[发明专利]一种从铁尾矿同时制备氧化铁和二氧化硅气凝胶垫的方法

说明书

本发明公开了一种从铁尾矿同时制备氧化铁和二氧化硅气凝胶垫的方法。它以铁尾矿为原料，依次经研磨粉碎、高温焙烧活化,活化后的铁尾矿粉与盐酸混合并搅拌反应，得滤渣和滤液；滤渣与氢氧化钠颗粒混合焙烧后融入水中进行加热反应、过阳离子交换树脂，再用氨水溶液调节至中性，浸入玻璃纤维毡，反复挤压玻璃纤维毡，使硅溶胶均匀分布到玻璃纤维毡中，静置凝胶后得凝胶垫，再经老化、溶剂交换、表面改性得疏水二氧化硅气凝胶垫；滤液用氨水调节pH弱碱性，静置过滤、干燥得氧化铁纳米粉体。本发明整个工艺原料廉价易得，对设备要求不高，反应条件温和，且能大量处理铁尾矿这种固体废弃物，具有较高的应用价值。

技术领域

本发明属于无机材料领域，具体涉及一种从铁尾矿同时制备氧化铁和二氧化硅气凝胶垫的方法。

背景技术

我国矿产资源开发总规模居于世界前列，我国铁矿资源的突出特点是品位低、共生伴生矿多，导致在选矿过程中会产生大量的铁尾矿，每生产1t铁精矿要排出2.5-3.0t尾矿。堆存铁尾矿不仅占用了大量土地，还对土壤、水体、空气等造成污染，破坏生态环境，影响很大。

目前铁尾矿的综合利用率很低，不足20%，而且大都用来作为建筑填充料，其高端产品很少，主要是由于制备工艺复杂、反应条件苛刻等因素，使之无法大量生产。

氧化铁微粉是是重要的工业原料，它不仅具有耐光、耐化学腐蚀、无毒等优点，而且具有良好的分散性、着色力以及吸收紫外线的能力，可用作建筑、涂料、冶铁等多个领域。

二氧化硅气凝胶是一种高孔隙率的无机材料，既有着普通无机材料不易燃烧的特性，又有着有机泡沫材料较强的保温性能，是一种优质的隔热保温材料。但是由于其材料本身易碎裂的特性，又限制了其的应用空间，急需一种隔热保温且机械性能好的保温材料。

针对上述技术背景，以铁尾矿为原料，同时制备氧化铁粉体及二氧化硅气凝胶垫既可以最大限度的收集铁元素，也制备了一种具有较强隔热保温性能，且不易碎裂的二氧化硅气凝胶垫，在大量处理铁尾矿的同时，可以产出有较好隔热保温性能的材料，有非常大的意义。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供了一种以铁尾矿为原料，同时制备氧化铁粉体及二氧化硅气凝胶垫的方法，这种方法可以大量处理铁尾矿这种固体废弃物，且反应条件温和，易于工业化，制得的二氧化硅气凝胶垫和氧化铁粉体又有着广泛的应用。

所述的一种从铁尾矿同时制备氧化铁和二氧化硅气凝胶垫的方法，特征主要包括以下步骤：

1）将铁尾矿研磨粉碎并过100目筛，得到磨细后的铁尾矿；

2）将步骤1）的磨细后的铁尾矿放入马弗炉内加热到850-950℃进行活化，保温4.5-5.5小时，冷却至常温后制得活化后的铁尾矿粉,活化后的铁尾矿粉与盐酸混合并搅拌反应，反应结束后过滤，滤渣进行干燥，滤液用容器收集；

3）将步骤2）中干燥后的滤渣与氢氧化钠颗粒混合并搅拌均匀，在马弗炉中500-600℃保持1.5-2.5小时，将得到碱熔反应后的铁尾矿融入水中进行加热反应，反应结束后过滤得粗硅溶液；

4）将步骤3）中制得的粗硅溶液过阳离子交换树脂，再用氨水溶液调节至pH值为6.5-7.5，在其未凝胶时将玻璃纤维毡浸入，反复挤压玻璃纤维毡，使硅溶胶均匀分布到玻璃纤维毡中，静置凝胶后得凝胶垫；

5）凝胶老化：在步骤4）中制得的凝胶垫中加入凝胶老化液，在室温下静置老化，得老化后的凝胶垫；

6）溶剂交换：将步骤5）中老化后的凝胶垫浸入正己烷中22-26小时将凝胶内的水置换出来，得胶体；

7）表面改性：将步骤6）中制得的胶体浸入改性液，室温下静置12-24小时，最后将制得的凝胶90-120℃常压干燥6-8小时，得以铁尾矿为原料制备的疏水二氧化硅气凝胶垫；