[發明專利]以工業煉銅爐渣為原料制備高純度三氧化二鐵鐵紅的方法

有效

• 申請號: 201810600447.0
• 申請日: 2018-06-12
• 公開（公告）號: CN108946821B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 高國
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C01G49/06
• 分類號: C01G49/06
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 劉燕武

本發明涉及以工業煉銅爐渣為原料制備高純度三氧化二鐵鐵紅的方法，包括以下步驟：(1)取煉銅爐渣粉碎、研磨后，加入稀鹽酸混合，加熱處理，過濾，再往濾液中添加氧化劑，攪拌靜置，過濾后，再加入還原鐵粉，繼續攪拌，得到紅色澄清溶液；(2)往紅色澄清溶液中依次加入分散劑和沉淀劑，得到沉淀物，即鐵紅前驅體；(3)最后，將鐵紅前驅體進行水熱處理，再經過濾、洗滌、干燥，即得到目的產物Fe₂O₃鐵紅產品。與現有技術相比，本發明基于化學、化工和納米技術的結合交叉，對冶金企業固體廢棄物中的鐵元素進行資源化綜合利用，制備高純度、高附加值的Fe₂O₃鐵紅產品，與綠色環保及可持續發展戰略相吻合，對促進資源高效清潔利用具有重要意義。

技術領域

本發明屬于工業煉銅爐渣資源化利用技術領域，涉及一種以工業煉銅爐渣為原料制備高純度三氧化二鐵鐵紅的方法。

背景技術

銅粉及銅合金是冶金制品工業的重要原料，廣泛地應用在機械、冶金、化工、航空航天材料領域。1958年我國在上海冶煉廠建立了有色粉末生產線，1960年建成我國第一個電解銅及一些用電解法生產有色金屬的生產車間，現為上海九凌冶煉公司，1964年在重慶冶煉廠建立了電解銅、銅合金及有色金屬等生產基地，2001年有色金屬產量達1320噸，其中電解金屬為1030噸，2005年有研粉末新材料（北京）有限公司經過技術改進，電解銅生產能力達4000噸，并自主研發了“水霧化-氧化-還原技術生產低松比銅”中試生產線的建設成功。但我國我國銅資源貧乏，超過70%的銅資源需要依賴進口，據美國地址調查局統計，我國銅資源儲量約3000萬噸，占全球的4.35%，且我國銅礦資源具有礦床規模小、品位低、富礦少和貧困多的特點。目前我國銅冶煉技術主要以火法為主，通常每生產1噸銅，要產生2-3噸爐渣。近年來，我國銅消費量急劇增加，銅消費增長速度遠高于生產速度，使得生產過程中產生的煉銅爐渣逐年增加，產量巨大，且含鐵量較高，龐大的煉銅爐渣不僅造成環境污染，也浪費了大量資源。爐渣中主要礦物為鐵礦物，鐵的品位一般超過40%，主要以鐵橄欖石、磁性氧化鐵及微量磁黃鐵礦形式存在，爐渣中硅元素除了與氧化鐵形成鐵橄欖石外，大部分呈硅灰石及無定型、不透明的玻璃體形式存在，爐渣中還主要含3-5%的氧化錳和其他一些少量雜質元素。爐渣作為銅冶煉過程中的主要副產品，爐渣中的鐵元素可以大量回收利用。三氧化二鐵，又稱鐵紅，化學式Fe₂O₃，易溶于強酸和中強酸，外觀為紅棕色粉末，是一種用量較大的顏料，廣泛用于油漆、油墨和橡膠等工業中。由于煉銅爐渣中含有Si、Pb、Mn、Zn、Al、Co、Ti和Cu等多種組成，一方面在除雜工藝上需要較大的成本，另一方面由于Mn元素的存在，使得制備的鐵紅顏色發暗，品質較低。如何利用化學、化工和納米技術，以工業煉銅爐渣制備高純度、高附加值的Fe₂O₃鐵紅產品，對我國固廢高效清潔利用以及滿足人們對新材料的需求具有重要意義。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種以工業煉銅爐渣為原料制備高純度三氧化二鐵鐵紅的方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

本發明提出了一種以工業煉銅爐渣為原料制備高純度三氧化二鐵鐵紅的方法，包括以下步驟：

（1）取煉銅爐渣粉碎、研磨后，加入稀鹽酸混合，加熱處理，過濾，再往濾液中添加氧化劑，攪拌靜置，過濾后，再加入還原鐵粉，繼續攪拌，得到紅色澄清溶液；

（2）往步驟（1）得到的紅色澄清溶液中依次加入分散劑和沉淀劑，得到沉淀物，即鐵紅前驅體；

（3）最后，將步驟（2）得到的鐵紅前驅體進行水熱處理，再經過濾、洗滌、干燥，即得到目的產物Fe₂O₃鐵紅產品。

進一步的，步驟（1）中，稀鹽酸的濃度為20-25%，煉銅爐渣與稀鹽酸的質量比為1:5。