一种用铁鳞生产四氧化三铁的方法技术

本发明专利技术公开了一种用铁鳞生产四氧化三铁的方法。以铁鳞为原料制备FeSO4溶液，氮气保护下向FeSO4溶液中滴加氨水沉淀Fe2+制备δ-FeOOH前驱物，控制终点pH在5.5～8.0。在80～100℃下氧化1～3h，采用空气诱导法制备四氧化三铁。产物经过滤、水洗后烘干，得到具有良好结晶度的超细均匀Fe3O4球形粉体。过滤后的硫酸铵母液用石灰中和，生成石膏沉淀物和氨水溶液，经过滤、蒸发浓缩后，氨水返回FeSO4制备工序。本发明专利技术具有工艺简单、原料廉价、氨在系统中循环使用、环境友好等优点，为Fe3O4超细粉末的工业化生产提供了一条有效、可行、环保的新途径。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用铁鳞制备Fe3O4球形粉体且氨再生循环使用的方法。
技术介绍
Fe3O4超细粉体由于其化学稳定性好，价格低廉，兼有磁性和超细粒子的特性在许多领域得到广泛的应用。作为无机颜料中较重要的一种，广泛应用于涂料、油墨、颜料等领域；在电子工业中超细Fe3O4是磁记录材料，磁性流体，气、液敏感材料的重要组成部分；此夕卜，超细Fe3O4还可作为微波吸收材料及催化剂。四氧化三铁磁粉可通过化学沉淀、热分解、机械研磨等物理和化学的方法制备。物理法具有重现性好，操作简单的优点，但生产周期长，成本较高，粒子细化难以达到要求。化学沉淀法制备的Fe3O4磁粉不仅粒度均匀，而且磁粉粒径的大小和形态、饱和磁化强度、矫顽力等参数可以通过调整工艺条件得到控制，能够满足不同应用领域的要求，是制备超细四氧化三铁磁粉的重要方法。近年来，虽然在Fe3O4制备及改性方面取得了明显的进步，但仍存在两个典型的问题:(1)制备的原料较贵，成本较高，制备工艺相对较复杂；(2)采用氢氧化钠制备Fe3O4时会产生大量的硫酸钠废水，污染环境并且浪费资源。因此，寻找新的反应工艺，尤其是低成本的绿色工艺合成粒度分布均匀可控、具有良好分散性的Fe3O4粉体具有重要的实际意义。铁鳞是在钢材加热和轧制过程中，由于表面受到氧化而形成氧化铁层，剥落下来的鱼鳞状物。铁鳞原料易得，价格低廉，可用作氧化剂和制铁粉的原料。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺简单、原料成本及生产成本低，既解决废水排放超标污染问题，又实现氨的再生循环使用，节能环保，经济效益显著的用铁鳞制备Fe3O4球形粉体且氨再生循环使用方法。本专利技术的目的是这样实现的。，其特征在于，包括以下步骤:(I)硫酸浸出:用稀硫酸在常温下浸出铁鳞，过滤后得到FeSO4溶液；(2)制浆:在非氧化性气体保护下，常温下向步骤(I)制取的FeSO4溶液中滴加氨水，沉淀Fe2+制备δ -FeOOH前驱体；(3)空气氧化:利用空气中的氧气作为天然的氧化剂，将步骤⑵制取的δ -FeOOH前驱体氧化得到四氧化三铁；(4)产物收集:将步骤(3)制取的四氧化三铁过滤、水洗后烘干，得到具有良好结晶度的超细均匀Fe3O4球形粉体。沉淀氧化法制备Fe3O4磁粉的主要反应为:Fe2++20『一Fe (OH) 2 I (I)4Fe (OH) 2+02+2H20 — 4Fe (OH) 3 I (2)Fe (OH) 2+2Fe (OH) 3— Fe0.Fe 203.4H20 — Fe304+4H20 (3)进一步地，为了循环利用氨水，避免酸性废水排放，还包括以下步骤:(5)氨循环利用:将步骤(3)分离的硫酸铵母液用石灰中和，生成硫酸钙和稀氨水，过滤后得到副产物石膏，分离石膏后得到浓度为2?7%的稀氨水，将稀氨水蒸发、浓缩后返回步骤(2)循环利用。进一步地，为了改善步骤(2)的反应效果，控制步骤(I)的FeSO4溶液浓度为0.5 ?L 5mol/L。进一步地，为了改善步骤(2)的反应效果，控制步骤(2)氨水滴加终点pH在5.5?8.0。进一步地，步骤(2)中所述非氧化性气体为氮气、氩气或氦气，优选氮气。进一步地，为了改善步骤(3)的反应效果，步骤(3)中氧化温度为80?100°C，氧化时间为I?3h ;氧化过程中搅拌，搅拌转速为300?600rpm。进一步地，步骤(5)所述石灰为熟石灰0&(0!1)2或生石灰0&0，中和温度不高于80。。。进一步地，步骤(5)稀氨水用蒸氨塔进行蒸发浓缩，蒸氨塔控制条件为塔顶温度不低于90°C，塔底温度不低于95°C。本专利技术所制备的Fe3O4粉体为球形，粒径在80?300nm，饱和磁化强度为60?100emu/g，粒径大小和饱和磁化强度可根据需要在前述范围内调控。本专利技术提供的方法具有以下优点:1.原料廉价易得，成本低廉。2.生产条件温和可控，适宜大规模工业生产。3.氨水循环利用，副产物为石膏，生产工艺清洁环保。【附图说明】图1为本专利技术工艺流程图。图2为本专利技术制备的Fe3O4粉体SEM图片。【具体实施方式】本专利技术的生产方法详述如下:1.硫酸浸出用稀硫酸在常温下浸出铁鳞，过滤后得到浓度为0.5?1.5mol/L的FeSO4溶液。2.制浆非氧化性气体保护下(常温)向FeSO4溶液中滴加氨水沉淀Fe2+制备δ -FeOOH前驱体，控制终点pH在5.5?8.0。3.空气氧化利用空气中的氧气作为天然的氧化剂，在80?100°C下氧化I?3h，控制搅拌转速为 300 ?600rpm。4.中和副产的硫酸铵分析浓度后用石灰中和，中和温度不高于80°C。过滤分离出石膏，得到稀氨水。5.蒸氨将中和得到的稀氨水用蒸氨塔进行蒸馏，所得到的浓氨水可直接回到Fe3O4生产系统，或进一步制成氨或液氨再回到生产系统。以下实施例用于说明本专利技术。实施例1用稀硫酸溶解铁鳞，过滤得到FeSO4溶液。常温下向反应釜中加入浓度为1.0mol/L的FeSO4溶液300ml，氮气保护下用浓氨水调节pH = 6.0。待体系温度升至90°C时，停止通入氮气并以0.8L/min的速率通入空气，氧化2h。氧化结束后陈化2h，将得到的产物过滤，水洗数次后真空干燥，可得产物21.9g，产物粒径为51nm，产物SEM照片如图2所示。取硫酸铵母液300ml于带搅拌的反应罐中，缓慢加入化学计量的石灰，控制中和温度不高于80°C，加完后继续搅拌5min，过滤得到副产品石膏，滤液送至蒸氨工序，所得到的浓氨水可直接回到Fe3O4生产系统。实施例2用稀硫酸溶解铁鳞，过滤得到FeSO4溶液。常温下向反应釜中加入浓度为1.0mol/L的FeSO4溶液300ml，氮气保护下用浓氨水调节pH = 6.5。待体系温度升至90°C时，停止通入氮气并以1.0L/min的速率通入空气，氧化lh。氧化结束后陈化lh，将得到的产物过滤，水洗数次后真空干燥，可得产物22.lg，产物粒径为53nm。取硫酸铵母液300ml于带搅拌的反应罐中，缓慢加入化学计量的石灰，控制中和温度不高于80°C，加完后继续搅拌5min，过滤得到副产品石膏，滤液送至蒸氨工序，所得到的浓氨水可直接回到Fe3O4生产系统。实施例3用稀硫酸溶解铁鳞，过滤得到FeSO4溶液。常温下向反应釜中加入浓度为1.5mol/L的FeSO4溶液300ml，氮气保护下用浓氨水调节pH = 6.0。待体系温度升至90°C时，停止通入氮气并以0.8L/min的速率通入空气，氧化2h。氧化结束后陈化2h，将得到的产物过滤，水洗数次后真空干燥，可得产物33.0g,产物粒径为52nm。取硫酸铵母液300ml于带搅拌的反应罐中，缓慢加入化学计量的石灰，控制中和温度不高于80°C，加完后继续搅拌lOmin，过滤得到副产品石膏，滤液送至蒸氨工序，所得到的浓氨水可直接回到Fe3O4生产系统。实施例4用稀硫酸溶解铁鳞，过滤得到FeSO4溶液。常温下向反应釜中加入浓度为1.5mol/L的FeSO4溶液300ml，氮气保护下用浓氨水调节pH = 8.0。待体系温度升至90°C时，停止通入氮气并以1.0L/min的速率通入空气，氧化3h。氧化结束后陈化4h，将得到的产物过滤，水洗数次后真空干燥，可得产物33.6g，产物粒径为59nm。取硫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用铁鳞生产四氧化三铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)硫酸浸出：用稀硫酸在常温下浸出铁鳞，过滤后得到FeSO4溶液；(2)制浆：在非氧化性气体保护下，常温下向步骤(1)制取的FeSO4溶液中滴加氨水，沉淀Fe2+制备δ‑FeOOH前驱体；(3)空气氧化：利用空气中的氧气作为天然的氧化剂，将步骤(2)制取的δ‑FeOOH前驱体氧化得到四氧化三铁；(4)产物收集：将步骤(3)制取的四氧化三铁过滤、水洗后烘干，得到具有良好结晶度的超细均匀Fe3O4球形粉体。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋开喜，张邦胜，周立杰，王海北，汪胜东，范艳青，蒋训雄，
申请(专利权)人：北京矿冶研究总院，
类型：发明
国别省市：北京;11