[發(fā)明專利]一種以三氧化二鐵為原料生產(chǎn)四氧化三鐵的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310168978.4
• 申請(qǐng)日: 2013-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN104140127A
• 公開（公告）日: 2014-11-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亦飛;李科科
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院過程工程研究所
• 主分類號(hào): C01G49/08
• 分類號(hào): C01G49/08
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及四氧化三鐵的生產(chǎn)領(lǐng)域，特別涉及一種以三氧化二鐵與和含三氧化二鐵的固體物料為原料生產(chǎn)四氧化三鐵的方法。

背景技術(shù)

生產(chǎn)四氧化三鐵的傳統(tǒng)方法是用硫酸先將鐵皮或鐵粉溶解，制成硫酸亞鐵溶液，然后以堿中和得到氫氧化亞鐵沉淀，再將氫氧化亞鐵加熱并通入空氣使之氧化，或?qū)溲趸瘉嗚F與三氧化二鐵按一定的比例直接化合而成，此種工藝不僅流程長，而且生產(chǎn)成本較高。在工業(yè)生產(chǎn)中，常有三氧化二鐵含量較高的各類工業(yè)渣產(chǎn)生，其中的鐵因品位不高而不能實(shí)現(xiàn)高效利用，造成資源的浪費(fèi)。若是能夠把這些廢渣中的三氧化二鐵轉(zhuǎn)化成有磁性的四氧化三鐵，通過磁選的方法將四氧化三鐵從混合物中選出，可使鐵與其他成分分離，實(shí)現(xiàn)鐵資源的再利用，同時(shí)減少廢渣的量，在一定程度上緩解我國鐵資源緊張的現(xiàn)狀。目前將渣中三氧化二鐵轉(zhuǎn)化為四氧化三鐵的方法工藝流程長，成本較高，很多含三氧化二鐵的各類工業(yè)廢渣沒有實(shí)現(xiàn)有效的綜合利用，同時(shí)造成了環(huán)境污染。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種工藝簡單、便于操作、成本較低的四氧化三鐵的生產(chǎn)方法，同時(shí)提供一種可實(shí)現(xiàn)從含三氧化二鐵的各類廢渣中高效綜合回收鐵資源的方法。

本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：一種以三氧化二鐵為原料生產(chǎn)四氧化三鐵的方法，包括以下步驟：

1）將三氧化二鐵或含三氧化二鐵的原料、鐵粉及堿溶液置于反應(yīng)器中，液固比為3:1～15:1，其中鐵粉和三氧化二鐵質(zhì)量比為1:15～1:3，堿溶液的濃度為10%～75%，在100～350°C的溫度下，反應(yīng)0.5h～12h，反應(yīng)過程可低至常壓；

2）將步驟1）所得的反應(yīng)物經(jīng)一次過濾、水洗、二次過濾、干燥、研磨等工序后，即得到四氧化三鐵細(xì)末或含四氧化三鐵的混合物，含四氧化三鐵的混合物經(jīng)過磁選后可使其中的四氧化三鐵進(jìn)一步富集。

本發(fā)明所述步驟1）中的三氧化二鐵指純的三氧化二鐵，含三氧化二鐵的原料是指含三氧化二鐵的固體物料，如礦物、各類工業(yè)廢渣。

本發(fā)明所述步驟1）中的堿溶液指KOH水溶液或NaOH水溶液，最優(yōu)化為NaOH溶液。

本發(fā)明所述步驟1）中的反應(yīng)器指可滿足反應(yīng)物攪動(dòng)或流動(dòng)的反應(yīng)容器。

本發(fā)明所述步驟1）中的液固比指堿溶液的質(zhì)量與三氧化二鐵原料和鐵粉的質(zhì)量之和的比，即堿溶液的質(zhì)量除以三氧化二鐵原料和鐵粉的質(zhì)量之和。

本發(fā)明所述步驟1）中的鐵粉和三氧化二鐵質(zhì)量比指鐵粉中鐵的質(zhì)量和三氧化二鐵原料中三氧化二鐵化合物的凈質(zhì)量之比。

本發(fā)明所述步驟1）中的堿溶液的濃度指堿溶液中堿的質(zhì)量百分比。

本發(fā)明所述步驟1）中的反應(yīng)過程可低至常壓指反應(yīng)過程中反應(yīng)器中的氣壓可高于常壓，也可為常壓。

本發(fā)明所述步驟2）中的一次過濾的濾液可作為步驟1）中的堿溶液循環(huán)使用。

本發(fā)明所述步驟2）中的含四氧化三鐵的混合物經(jīng)過磁選指可在干燥研磨后進(jìn)行干式磁選，也可是在干燥研磨前進(jìn)行濕式磁選。

本發(fā)明提供的一種以三氧化二鐵為原料生產(chǎn)四氧化三鐵的方法生產(chǎn)工藝短，操作簡單，且成本低，同時(shí)可用于含三氧化二鐵的各類廢渣或其它固體原料的處理，以實(shí)現(xiàn)資源的高效利用。

附圖說明

圖1是本發(fā)明以純的三氧化二鐵為原料制備四氧化三鐵的工藝原則流程圖。在生產(chǎn)過程中，水因“烘干”或自然蒸發(fā)等原因會(huì)有損失，根據(jù)生產(chǎn)情況,必要時(shí),需向生產(chǎn)過程補(bǔ)充水。

圖2是本發(fā)明以含三氧化二鐵的混合物料為原料制備四氧化三鐵的工藝原則流程圖，其中對(duì)四氧化三鐵的富集采用干式磁選的方式，磁選在干燥研磨工序之后。在生產(chǎn)過程中，水因“烘干”或自然蒸發(fā)等原因會(huì)有損失，根據(jù)生產(chǎn)情況,必要時(shí),需向生產(chǎn)過程補(bǔ)充水。

圖3是本發(fā)明以含三氧化二鐵的混合物料為原料制備四氧化三鐵的工藝原則流程圖，其中對(duì)四氧化三鐵的富集采用濕式磁選的方式，磁選在干燥研磨工序之前，濕式磁選過程中所用水可循環(huán)用于磁選。在生產(chǎn)過程中，水因“烘干”或自然蒸發(fā)等原因會(huì)有損失，根據(jù)生產(chǎn)情況,必要時(shí),需向生產(chǎn)過程補(bǔ)充水。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的工作原理是：在溫度為100～350°C、鐵粉和三氧化二鐵質(zhì)量比為1:15～1:3、堿濃度大于10%、液固比為3:1～15:1條件下，適量的三氧化二鐵和鐵粉發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成四氧化三鐵。

實(shí)施例1：