CN106745318B - 一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法 - Google Patents

一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106745318B
CN106745318B CN201611063342.3A CN201611063342A CN106745318B CN 106745318 B CN106745318 B CN 106745318B CN 201611063342 A CN201611063342 A CN 201611063342A CN 106745318 B CN106745318 B CN 106745318B
Authority
CN
China
Prior art keywords
iron vitriol
vitriol slag
slag
reaction
ferroferric oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201611063342.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106745318A (zh
Inventor
陈国宝
朱张甫
秦勇
赵竹青
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northeastern University China
Original Assignee
Northeastern University China
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northeastern University China filed Critical Northeastern University China
Priority to CN201611063342.3A priority Critical patent/CN106745318B/zh
Publication of CN106745318A publication Critical patent/CN106745318A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106745318B publication Critical patent/CN106745318B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G49/00—Compounds of iron
    • C01G49/02—Oxides; Hydroxides
    • C01G49/08—Ferroso-ferric oxide (Fe3O4)
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2002/00—Crystal-structural characteristics
    • C01P2002/70—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data
    • C01P2002/72—Crystal-structural characteristics defined by measured X-ray, neutron or electron diffraction data by d-values or two theta-values, e.g. as X-ray diagram
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/42—Magnetic properties
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
    • C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
    • C01P2006/80—Compositional purity

Abstract

本发明属于湿法冶金综合回收技术领域，具体涉及一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法。本发明以铁矾渣为原料，铁矾渣在中性或碱性氧压条件下转变为高价铁产物，高价铁产物在还原剂的作用下被还原，得到高纯度的四氧化三铁。本发明能够规模化利用铁矾渣，实现变废为宝；克服了现有工艺制备磁性四氧化三铁材料工序繁多、工作量大的问题；提高了产品的纯度。

Description

一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法
技术领域
本发明属于湿法冶金综合回收技术领域，具体涉及一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法。
背景技术
铁矾法是湿法炼锌工艺中广泛运用的沉铁方法，其过程简单，铁矾是晶体，易于浓缩、过滤和洗涤，过滤速度较快，随渣损失的锌低。由于铁矾渣中含铁量少，一方面很难达到炼铁工业的要求；另一方面杂质元素Zn、Cu、Cd、Pb、Sn、As、Sb等的含量比较高，并且其中含有的少量的如Au、Ag等贵金属。数量庞大的铁矾废渣如若不采取适当措施加以处理和有效利用，不但占用土地资源、浪费矿产资源，最重要的是有害组分的缓慢溶出对环境造成很大的污染。
目前，铁矾渣的处理主要集中于无害化固定处理和回收有价金属两方面。铁矾渣的处理技术可分为高温烧结法、还原焙烧－磁选法、焙烧－浸出法和溶剂浸出法等，铁矾渣中的铁资源分别以硅酸盐、铁酸盐或Fe2O3等形态在炼铁、微晶玻璃、陶瓷材料、颜料或建材等领域得到增值利用，而重金属元素则得到有效回收或固化处理。但由于现有工艺存在流程长、成本高等问题，这些工艺都未推广应用。因此，如何经济有效地处理数量庞大的铁矾渣，仍然是当今有色冶金工业面临的重要环保课题。
磁性四氧化三铁是具有磁性的黑色晶体，属于立方晶系，近年来因其具有独特的物理化学性质而被广泛应用于磁存储、磁记录、磁流体材料、纳米磁性药物、电波吸收材料等诸多领域。对于磁性Fe3O4的制备由于铁源的不同而有不同的制备方法，现有的合成工艺往往不易大规模生产，反应物的单程转化率低，合成工序复杂且成本造价高等。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法，
目的是解决目前国内铁矾渣处理困难以及磁性四氧化三铁现有生产工艺复杂且成本高的难题，本发明以铁矾渣为原料，制备过程简单，生产的产品纯度大，既能充分地利用大量的铁矾废渣，减少其排放，又能实现磁性四氧化三铁的低成本工业化生产。
实现本发明目的的技术方案按照以下步骤进行：
（1）向铁钒渣中加入溶剂，溶剂与铁矾渣的质量比为5:1~50:1，搅拌10~30 min后，调节体系的pH值至7~14；
（2）在铁矾渣-溶剂体系中加入还原剂，还原剂与铁矾渣的质量比为0.5:1~10:1，混合均匀，得到前驱物体系；
（3）将步骤（2）中得到的前驱物体系转入高压反应釜中，控制反应气氛，设定反应温度为120~260 ℃，反应时间为3~10 h，反应后采用蒸馏水或无水乙醇洗涤，进行磁性分离，倒掉上清液，重复3~6次，获得反应产物；
（4）将步骤（3）获得的反应产物在空气中干燥，乙醇挥发，再用真空干燥箱在65 ℃下干燥10 h，放入研钵中研磨，得到黑色四氧化三铁粉体。
其中，所述的溶剂是水、乙醇和乙二醇中的一种或两种。
所述的还原剂为甲醇、甲醛、甲酸、水合肼、葡萄糖和草酸中的一种或两种。
所述的反应气氛为含氧气氛，如空气或纯氧。
与现有技术相比，本发明的特点和有益效果是：
本发明的技术原理在于铁矾渣在中性或碱性氧压条件下转变为高价铁产物，高价铁产物在还原剂的作用下被还原，由于整个反应都在高压条件下进行，因此反应形成四氧化三铁的速度快，容易得到纯净的产品。
本发明的有益效果在于，能够规模化利用铁矾渣，实现变废为宝；克服了现有工艺制备磁性四氧化三铁材料工序繁多、工作量大的问题；提高了产品的纯度。
附图说明
图1是反应前后的铁钒渣和反应产物四氧化三铁的XRD图谱对比；
图2 是本发明生成的四氧化三铁的磁吸附现象。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例中的铁矾渣来自湿法炼锌过程中用黄钠铁矾除铁法产生的黄钠铁矾渣，其中含铁重量百分比为29.53%。
实施例1
本实施例的采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法，按照以下步骤进行：
（1）向铁钒渣中加入溶剂水，溶剂水与铁矾渣的质量比为20:1，搅拌30 min后，调节体系的pH值至14；
（2）在铁矾渣-溶剂体系中加入还原剂水合肼，还原剂与铁矾渣的质量比为5:1，混合均匀，得到前驱物体系；
（3）将步骤（2）中得到的前驱物体系转入高压反应釜中，控制反应气氛为空气气氛，设定反应温度为220 ℃，反应时间为10 h，反应后采用蒸馏水洗涤，进行磁性分离，倒掉上清液，重复3次，获得反应产物；
（4）将步骤（3）获得的反应产物在空气中干燥，乙醇挥发，再用真空干燥箱在65 ℃下干燥10 h，放入研钵中研磨，得到黑色四氧化三铁粉体。
反应前后铁钒渣及产物四氧化三铁的XRD图谱见附图1，生成的四氧化三铁颗粒的磁吸附现象如附图2所示，经检测产品纯度达到99%。
实施例2
本实施例的采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法，按照以下步骤进行：
（1）向铁钒渣中加入溶剂乙二醇，溶剂乙二醇与铁矾渣的质量比为50:1，搅拌10min后，调节体系的pH值至7；
（2）在铁矾渣-溶剂体系中加入还原剂甲醛，还原剂与铁矾渣的质量比为0.5:1，混合均匀，得到前驱物体系；
（3）将步骤（2）中得到的前驱物体系转入高压反应釜中，控制反应气氛为纯氧气氛，设定反应温度为260 ℃，反应时间为3 h，反应后采用蒸馏水洗涤，进行磁性分离，倒掉上清液，重复6次，获得反应产物；
（4）将步骤（3）获得的反应产物在空气中干燥，乙醇挥发，再用真空干燥箱在65 ℃下干燥10 h，放入研钵中研磨，得到黑色四氧化三铁粉体，产品纯度达到96%。
实施例3
本实施例的采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法，按照以下步骤进行：
（1）向铁钒渣中加入溶剂乙醇，溶剂乙醇与铁矾渣的质量比为20:1，搅拌20 min后，调节体系的pH值至12；
（2）在铁矾渣-溶剂体系中加入还原剂甲醇和甲醛，甲醇与甲醛的体积比为1:1，还原剂与铁矾渣的质量比为6:1，混合均匀，得到前驱物体系；
（3）将步骤（2）中得到的前驱物体系转入高压反应釜中，控制反应气氛为纯氧气氛，设定反应温度为200 ℃，反应时间为6 h，反应后采用蒸馏水洗涤，进行磁性分离，倒掉上清液，重复4次，获得反应产物；
（4）将步骤（3）获得的反应产物在空气中干燥，乙醇挥发，再用真空干燥箱在65 ℃下干燥10 h，放入研钵中研磨，得到黑色四氧化三铁粉体，产品纯度达到97%。
实施例4
本实施例的采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法，按照以下步骤进行：
（1）向铁钒渣中加入溶剂乙二醇水溶液，乙二醇水溶液中乙二醇质量浓度为60%，乙二醇水溶液与铁矾渣的质量比为40:1，搅拌30 min后，调节体系的pH值至13；
（2）在铁矾渣-溶剂体系中加入还原剂草酸，还原剂与铁矾渣的质量比为5:1，混合均匀，得到前驱物体系；
（3）将步骤（2）中得到的前驱物体系转入高压反应釜中，控制反应气氛为纯氧气氛，设定反应温度为160 ℃，反应时间为8 h，反应后采用蒸馏水洗涤，进行磁性分离，倒掉上清液，重复5次，获得反应产物；
（4）将步骤（3）获得的反应产物在空气中干燥，乙醇挥发，再用真空干燥箱在65 ℃下干燥10 h，放入研钵中研磨，得到黑色四氧化三铁粉体，产品纯度达到97%。
实施例5
本实施例的采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法，按照以下步骤进行：
（1）向铁钒渣中加入溶剂乙醇水溶液，乙醇水溶液中乙醇质量浓度为30%，乙醇水溶液与铁矾渣的质量比为35:1，搅拌20 min后，调节体系的pH值至10；
（2）在铁矾渣-溶剂体系中加入还原剂葡萄糖与水合肼混合液，葡萄糖与水合肼的质量比例为3:7，还原剂与铁矾渣的质量比为4:1，混合均匀，得到前驱物体系；
（3）将步骤（2）中得到的前驱物体系转入高压反应釜中，控制反应气氛为纯氧气氛，设定反应温度为180 ℃，反应时间为5 h，反应后采用蒸馏水洗涤，进行磁性分离，倒掉上清液，重复6次，获得反应产物；
（4）将步骤（3）获得的反应产物在空气中干燥，乙醇挥发，再用真空干燥箱在65 ℃下干燥10 h，放入研钵中研磨，得到黑色四氧化三铁粉体，产品纯度达到97%。

Claims (2)

1.一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法，其特征在于按照以下步骤进行：
（1）向铁钒渣中加入溶剂，溶剂与铁矾渣的质量比为5:1~50:1，搅拌10~30 min后，调节体系的pH值至7~14；
（2）在铁矾渣-溶剂体系中加入还原剂，还原剂与铁矾渣的质量比为0.5:1~10:1，混合均匀，得到前驱物体系；所述的还原剂为甲醇、甲醛、甲酸、水合肼、葡萄糖和草酸中的一种或两种；
（3）将步骤（2）中得到的前驱物体系转入高压反应釜中，控制反应气氛，设定反应温度为120~260 ℃，反应时间为3~10 h，反应后采用蒸馏水或无水乙醇洗涤，进行磁性分离，倒掉上清液，重复3~6次，获得反应产物；所述的反应气氛为含氧气氛，所述含氧气氛为空气或纯氧；
（4）将步骤（3）获得的反应产物在空气中干燥，乙醇挥发，再用真空干燥箱在65 ℃下干燥10 h，放入研钵中研磨，得到黑色四氧化三铁粉体。
2.根据权利要求1所述的一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法，其特征在于所述的溶剂是水、乙醇和乙二醇中的一种或两种。
CN201611063342.3A 2016-11-28 2016-11-28 一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法 Active CN106745318B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611063342.3A CN106745318B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611063342.3A CN106745318B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106745318A CN106745318A (zh) 2017-05-31
CN106745318B true CN106745318B (zh) 2018-05-04

Family

ID=58904508

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611063342.3A Active CN106745318B (zh) 2016-11-28 2016-11-28 一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106745318B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107200340A (zh) * 2017-07-12 2017-09-26 长沙紫宸科技开发有限公司 一种氧化铝生产碱肼联合还原溶出方法
CN107385197B (zh) * 2017-07-17 2019-02-26 长沙紫宸科技开发有限公司 一种赤泥的资源化利用方法
CN108002447A (zh) * 2017-12-19 2018-05-08 东北大学 一种由钛白废酸制备磁性四氧化三铁的方法
CN109957656A (zh) * 2019-05-21 2019-07-02 安徽铜冠有色金属（池州）有限责任公司 一种湿法炼锌铁矾渣资源化并回收稀散贵金属的工艺

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5946891B2 (ja) * 1980-08-23 1984-11-15 工業技術院長 鉄鉱滓より磁鉄鉱の製造方法
CN101323466A (zh) * 2008-06-24 2008-12-17 杭州师范大学 纳米四氧化三铁的制备方法
CN102153150B (zh) * 2011-04-29 2012-11-28 中国科学院合肥物质科学研究院 一种微纳结构四氧化三铁空心球及其制备方法
CN102633307A (zh) * 2012-04-19 2012-08-15 上海交通大学 一种水热制备单分散空心磁性纳米粒子的方法
CN102718267B (zh) * 2012-07-18 2013-11-20 广西大学 一种利用黄铵铁矾渣制氧化铁黑的方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106745318A (zh) 2017-05-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106745318B (zh) 一种采用铁矾渣一步合成磁性四氧化三铁的方法
CN103194603B (zh) 高纯五氧化二钒的制备方法
CN102603000B (zh) 一种以偏钒酸铵为原料制备高纯五氧化二钒的工艺
CN101293754B (zh) 一种用微硅粉制备钛白复合材料的方法
CN102616824B (zh) 一种超微细高白度活性重晶石粉体的制备方法
CN103088205B (zh) 氧化铍生产工艺
CN101914678B (zh) 一种由钼精矿生产工业氧化钼的方法
CN108002423A (zh) 一种超声波和微波协同制备纳米氧化锌的方法
CN109554549A (zh) 高温高压浸出回收钕铁硼废料中稀土的方法
CN103531363B (zh) 染料敏化太阳能电池纳米TiO2膜光阳极用浆料的制备方法
CN101624650A (zh) 一种含钒石煤微波辐照—酸浸提钒工艺
CN102614885B (zh) 一种回收处理有机硅废触体制备复合铜催化剂的方法
CN103031443A (zh) 一种赤泥脱碱并回收铝和铁的方法
CN103074500A (zh) 一种用含银废催化剂生产高纯银粉的方法
CN107140671B (zh) 一种纳米碳酸钙粉体及其制备方法
CN109437217A (zh) 一种赤泥处理及氧化铝生产的方法
CN105502426A (zh) 用强碱焙烧法提取温石棉尾矿中氧化硅制备水玻璃的方法
CN100469699C (zh) 一种处理氧化铝粉体的方法
CN104628020A (zh) 一种以粉煤灰和可循环铵盐为原料生产冶金级氧化铝的方法
CN1032585C (zh) 特种二氧化钛超细粉体的制造方法
CN103834814A (zh) 一种以铜镍渣制备氧化铁红的方法
CN108950181A (zh) 一种氧化铍的制备工艺
CN103441315B (zh) 一种以废旧锌锰电池生物淋滤液为原料制备锰锌铁氧软磁体的方法
CN102092766B (zh) 一种超细氧化镧粉体的制备方法
CN111847518A (zh) 一种硅锰渣的高效回收利用方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant