專利名稱：一種提取利用錫尾礦中的鐵制備納米磁性Fe的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于礦山尾礦綜合利用及納米磁性材料制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種提取礦山尾礦富含的鐵元素并用以制備納米磁性Fe3O4顆粒的方法。制備出的Fe3O4顆粒粒徑均勻細(xì)小并且具有超順磁性。
背景技術(shù)：
礦產(chǎn)資源是一種不可再生資源，隨著社會(huì)發(fā)展對(duì)礦產(chǎn)資源不斷增長的需要和人們對(duì)礦產(chǎn)資源的不斷開發(fā)，礦產(chǎn)資源日益枯竭。同時(shí)，礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中對(duì)環(huán)境造成的危害，使人們認(rèn)識(shí)到保護(hù)資源、保護(hù)環(huán)境以及利用對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要意義。大量事實(shí)表明，礦山尾礦作為一種二次資源，無論從社會(huì)發(fā)展的需要，還是從環(huán)境保護(hù)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(shù)尾礦中均含有大量的鐵元素，可以考慮對(duì)其進(jìn)行提取分離，加以利用，用于制備納米磁性Fe3O4顆粒。
納米磁性Fe3O4粉末在磁、催化、生物等方面具有優(yōu)異性能，如高飽和磁化強(qiáng)度、超順磁性，優(yōu)異的表面活性等，是制備磁性流體材料、生物醫(yī)用材料、氣濕敏材料、吸波材料、磁性顏料等的重要材料，也是制備γ-Fe2O3等重要磁記錄材料的中間體，是目前納米材料領(lǐng)域和功能材料領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。目前，納米級(jí)Fe3O4磁性顆粒制備方法主要分為濕法和干法，干法主要是采用機(jī)械球磨法，濕法通常是以鐵的氯化物和硅酸鹽為前驅(qū)體采用水熱法、微乳液法、氧化法、化學(xué)共沉淀法等工藝制備。但采用尾礦中分離提取的鐵制備納米磁性材料，目前還屬空白。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種提取利用礦山尾礦中富含的鐵元素，并用以制備納米磁性材料的方法。
本發(fā)明以廣西大廠地區(qū)采集的錫多金屬硫化礦尾礦為主要原料，采用濕法冶金工藝提取分離其中的鐵元素，再以其為原料采用還原-化學(xué)共沉淀法制備得到納米磁性Fe3O4顆粒，在提取過程中通過控制水解溫度、陳化、二次沉淀等工藝參數(shù)，得到純度較高的氫氧化鐵沉淀，在納米顆粒制備過程中，通過采用表面活性劑進(jìn)行表面包覆，控制熟化時(shí)間，攪拌方式等工藝，可制得粒徑小于10nm的納米Fe3O4顆粒。
工藝步驟如下1、本發(fā)明所涉及的錫尾礦，取自廣西南丹縣大廠礦區(qū)，其中主要含有Fe、Ca、Si、S、Mg、Al、Zn等元素；2、將尾礦烘干、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(jìn)行酸性浸出，加以攪拌，待不再有氣泡冒出時(shí)過濾；4、酸性浸出液中加入雙氧水進(jìn)行預(yù)處理，使溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+，將預(yù)處理后的酸浸液加熱到一定溫度，加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH至3.0-3.5，使溶液中僅Fe3+沉淀，沉淀生成后立即過濾，并進(jìn)行二次沉淀，得到純度90-95％的沉淀；5、沉淀洗滌后加酸溶解，并加入計(jì)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、配制3-4mol/L的NaOH溶液，其中加入計(jì)量的十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，在超聲波和機(jī)械攪拌的條件下，將鐵離子混合溶液滴加入堿液中，得到墨黑色Fe3O4顆粒。產(chǎn)物離心分離，洗滌數(shù)次后真空干燥，研磨后得到納米級(jí)Fe3O4粉末。
本發(fā)明有如下優(yōu)點(diǎn)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(jìn)尾礦的綜合利用，并且對(duì)環(huán)境的污染比較?。?、提取工藝操作簡單，提取率高，并且提取產(chǎn)物純度高；3、制備得到的Fe3O4顆粒物相純凈，顆粒細(xì)小，且具有超順磁性。


圖1實(shí)施例3所得產(chǎn)物TEM2實(shí)施例3所得產(chǎn)物的XRD譜圖具體實(shí)施方式
以下通過對(duì)實(shí)施例的描述來介紹本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，以下實(shí)施例采用的原料為采集于廣西大廠地區(qū)的錫多金屬硫化礦尾礦。
實(shí)施例1將錫尾礦利用電磁粉碎機(jī)破碎，過0.074mm篩后放入球磨罐中球磨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(shí)過濾。
酸浸液作鐵元素含量分析，測(cè)得其中含鐵量為2.26g。
酸洗液預(yù)處理后加熱到50℃，加入氨水調(diào)節(jié)pH值至3.2，沉淀生成后立即過濾。
將沉淀加酸溶解，并做Fe元素含量分析，得到溶液中含鐵質(zhì)量為2.08g。計(jì)算得提取率為92％。
將沉淀煅燒得到Fe2O3粉末，測(cè)試其中鐵元素百分含量，為57.2％，計(jì)算得產(chǎn)物純度為81.7％(純凈的Fe2O3中鐵元素百分含量為70％)。
得到的Fe(OH)3沉淀加酸溶解，得到FeCl3溶液。
加入計(jì)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(jì)量的十二烷基硫酸鈉，在機(jī)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堿液中，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，粒徑小于10nm且分布均勻。
顆粒70℃真空干燥，得到納米級(jí)Fe3O4粉末，XRD譜圖顯示樣品物相純凈，為單相的Fe3O4，磁滯回線顯示樣品呈現(xiàn)超順磁性。
實(shí)施例2將錫尾礦利用電磁粉碎機(jī)破碎，過0.074mm篩后放入球磨罐中球磨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(shí)過濾。
酸浸液作鐵元素含量分析，測(cè)得其中含鐵量為2.26g。
酸洗液預(yù)處理后加熱到60℃，加入氨水調(diào)節(jié)pH值至3.2，沉淀生成后立即過濾，得到的沉淀二次沉淀。
將沉淀加酸溶解，并做Fe元素含量分析，得到溶液中含鐵質(zhì)量為2.12g。計(jì)算得鐵的提取率為93.8％。
將沉淀煅燒得到Fe2O3粉末，測(cè)試其中鐵元素百分含量，為63.5％，計(jì)算得產(chǎn)物純度為90.7％(純凈的Fe2O3中鐵元素百分含量為70％)。
得到的Fe(OH)3沉淀加酸溶解，得到FeCl3溶液。
加入計(jì)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(jì)量的十二烷基硫酸鈉，在機(jī)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堿液中，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，粒徑小于10nm且分布均勻。
顆粒70℃真空干燥，得到納米級(jí)Fe3O4粉末，XRD譜圖顯示樣品物相純凈，為單相的Fe3O4，磁滯回線顯示樣品呈現(xiàn)超順磁性。
權(quán)利要求
1.一種提取利用錫尾礦中的鐵制備納米磁性Fe3O4顆粒的方法，采用錫尾礦為原料，采用濕法冶金工藝提取分離尾礦中的鐵，并采用還原-化學(xué)共沉淀法制備納米Fe3O4顆粒；工藝步驟為a、對(duì)錫尾礦進(jìn)行處理將尾礦烘干、破碎、過0.074mm篩后球磨10-12h混合均勻；b、尾礦中加入濃鹽酸進(jìn)行酸性浸出，加以攪拌，待不再有氣泡冒出時(shí)過濾；c、酸性浸出液中加入雙氧水進(jìn)行預(yù)處理，使溶液中的Fe2+全部氧化為Fe3+，預(yù)處理后的酸浸液加熱到40-60℃，加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH至3.0-3.5，使溶液中僅Fe3+沉淀，沉淀生成后立即過濾，并進(jìn)行二次沉淀，得到純度90-95％的的Fe(OH)3沉淀；d、沉淀洗滌后加酸溶解，并加入計(jì)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、配制3-4mol/L的NaOH溶液，其中加入計(jì)量的十二烷基硫酸鈉為表面活性劑，在超聲波和機(jī)械攪拌的共同作用下，將鐵離子混合溶液緩慢滴入堿液中，生成墨黑色Fe3O4顆粒；產(chǎn)物離心分離，真空干燥，研磨后得到納米級(jí)Fe3O4粉末。
2.按照權(quán)利1所述方法，其特征在于，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制備納米磁性Fe
文檔編號(hào)C22B1/14GK101029355SQ200710065419
公開日2007年9月5日 申請(qǐng)日期2007年4月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月13日
發(fā)明者徐利華, 張菡 申請(qǐng)人:北京科技大學(xué)