一種提取利用錫尾礦中的鐵製備納米磁性Fe的製作方法
2023-06-04 14:20:01 1
專利名稱：一種提取利用錫尾礦中的鐵製備納米磁性Fe的製作方法
技術領域：
本發明屬於礦山尾礦綜合利用及納米磁性材料製備技術領域，特別是提供了一種提取礦山尾礦富含的鐵元素並用以製備納米磁性Fe3O4顆粒的方法。製備出的Fe3O4顆粒粒徑均勻細小並且具有超順磁性。
背景技術：
礦產資源是一種不可再生資源，隨著社會發展對礦產資源不斷增長的需要和人們對礦產資源的不斷開發，礦產資源日益枯竭。同時，礦產資源開發過程中對環境造成的危害，使人們認識到保護資源、保護環境以及利用對社會經濟可持續發展的重要意義。大量事實表明，礦山尾礦作為一種二次資源，無論從社會發展的需要，還是從環境保護方面來說，都必須加以綜合利用。
鐵元素是600多種礦物的主要組成元素，大多數尾礦中均含有大量的鐵元素，可以考慮對其進行提取分離，加以利用，用於製備納米磁性Fe3O4顆粒。
納米磁性Fe3O4粉末在磁、催化、生物等方面具有優異性能，如高飽和磁化強度、超順磁性，優異的表面活性等，是製備磁性流體材料、生物醫用材料、氣溼敏材料、吸波材料、磁性顏料等的重要材料，也是製備γ-Fe2O3等重要磁記錄材料的中間體，是目前納米材料領域和功能材料領域的一個研究熱點。目前，納米級Fe3O4磁性顆粒製備方法主要分為溼法和幹法，幹法主要是採用機械球磨法，溼法通常是以鐵的氯化物和矽酸鹽為前驅體採用水熱法、微乳液法、氧化法、化學共沉澱法等工藝製備。但採用尾礦中分離提取的鐵製備納米磁性材料，目前還屬空白。
發明內容
本發明的目的在於提供一種提取利用礦山尾礦中富含的鐵元素，並用以製備納米磁性材料的方法。
本發明以廣西大廠地區採集的錫多金屬硫化礦尾礦為主要原料，採用溼法冶金工藝提取分離其中的鐵元素，再以其為原料採用還原-化學共沉澱法製備得到納米磁性Fe3O4顆粒，在提取過程中通過控制水解溫度、陳化、二次沉澱等工藝參數，得到純度較高的氫氧化鐵沉澱，在納米顆粒製備過程中，通過採用表面活性劑進行表面包覆，控制熟化時間，攪拌方式等工藝，可製得粒徑小於10nm的納米Fe3O4顆粒。
工藝步驟如下1、本發明所涉及的錫尾礦，取自廣西南丹縣大廠礦區，其中主要含有Fe、Ca、Si、S、Mg、Al、Zn等元素；2、將尾礦烘乾、破碎、過0.074mm篩，球磨10-12h以便混合均勻；
3、尾礦中加入濃鹽酸進行酸性浸出，加以攪拌，待不再有氣泡冒出時過濾；4、酸性浸出液中加入雙氧水進行預處理，使溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+，將預處理後的酸浸液加熱到一定溫度，加入氨水調節溶液pH至3.0-3.5，使溶液中僅Fe3+沉澱，沉澱生成後立即過濾，並進行二次沉澱，得到純度90-95％的沉澱；5、沉澱洗滌後加酸溶解，並加入計量的NaHSO3為還原劑，得到濃度比為1.75-1.85∶1的Fe2+和Fe3+混合溶液；6、配製3-4mol/L的NaOH溶液，其中加入計量的十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，在超聲波和機械攪拌的條件下，將鐵離子混合溶液滴加入鹼液中，得到墨黑色Fe3O4顆粒。產物離心分離，洗滌數次後真空乾燥，研磨後得到納米級Fe3O4粉末。
本發明有如下優點1、原料主要為礦山尾礦，來源廣泛，且成本低廉，能夠很好的促進尾礦的綜合利用，並且對環境的汙染比較小；2、提取工藝操作簡單，提取率高，並且提取產物純度高；3、製備得到的Fe3O4顆粒物相純淨，顆粒細小，且具有超順磁性。
圖1實施例3所得產物TEM2實施例3所得產物的XRD譜圖具體實施方式
以下通過對實施例的描述來介紹本發明的具體實施方式
，以下實施例採用的原料為採集於廣西大廠地區的錫多金屬硫化礦尾礦。
實施例1將錫尾礦利用電磁粉碎機破碎，過0.074mm篩後放入球磨罐中球磨10h充分混勻。
取20g尾礦加入濃鹽酸酸性浸出，待不再有氣泡冒出時過濾。
酸浸液作鐵元素含量分析，測得其中含鐵量為2.26g。
酸洗液預處理後加熱到50℃，加入氨水調節pH值至3.2，沉澱生成後立即過濾。
將沉澱加酸溶解，並做Fe元素含量分析，得到溶液中含鐵質量為2.08g。計算得提取率為92％。
將沉澱煅燒得到Fe2O3粉末，測試其中鐵元素百分含量，為57.2％，計算得產物純度為81.7％(純淨的Fe2O3中鐵元素百分含量為70％)。
得到的Fe(OH)3沉澱加酸溶解，得到FeCl3溶液。
加入計量的NaHSO3作還原劑，還原部分Fe3+，得到濃度比為1.75∶1的Fe3+和Fe2+混合溶液。
3mol/L的NaOH溶液中加入計量的十二烷基硫酸鈉，在機械攪拌和超聲波的共同作用下，將混合離子溶液緩慢滴加入鹼液中，得到墨黑色Fe3O4顆粒。
離心分離，洗滌多次，透射電鏡顯示得到的Fe3O4顆粒成球形，粒徑小於10nm且分布均勻。
顆粒70℃真空乾燥，得到納米級Fe3O4粉末，XRD譜圖顯示樣品物相純淨，為單相的Fe3O4，磁滯回線顯示樣品呈現超順磁性。
實施例2將錫尾礦利用電磁粉碎機破碎，過0.074mm篩後放入球磨罐中球磨10h充分混勻。
取20g尾礦加入濃鹽酸酸性浸出，待不再有氣泡冒出時過濾。
酸浸液作鐵元素含量分析，測得其中含鐵量為2.26g。
酸洗液預處理後加熱到60℃，加入氨水調節pH值至3.2，沉澱生成後立即過濾，得到的沉澱二次沉澱。
將沉澱加酸溶解，並做Fe元素含量分析，得到溶液中含鐵質量為2.12g。計算得鐵的提取率為93.8％。
將沉澱煅燒得到Fe2O3粉末，測試其中鐵元素百分含量，為63.5％，計算得產物純度為90.7％(純淨的Fe2O3中鐵元素百分含量為70％)。
得到的Fe(OH)3沉澱加酸溶解，得到FeCl3溶液。
加入計量的NaHSO3作還原劑，還原部分Fe3+，得到濃度比為1.75∶1的Fe3+和Fe2+混合溶液。
3mol/L的NaOH溶液中加入計量的十二烷基硫酸鈉，在機械攪拌和超聲波的共同作用下，將混合離子溶液緩慢滴加入鹼液中，得到墨黑色Fe3O4顆粒。
離心分離，洗滌多次，透射電鏡顯示得到的Fe3O4顆粒成球形，粒徑小於10nm且分布均勻。
顆粒70℃真空乾燥，得到納米級Fe3O4粉末，XRD譜圖顯示樣品物相純淨，為單相的Fe3O4，磁滯回線顯示樣品呈現超順磁性。
權利要求
1.一種提取利用錫尾礦中的鐵製備納米磁性Fe3O4顆粒的方法，採用錫尾礦為原料，採用溼法冶金工藝提取分離尾礦中的鐵，並採用還原-化學共沉澱法製備納米Fe3O4顆粒；工藝步驟為a、對錫尾礦進行處理將尾礦烘乾、破碎、過0.074mm篩後球磨10-12h混合均勻；b、尾礦中加入濃鹽酸進行酸性浸出，加以攪拌，待不再有氣泡冒出時過濾；c、酸性浸出液中加入雙氧水進行預處理，使溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+，預處理後的酸浸液加熱到40-60℃，加入氨水調節溶液pH至3.0-3.5，使溶液中僅Fe3+沉澱，沉澱生成後立即過濾，並進行二次沉澱，得到純度90-95％的的Fe(OH)3沉澱；d、沉澱洗滌後加酸溶解，並加入計量的NaHSO3還原部分Fe3+，得到濃度比為1.75-1.85∶1的Fe3+和Fe2+混合溶液；e、配製3-4mol/L的NaOH溶液，其中加入計量的十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，在超聲波和機械攪拌的共同作用下，將鐵離子混合溶液緩慢滴入鹼液中，生成墨黑色Fe3O4顆粒；產物離心分離，真空乾燥，研磨後得到納米級Fe3O4粉末。
2.按照權利1所述方法，其特徵在於，所述的尾礦含有Fe、Ca、Si、S、Mg、Al、Zn元素。
全文摘要
一種提取利用錫尾礦中的鐵製備納米磁性Fe
文檔編號C22B1/14GK101029355SQ200710065419
公開日2007年9月5日 申請日期2007年4月13日 優先權日2007年4月13日
發明者徐利華, 張菡 申請人:北京科技大學