硫铁矿烧渣制备γ-Fe2O3的研究

作     者：孔磊 

作者单位：武汉理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈吉春

授予年度：2007年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

主      题：硫铁矿烧渣 还原焙烧 铁黄 氧化沉淀法 γ-Fe2O3 

摘      要：硫铁矿烧渣是硫酸工业的固体废弃物，一般每生产1t硫酸会产生0.8t烧渣，我国每年排放约1200万t硫铁矿烧渣，仅有约10％的烧渣用于水泥等工业作辅助原料，不仅利用率低，而且产品的附加值也低，从而限制了烧渣的大规模利用。硫铁矿烧渣的综合利用既消除了烧渣对环境的危害，又使废弃物资源化，充分利用了烧渣中丰富的Fe资源，具有重要的现实意义，而利用硫铁矿烧渣所得到的高质量的FeSO·7HO来制备γ-FeO，开辟了综合利用硫铁矿烧渣的新途径。 在众多金属氧化物中，γ-FeO因其在磁性、催化和气敏等多方面的广泛使用而倍受瞩目。当前磁记录材料的应用越来越广泛，录音、录象和计算机带等都需要性能良好的γ-FeO磁粉。磁性γ-FeO由于其特殊的超顺磁性，因而在巨磁电阻、磁性液体和磁记录、软磁、永磁、磁致冷、巨磁阻抗材料以及磁光器件、磁探测器等方面具有广阔的应用前景。 本论文以武钢金山店铁矿硫酸厂的硫铁矿烧渣为主要原料，在对目前硫铁矿烧渣回收及利用现状进行综合考察，结合实际的研究条件，通过还原焙烧、硫酸浸出、净化工艺制得了硫酸亚铁溶液，并浓缩、冷却结晶得到接近化学试剂纯的硫酸亚铁晶体。以此为原料，采用简易的一步氧化沉淀法制取γ-FeO，并探讨了制备过程中中间产物铁黄的最佳工艺流程以及工艺参数。中间产物铁黄的制备是最终产物γ-FeO生产的关键步骤。制备过程中FeSO浓度、NH·HO浓度，滴定速度，反应温度，pH、烘干时间、烘干温度均对铁黄的质量产生影响。实验结果表明，反应的最佳条件为：FeSO浓度10％，NH·HO浓度20％，滴定速度为10d／min，pH为7.4，反应温度25℃，烘干时间6h，烘干温度为90℃，产物的全铁含量为66.80％。以铁黄为原料，通过热处理确定制备γ-FeO的最佳工艺及参数。γ-FeO的制备受前驱物的处理工艺，热处理温度及热处理时间的影响。经实验得出，反应的最佳条件为：热处理温度为400℃，时间为30min且反应的前驱物需经NaCO浸渍处理。所得产物物相为γ-FeO，且粒径约为86～136nm，且粒子间的团聚程度不大。其基本参数符合相关应用标准。 与其它相关工艺相比，本工艺具有以下优点：工艺易操作、主要相关参数便于控制、能耗最小、整个流程所需要的流程较短、产品物相单一均匀、稳定性强。所以投入成本少，为对硫铁矿烧渣的广泛利用提供了良好的基础，达到了废物二次利用的目标。