁性能。

菱錳礦是的錳的碳酸鹽礦物，常含有鐵、鈣、鋅等金屬元素，可以采用直接酸浸浸出礦中的金屬元素。唐朝波等[19]開展了以菱錳礦和鋼鐵廠高爐煙塵為原料，采用硫酸浸出、水解除雜、共沉淀、煅燒工藝制取錳鋅鐵氧體所用錳鋅二元前驅(qū)體的研究。在優(yōu)化的浸出條件下，錳和鋅的浸出率分別可達(dá)99%和90%，經(jīng)后續(xù)系列的除雜工藝得到了符合中檔錳鋅鐵氧體要求的錳鋅二元粉體，其中鈣、鎂和硅的含量分別控制在0.033%，0.077%和0.010%。卿富安[20]以菱錳礦、鈦白副產(chǎn)綠礬和工業(yè)硫酸鋅為原料，采用硫酸浸出-回轉(zhuǎn)共沉淀法合成了錳鋅鐵氧體，該方法合成的粉體成分均勻，顆粒細(xì)小，尖晶石型晶體結(jié)構(gòu)完好。由于TiO2和V2O5等金屬氧化物的合理摻入，錳鋅鐵氧體材料的磁導(dǎo)率得到了提高和改善。

軟錳礦是一種重要的含錳礦物，其中錳主要MnO2形式存在，因此不能直接通過酸浸生成可溶性鹽，必須采用焙燒還原法或者濕法還原法先將錳還原成二價(jià)錳才能溶出。針對(duì)軟錳礦的成分、礦相特點(diǎn)，楊新科等[21]在添加閃鋅礦和硫鐵礦還原性礦的前提下，采用酸浸-除雜-共沉淀法利用軟錳礦合成了結(jié)晶良好的尖晶石型錳鋅鐵氧體，平均粒徑約50 nm。張曉君等[22]提出了濕法還原浸出-還原除雜-共沉淀制備錳鋅鐵氧體前驅(qū)體的技術(shù)路線。首先以鐵粉為還原劑、硫酸為浸出劑，將軟錳礦中錳溶出，在優(yōu)化的條件下，錳的溶出率可達(dá)98.4%；然后在除雜凈化的基礎(chǔ)上，以碳酸氫銨和氨水作為沉淀劑，硬脂酸鋅作為表面活性劑，采用共沉淀法合成了錳鋅鐵氧體(如圖1)，其飽和磁化強(qiáng)度Ms達(dá)60.5 A·m2/kg，與純硫酸鹽合成的鐵氧體的Ms值相當(dāng)。

圖1 采用還原浸出-還原除雜-共沉淀從軟錳礦合成錳鋅鐵氧體XRD圖譜和磁滯回線圖Fig 1 XRD patterns and hysteresis loop diagram of Mn-Zn ferrite synthesized from pyrolusite by reduction leaching-reduced impurity removal-coprecipitationmethod

鐵錳礦中鐵和錳主要是以Fe2O3和Mn2O3形式存在，因此也不能直接利用來合成鐵氧體材料。針對(duì)鐵錳礦的礦相特點(diǎn)，Gao等[23-24]采用選擇性還原-磁選-氧化焙燒聯(lián)合法合成了錳鐵氧體。首先在還原氣氛的條件下，將Fe2O3和Mn2O3部分還原生成FexMn1-xO中間體，然后在氧化氣氛下，中間體經(jīng)焙燒生成尖晶石型MnxFe3-xO4，在1 100 ℃下煅燒得到的鐵氧體材料的飽和磁化強(qiáng)度達(dá)到73.6 A·m2/kg。采用選擇性還原-氧化焙燒法利用鐵錳礦合成錳鐵氧體的反應(yīng)機(jī)理如圖2所示，當(dāng)反應(yīng)溫度在950 ℃以下和1 000 ℃以上時(shí)，反應(yīng)將分別按方程式(1)和(2)進(jìn)行。

MnyFe1-yO(0≤y≤1)+O2→MnxFe3-xO4(1

(1)

MnyFe1-yO(0≤y≤1)+O2→MnFe2O4(x=2)

(2)

Zhang等[25]采用氧化焙燒-球磨-磁選-納米球磨法綜合利用鐵錳礦中的金屬元素合成了錳鐵氧體納米顆粒(如圖3)，用于CO2的催化分解。該方法制備的錳鐵氧體納米材料純度達(dá)到99.7%，平均粒徑為56.3 nm，比表面約124.5 m2·g-1，且CO2的催化分解循環(huán)性能良好，循環(huán)使用100次分解效率依舊保持在70%以上。

圖2 采用選擇性還原-氧化焙燒從鐵錳礦合成錳鐵氧體的反應(yīng)機(jī)理示意圖Fig 2 Schematic diagram of the reaction mechanism for the synthesis of manganese ferrite from ferruginous manganese ores using selective reduction-oxidation roastingmethod

圖3 采用氧化焙燒-球磨-磁選-納米球磨法綜合利用鐵錳礦合成錳鐵氧體的工藝流程圖Fig 3 Flowsheet of synthesis of manganese ferrite from ferromanganese oresusing oxidizing roasting-ball milling-magnetic separation-nano ball milling method

2.2 紅土鎳礦

紅土鎳礦是一種典型的多金屬共伴生礦，不僅含有鎳、鈷、錳、鐵，還含有鎂、鋁等金屬元素。如表2所示，根據(jù)其成分、礦相的特點(diǎn)，具有開發(fā)價(jià)值的紅土鎳礦又可以分為褐鐵礦型、過渡層型和腐泥土型，褐鐵礦型和腐泥土型紅土鎳礦分別具有高鐵低鎂和低鐵高鎂的特點(diǎn)[26]。由于紅土鎳礦具有稀、伴、細(xì)特征，傳統(tǒng)的提金屬工藝復(fù)雜、冗長，且金屬的綜合回收率不高。從紅土鎳礦的化學(xué)成分可以看出，鎳、鈷、錳、鎂、鐵均是合成鐵氧體的重要原料，且褐鐵礦型和腐泥土型紅土鎳礦的成分特點(diǎn)為鐵氧體的成分調(diào)控提供了條件，因此，協(xié)同利用紅土鎳礦中的金屬元素合成鐵氧體材料是可行的。

針對(duì)紅土鎳礦的成分、礦相特點(diǎn)，高建明等[27-30]提出了鹽酸常壓浸出-共沉淀材料一體化合成尖晶石型鐵氧體材料的技術(shù)策略，實(shí)現(xiàn)了褐鐵礦型和腐泥土型紅土鎳礦中多金屬協(xié)同利用。通過褐鐵礦型和腐泥土型紅土鎳礦的復(fù)配和浸出過程條件的控制來滿足合成尖晶石型鐵氧體的化學(xué)計(jì)量比，然后采用焙燒轉(zhuǎn)化法實(shí)現(xiàn)鐵氧體礦相轉(zhuǎn)化。如圖4所示，系統(tǒng)研究了紅土鎳礦中金屬元素在鹽酸浸出過程的溶出行為及共沉淀過程金屬離子的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，在優(yōu)化的浸出條件下，紅土鎳礦中鎳、鐵的溶出率可達(dá)90%以上，鈷、錳的溶出率在85%左右，通過調(diào)節(jié)共沉淀過程的pH值能實(shí)現(xiàn)浸出液中鋁、鉻和鎳、鈷、錳、鎂、鐵的分離；進(jìn)一步研究了褐鐵礦型和腐泥土型紅土鎳礦的復(fù)配質(zhì)量比和煅燒過程條件對(duì)于樣品物相和結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律，鐵氧體的純度和結(jié)晶程度與金屬元素的溶出、沉淀行為和煅燒溫度密切相關(guān)，當(dāng)復(fù)配礦比為7∶3 g·g-1，煅燒溫度和時(shí)間為1 000 ℃和2 h時(shí)，能合成了單一尖晶石型多金屬共摻雜鐵氧體相，結(jié)晶程度良好，表現(xiàn)出典型的亞鐵磁性能，飽和磁化強(qiáng)度Ms值達(dá)到29.6 A·m2/kg，在此基礎(chǔ)上，通過Zn摻雜磁性能得到了改善，當(dāng)Zn摻雜量為0.4時(shí)，Ms值可達(dá)55.6 A·m2/kg，而矯頑力Hc值為3 184 A/m。

表2 褐鐵礦型、過渡層和腐泥土型紅土鎳礦的化學(xué)和礦相組成

為了避免在酸浸和共沉淀過程由于中和造成酸堿消耗量大的問題，郭敏等[31-32]提出了紅土鎳礦堿熔預(yù)處理-固相燒結(jié)合成尖晶石型鐵氧體材料的技術(shù)路線。通過預(yù)處理去除紅土鎳礦中硅、鋁、鉻雜質(zhì)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)蛇紋石礦相向氫氧化鎂的轉(zhuǎn)化，然后通過預(yù)處理紅土鎳礦的復(fù)配和煅燒過程條件的控制達(dá)到尖晶石型鐵氧體礦相轉(zhuǎn)化的目標(biāo)(如圖5)。通過研究不同SiO2雜質(zhì)含量對(duì)鐵氧體材料結(jié)構(gòu)和性能的影響，揭示了SiO2雜質(zhì)的影響機(jī)理機(jī)制。由于在晶界處聚集了第二固相顆粒，且在晶界處出現(xiàn)了含硅物質(zhì)的隔離層，阻礙了晶粒的長大，導(dǎo)致磁性粒子的各向異性能減小，從而使矯頑力減小。

該技術(shù)策略以褐鐵礦型和腐泥土型紅土鎳礦為原料，采用溫和的浸出方式和簡(jiǎn)單的工藝路線實(shí)現(xiàn)了紅土鎳礦中多種金屬元素的協(xié)同利用，同時(shí)還合成了磁性能良好的尖晶石型鐵氧體材料。與傳統(tǒng)的金屬提取工藝相比，既避免了酸浸出液繁瑣冗長、復(fù)雜的凈化、提純、分離過程，又能綜合利用鐵、鎂等資源，解決了紅土鎳礦利用過程資源浪費(fèi)問題，為紅土鎳礦的高效清潔利用提供了新途徑。

圖4 采用鹽酸常壓浸出-共沉淀法綜合利用腐泥土型和褐鐵礦型紅土鎳礦中有價(jià)金屬合成尖晶石型鐵氧體材料及其磁性能Fig 4 Comprehensive utilization of valuable metals in saprolite and limonite laterite ore for synthesis of spinel ferrite using hydrochloric leaching at atmospheric pressure-coprecipitation process and the magnetic properties

基于以上思路，韓星等[33-36]進(jìn)一步研究了以紅土鎳礦為原料，采用酸浸-水熱法合成多金屬共摻雜鐵氧體過程中的礦相轉(zhuǎn)化機(jī)理和調(diào)控機(jī)制，如圖6所示，水熱所得產(chǎn)物主要是層狀雙金屬氫氧化物和尖晶石型MgFe2O4復(fù)合物，經(jīng)300 ℃煅燒可以生成MgFe2O4，且隨著煅燒溫度的升高，產(chǎn)物結(jié)晶度提高，粒徑尺寸變大。將紅土鎳礦基多金屬共摻雜鐵氧體材料用于異相Fenton催化劑和異相光-Fenton催化劑材料，表現(xiàn)出良好的染料降解性能和循環(huán)使用性能。

圖5 采用堿熔預(yù)處理-固相燒結(jié)法綜合利用腐泥土型和褐鐵礦型紅土鎳礦中有價(jià)金屬合成軟磁鐵氧體材料及其在不同礦比和SiO2雜質(zhì)條件下合成鐵氧體材料的磁性能Fig 5 Synthesis of spinel ferrite soft materials using alkali fusion pretreatment-solid phase reaction method from saprolite and limonite laterite ore and their magnetic properties of as-prepared spinel ferrites with different mass ratios and SiO2 contents

圖6 采用酸浸-水熱法從紅土鎳礦合成鐵氧體過程的礦相轉(zhuǎn)化與RhB異相Fenton催化性能Fig 6 Phase transformation duringferrite synthesis processfrom nickeliferouslaterite ore by acid leaching-hydrothermal method and the catalytic activity of ferrite as heterogeneous Fenton catalysts for the degradation of RhB

2.3 其它多金屬共伴生礦

目前共伴生礦產(chǎn)資源協(xié)同利用合成鐵氧體材料的研究主要集中在含錳礦物和紅土鎳礦方面，除此以外，也有學(xué)者進(jìn)行了綜合利用菱鎂礦、天青石礦、碳酸鋇礦等資源中金屬元素合成鐵氧體材料的研究。

菱鎂礦是一種以碳酸鎂為主要礦相的礦物，常有鐵、錳替代鎂，一般含鐵量不高。Y.M.Z. Ahmed等[37]采用固相燒結(jié)法進(jìn)行了利用埃及菱鎂礦和軋鋼廢氧化鐵皮合成高密度鐵酸鎂(MgFe2O4)材料的研究。MgFe2O4材料的密度、磁性能與煅燒溫度、氧化鐵皮的添加量直接相關(guān)。當(dāng)質(zhì)量比為2∶3的菱鎂礦和氧化鐵皮混合物在1 500 ℃下煅燒2 h時(shí)，得到的鐵氧體材料氣孔率最低(6%)，飽和磁化強(qiáng)度Ms值最大，可達(dá)31.9 A·m2/kg，接近于塊狀MgFe2O4材料的Ms值33.4 A·m2/kg。

天青石礦是一種鍶的無水硫酸鹽礦物，常伴生鐵、鋇和鈣。M.M. Hessien等[38]采用鹽酸酸溶對(duì)天青石礦中Ca等可溶性雜質(zhì)進(jìn)行去除，然后采用還原溶出-共沉淀法在添加FeCl3的基礎(chǔ)上進(jìn)行了鍶鐵氧體硬磁材料的合成。Fe3+與Sr2+的摩爾比影響SrFe12O19材料的物相，當(dāng)摩爾比為8.57和8.00時(shí)，生成了單一的SrFe12O19相。當(dāng)Fe3+與Sr2+的摩爾比為8.57，煅燒溫度和時(shí)間分別為1 000 ℃和2 h，合成的SrFe12O19材料飽和磁化強(qiáng)度Ms值為74.1 A·m2/kg，而矯頑力可達(dá)160 075.6～243 098.4 A/m。

趙揚(yáng)等[39]以重慶市城口縣碳酸鋇礦和碳酸錳礦為原料，在FeCl3試劑添加的基礎(chǔ)上采用化學(xué)共沉淀法合成了錳鋇鐵氧體(MnxBaFe12-xO19)硬磁材料。煅燒溫度和時(shí)間對(duì)鐵氧體材料的物相組成、形貌和性能有重要的影響，當(dāng)沉淀pH值為9.0，煅燒溫度和時(shí)間分別控制在1000 ℃和2 h時(shí)，材料的結(jié)晶度高，飽和磁化強(qiáng)度Ms值為40.5 A·m2/kg，最大矯頑力Hc值可達(dá)358 010.8 A/m。

3 結(jié) 語

我國金屬礦產(chǎn)資源豐富，但單一礦床少，大部分金屬礦產(chǎn)資源存在共生、伴生特點(diǎn)。協(xié)同利用多金屬共伴生礦產(chǎn)資源合成鐵氧體材料成為其清潔高效利用的重要方法之一，不僅能避免由于相似元素分離困難造成的復(fù)雜冗長工藝，還能通過金屬元素的協(xié)同作用合成電磁性能優(yōu)良的鐵氧體材料，實(shí)現(xiàn)多金屬共伴生礦多組元多相分離提純-材料合成一體化的技術(shù)策略。對(duì)于共伴生礦礦相調(diào)控合成鐵氧體材料的研究已開展多年，但由于缺乏原料-工藝路線-鐵氧體材料結(jié)構(gòu)與性能之間關(guān)系的構(gòu)建，還需要加強(qiáng)以下幾方面的研究：

(1)多金屬共伴生礦組分復(fù)配。利用單一的多金屬共伴生礦難以滿足合成性能優(yōu)良鐵氧體材料化學(xué)成分的要求，考慮到我國共伴生礦產(chǎn)資源的特點(diǎn)，將不同的共伴生礦進(jìn)行復(fù)配，不僅能提高共伴生礦的綜合利用率，還能通過多金屬協(xié)同作用提高和改善鐵氧體材料的性能。因此，探究如何進(jìn)行多金屬共伴生礦產(chǎn)資源的復(fù)配以及多金屬協(xié)同作用機(jī)理機(jī)制是礦產(chǎn)資源高效清潔利用的關(guān)鍵問題之一。

(2)簡(jiǎn)化工藝路線，降低成本。利用共伴生礦產(chǎn)資源合成鐵氧體材料在一定程度上避免了由于相似元素分離導(dǎo)致的復(fù)雜冗長工藝，但共伴生礦產(chǎn)資源往往較難處理，如何進(jìn)一步簡(jiǎn)化多組元多相分離-材料一體化合成鐵氧體材料的技術(shù)路線，從而降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)是需要考慮的另外一個(gè)問題。

(3)提高鐵氧體材料的性能，拓展應(yīng)用領(lǐng)域。多金屬共伴生礦產(chǎn)資源協(xié)同利用合成鐵氧體材料從理論上是可行的，但由于共伴生礦產(chǎn)資源成分、礦相復(fù)雜，與純物質(zhì)合成的鐵氧體材料相比，多金屬共伴生礦產(chǎn)資源合成的鐵氧體材料的結(jié)構(gòu)、性能不穩(wěn)定，因此，需進(jìn)一步提高和改善鐵氧體材料性能，拓展應(yīng)用領(lǐng)域，真正實(shí)現(xiàn)共伴生礦產(chǎn)資源的高值利用。

(4)揭示礦相調(diào)控機(jī)制，闡明多金屬影響機(jī)理機(jī)制。針對(duì)共伴生礦產(chǎn)資源成分、礦相的特點(diǎn)，需進(jìn)一步揭示多金屬共伴生礦在合成鐵氧體材料過程的礦相轉(zhuǎn)化規(guī)律與定向調(diào)控機(jī)制，明晰金屬元素的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律與微觀影響機(jī)理及調(diào)控機(jī)制，構(gòu)建共伴生礦產(chǎn)資源、技術(shù)策略與鐵氧體材料結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系，為共伴生礦產(chǎn)資源的清潔高效利用提供理論基礎(chǔ)。