[发明专利]一种从铁尾矿同时制备氧化铁和二氧化硅纳米材料的方法

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纳米材料的方法。它包括如下步骤：（1）尾矿粉热处理；（2）酸洗提铁；（3）碱溶提硅；（4）制备二氧化硅纳米材料；（5）制备氧化铁粉体；（6）产品后处理。本发明制备的二氧化硅纳米材料经测试具有较小的粒径、粒径分布均一、较高的纯度及较小的密度；制备的氧化铁粉体具有较小的颗粒、颜色均一及用途广泛的特点，本发明综合利用了铁尾矿中的元素，制备的氧化铁粉体及二氧化硅纳米材料有着非常广泛的应用空间。本发明以铁尾矿为原料，成本低廉，且可大量处理该固体废弃物，制备流程简单，反应要求低，易于工业化。

技术领域

本发明属于无机材料技术领域，具体涉及一种从铁尾矿制备氧化铁及二氧化硅纳米材料的方法。

背景技术

铁尾矿是一种固体废弃物，是矿业开发特别是金属矿开发造成环境污染的重要来源。处理尾矿不仅需要占用大量土地，给周围的生态环境造成很大的伤害，而且要投入各种处理和维护费用。在我国，铁尾矿在工业固体废弃物中所占的比例越来越高，且由于铁尾矿结构性能复杂，类型较多，使其在我国的利用率非常低，目前，我国铁尾矿的综合利用率仅为7%，远低于发达国家60%的利用率。进行尾矿资源的综合回收与利用，不仅可以充分利用矿产资源，扩大矿产资源利用范围；也是治理污染、保护生态的重要手段；还可以节省大量的土地和资金。据不完全统计，目前我国累计堆存的铁尾矿已高达 5 ×10⁹ t 左右，而且随着铁矿产能的不断提高，铁尾矿堆存量正以 5 × 10⁸ t /a 的速率增长。

三氧化二铁粉体是一种重要的工业原料，用于油漆、橡胶、塑料、建筑等的着色，是无机颜料，在涂料工业中用作防锈颜料。也是精密仪器、光学玻璃的抛光剂及制造磁性材料铁氧体元件的原料等。

纳米二氧化硅是一种无机化工材料，由于是超细纳米级，尺寸范围在1~100nm，因此具有许多独特的性质，如具有对抗紫外线的光学性能，能提高其他材料抗老化、强度和耐化学性能等，用途非常广泛。目前纳米二氧化硅的制备主要分物理方法和化学方法，其中化学方法又包括化学气相沉积(CVD)法、液相法、离子交换法、沉淀法和溶胶凝胶(Sol-Gel)法等，主要的生产方法还是以四氯化硅为原料的气相法，以硅酸钠和无机酸为原料的沉淀法和以硅酸醋等为原料的溶胶凝胶法。这些方法存在着能耗高，硅源成本高等问题，使其廉价生产面临着许多问题。

针对上述技术背景，还未有以铁尾矿为原料制备氧化铁粉体和二氧化硅纳米材料的详细报道，本发明在大量处理铁尾矿这种废弃物的同时，制备出氧化铁粉体和廉价硅源，且能在常压下进行反应得到粒径小、含量高的二氧化硅纳米材料，具有非常大的现实意义。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供了一种从铁尾矿同时制备氧化铁和二氧化硅纳米材料的方法，它以铁尾矿为原料同时制备氧化物纳米材料的方法，其有着成本低廉、原料来源广泛、日常能耗低、反应条件温和、易于工业化以及大量处理固体废弃物的优势；且制得的二氧化硅纳米材料有较大的比表面积、较小的粒径以及较高的含量。

所述的一种从铁尾矿同时制备氧化铁和二氧化硅纳米材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

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，制得活化后的铁尾矿粉；

3）将步骤2）中的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；

4）将步骤3）中的滤渣与氢氧化钠颗粒混合并搅拌均匀，放入马弗炉中450-550℃保持1.5-2.5小时，制得碱熔反应后的铁尾矿；

5）将步骤4）中碱熔反应后的铁尾矿融入水中，加热搅拌反应，反应结束后过滤得到粗硅溶液；