[发明专利]以工业炼铜炉渣为原料制备高纯度三氧化二铁铁红的方法

说明书

本发明涉及以工业炼铜炉渣为原料制备高纯度三氧化二铁铁红的方法，包括以下步骤：(1)取炼铜炉渣粉碎、研磨后，加入稀盐酸混合，加热处理，过滤，再往滤液中添加氧化剂，搅拌静置，过滤后，再加入还原铁粉，继续搅拌，得到红色澄清溶液；(2)往红色澄清溶液中依次加入分散剂和沉淀剂，得到沉淀物，即铁红前驱体；(3)最后，将铁红前驱体进行水热处理，再经过滤、洗涤、干燥，即得到目的产物Fe₂O₃铁红产品。与现有技术相比，本发明基于化学、化工和纳米技术的结合交叉，对冶金企业固体废弃物中的铁元素进行资源化综合利用，制备高纯度、高附加值的Fe₂O₃铁红产品，与绿色环保及可持续发展战略相吻合，对促进资源高效清洁利用具有重要意义。

技术领域

本发明属于工业炼铜炉渣资源化利用技术领域，涉及一种以工业炼铜炉渣为原料制备高纯度三氧化二铁铁红的方法。

背景技术

铜粉及铜合金是冶金制品工业的重要原料，广泛地应用在机械、冶金、化工、航空航天材料领域。1958年我国在上海冶炼厂建立了有色粉末生产线，1960年建成我国第一个电解铜及一些用电解法生产有色金属的生产车间，现为上海九凌冶炼公司，1964年在重庆冶炼厂建立了电解铜、铜合金及有色金属等生产基地，2001年有色金属产量达1320吨，其中电解金属为1030吨，2005年有研粉末新材料（北京）有限公司经过技术改进，电解铜生产能力达4000吨，并自主研发了“水雾化-氧化-还原技术生产低松比铜”中试生产线的建设成功。但我国我国铜资源贫乏，超过70%的铜资源需要依赖进口，据美国地址调查局统计，我国铜资源储量约3000万吨，占全球的4.35%，且我国铜矿资源具有矿床规模小、品位低、富矿少和贫困多的特点。目前我国铜冶炼技术主要以火法为主，通常每生产1吨铜，要产生2-3吨炉渣。近年来，我国铜消费量急剧增加，铜消费增长速度远高于生产速度，使得生产过程中产生的炼铜炉渣逐年增加，产量巨大，且含铁量较高，庞大的炼铜炉渣不仅造成环境污染，也浪费了大量资源。炉渣中主要矿物为铁矿物，铁的品位一般超过40%，主要以铁橄榄石、磁性氧化铁及微量磁黄铁矿形式存在，炉渣中硅元素除了与氧化铁形成铁橄榄石外，大部分呈硅灰石及无定型、不透明的玻璃体形式存在，炉渣中还主要含3-5%的氧化锰和其他一些少量杂质元素。炉渣作为铜冶炼过程中的主要副产品，炉渣中的铁元素可以大量回收利用。三氧化二铁，又称铁红，化学式Fe₂O₃，易溶于强酸和中强酸，外观为红棕色粉末，是一种用量较大的颜料，广泛用于油漆、油墨和橡胶等工业中。由于炼铜炉渣中含有Si、Pb、Mn、Zn、Al、Co、Ti和Cu等多种组成，一方面在除杂工艺上需要较大的成本，另一方面由于Mn元素的存在，使得制备的铁红颜色发暗，品质较低。如何利用化学、化工和纳米技术，以工业炼铜炉渣制备高纯度、高附加值的Fe₂O₃铁红产品，对我国固废高效清洁利用以及满足人们对新材料的需求具有重要意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种以工业炼铜炉渣为原料制备高纯度三氧化二铁铁红的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明提出了一种以工业炼铜炉渣为原料制备高纯度三氧化二铁铁红的方法，包括以下步骤：

（1）取炼铜炉渣粉碎、研磨后，加入稀盐酸混合，加热处理，过滤，再往滤液中添加氧化剂，搅拌静置，过滤后，再加入还原铁粉，继续搅拌，得到红色澄清溶液；

（2）往步骤（1）得到的红色澄清溶液中依次加入分散剂和沉淀剂，得到沉淀物，即铁红前驱体；

（3）最后，将步骤（2）得到的铁红前驱体进行水热处理，再经过滤、洗涤、干燥，即得到目的产物Fe₂O₃铁红产品。

进一步的，步骤（1）中，稀盐酸的浓度为20-25%，炼铜炉渣与稀盐酸的质量比为1:5。