[发明专利]利用铁尾矿制备亮红色铁红杂化颜料的方法

说明书

本发明为一种利用铁尾矿制备亮红色铁红杂化颜料的方法。该方法包括以下步骤：将铁尾矿粉末加入到铁盐溶液中，再加入碱，剧烈搅拌20～40min后，继续搅拌和超声各30min～4h得到悬浮液，将该悬浮液转至水热反应釜中，140～200℃条件下反应4～48h，得到亮红色铁红杂化颜料。本发明将铁尾矿当成资源利用，既可解决环境和能源问题，又可为降低铁红颜料的制备成本提供新途径，合成路径更绿色、制备成本更低廉，为我国储量丰富、亟待利用的铁尾矿的资源化、高附加值功能化利用开辟新途径。

技术领域

本发明涉及一种亮红色铁红杂化颜料的制备方法，尤其涉及一种利用铁尾矿制备亮红色铁红杂化颜料的方法，属于铁尾矿深加工和纳米复合材料制备技术领域。

背景技术

铁尾矿是工业固体废弃物的主要组成部分，因含有丰富的有价物质而作为一种二次资源被世界广泛关注。而目前，我国铁尾矿的综合利用率只有7％，堆存的铁尾矿量高达几千亿吨。铁尾矿的利用困难不仅导致了资源的浪费，也带来了许多严重的环境问题，严重恶化周边地区的空气环境和水环境。为实现资源效益、经济效益、社会效益和环境效益的有效统一，对铁尾矿资源化、高附加值功能化利用至关重要。

铁红颜料是一种常见的无机颜料，主要成分为α-Fe₂O₃，具有很高的遮盖力和着色力，且绿色安全，被广泛用于涂料、建材、塑料、陶瓷和橡胶等领域。但铁红颜料的颜色一般较为暗淡，没有光泽，很难与含有毒性重金属离子的红色颜料相媲美，限制了其在高端产品中的应用。近年来，研究学者发现硅基质的存在有利于提高铁红的红色相(Ceram.Int.34(2008)491)，铝元素的存在可使其色彩更鲜艳且耐高温(ACS Appl.Mater.Inter.6(2014)20282)。Tian等(Ceram.Int.43(2017)1862)发现含有硅骨架和铝元素的天然硅酸盐黏土矿可以显著改善铁红颜料的色度和热稳定性。

我国铁尾矿以SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、CaO、MgO等为主要成分，以石英、绿泥石、角闪石、长石、辉石等脉石类矿物为主要物相。这些矿物都含有丰富的硅元素，基本单元都包括[SiO₄]四面体，可为铁红颜料提供载体并提高其红色相。而且，铁尾矿一般含有丰富的铝元素和铁元素，铁元素可作为铁源合成α-Fe₂O₃，而铝元素可用以提高铁红的鲜艳度和热稳定性。相对天然硅酸盐黏土矿物，铁尾矿具有堆存量大、成本低廉、亟需利用等特点。但由于铁尾矿成分组成复杂，组分相互间作用机理情况复杂，致使其具体应用中，还存在很多技术要点需要研究和克服。目前铁尾矿的研究利用多以环保为目的，尚没有针对铁尾矿的天然硅酸盐复合矿物禀赋特性构筑高附加值功能材料的报道。

发明内容

本发明的目的是针对当前技术中存在的不足，提供一种利用铁尾矿制备亮红色铁红杂化颜料的方法。该方法选用工业固体废弃物铁尾矿为原料经过适合的配比和参数，合成铁红杂化颜料。本发明将铁尾矿当成资源利用，既可解决环境和能源问题，又可为降低铁红颜料的制备成本提供新途径，合成路径更绿色、制备成本更低廉，为我国储量丰富、亟待利用的铁尾矿的资源化、高附加值功能化利用开辟新途径。

本发明的技术解决方案：

一种利用铁尾矿制备亮红色铁红杂化颜料的方法，该方法包括以下步骤：

将铁尾矿粉末加入到铁盐溶液中，搅拌、超声后加入碱，剧烈搅拌20～40min后，继续搅拌和超声各30min～4h，得到悬浮液，将该悬浮液转至水热反应釜中，140～200℃条件下反应4～48h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、过筛得到亮红色铁红杂化颜料；

其中，每克铁尾矿粉末加入到10～60mL铁盐溶液中；碱的摩尔量为铁盐摩尔量的1～4倍。