[发明专利]一种利用冶金矿山固废制备金属—有机骨架材料的方法

说明书

本发明属于资源化综合利用领域，尤其涉及一种利用冶金矿山固废制备金属—有机骨架材料的方法，该方法采用浓强酸、强碱将冶金矿山固废物溶解，得到混合的金属盐。以有机物作为有机配体，将混合金属盐、有机配体溶解到有机溶剂中，在70～150℃条件下恒温18～30h，合成了金属—有机骨架材料。本发明提供了一种利用冶金矿山固废制备含有价金属元素的MOF材料的新方法，原料来源广泛，能够有效的利用含有价金属元素的冶金渣、矿物、粉尘以及其他废弃金属合金，合成方法简单、合成条件温和。该方法适用于冶金渣、矿物、粉尘以及废弃金属合金的综合利用。

技术领域

本发明属于资源化综合利用领域，涉及一种利用冶金矿山固废制备金属—有机骨架材料的方法。

背景技术

我国有大量的含金属元素的冶金渣、矿物、粉尘以及大量的含铁废弃金属合金，仅高炉渣的年产量就高达20000万吨以上，而现有大大小小的尾矿库400多个，全部的金属矿山堆存的尾矿达到了50亿吨以上，而且以5亿吨每年尾矿的速度增长；近年来，我国每年有接近28万吨的不锈钢粉尘产出，粉尘中含有Fe、Cr、Ti等有价金属，同时废钢等一系列含铁金属合金大量产出，综合利用价值极高。传统的有价金属回收中，面临着高能耗高污染的问题，新方法的提出具有极高的意义。

金属—有机骨架(MOF,metal-organic framework)材料主要由芳香酸或碱的氮、氧多齿有机配体，通过无机金属中心杂化形成的立体网络结构晶体材料。同时，MOF材料具有高的比表面积、大孔隙率和和功能型孔道结构，能够有效的存储能源气体；由于其结构的特性，在气液相分离方面均表现出优异的性能；还具有良好的催化、光学、磁性性质等诸多方面的性能。该制备方法的提出，不仅仅实现资源固废的回收利用，还为MOF材料的制备提供了一种新的思路，可制备高附加值材料，具有极高的应用价值。

发明内容

本公开实施例公开了一种利用冶金矿山固废制备金属—有机骨架材料的方法，以解决现有技术的上述以及其他潜在问题中任一问题。

为了达到上述目的，本公开实施例公开了一种利用冶金矿山固废制备金属—有机骨架材料的方法，该方法具体包括以下步骤：

S1)将冶金矿山固体废物与浓强酸或强碱混合，充分溶解后，离心过滤分离，在烘箱中恒温干燥，得到混合金属盐；

S2)将混合金属盐溶解到有机溶剂中，得到第一溶液；

S3)将有机配体溶解到有机溶剂中，得到第二溶液；

S4)将S2)得到第一溶液和S3)得到第二溶液混合均匀，得到混合溶液，将所述混合溶液装入水热反应釜中，在烘箱中恒温一定时间，得到固液混合物；

S5)将S4)所得固液混合物进行加热恒温分离，得到固体粉末；

S6)将S5)所得固体粉末在无氧环境下恒温干燥。

根据本公开实施例，所述S1)的具体工艺为：含铁废弃物与浓强酸或强碱体积的比为3-5:4-6，离心分离因数Fr控制在7000～10000，干燥温度为70～150℃，干燥时间为12～36h。

根据本公开实施例，所述S1)所述冶金矿山固体废物粒度在50～250微米；所述浓强酸为浓硫酸、浓盐酸或浓硝酸；所述强碱为氢氧化钠或氢氧化钾。

根据本公开实施例，所述S2)的工艺为：混合金属盐的投料比例为13～133mg/ml，超声波处理2-5分钟。

根据本公开实施例，所述S2)的工艺为：所述有机物的投料比例为5～50mg/ml，超声波处理2-5分钟。

根据本公开实施例，所述S2)和S3)中的有机溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、二乙基甲酰胺或乙醇。