一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法，以电炉粉尘和轧钢皮为原料，通过低温焙烧及氨法浸出从电炉粉尘中分离回收得到含锌浸出液，并通过酸浸从轧钢皮中得到含铁酸浸液；然后通过中和共沉淀法制备出尖晶石型铁氧体磁性材料，使电炉粉尘中的锌和轧钢皮中的铁最终以锌铁氧体产品形式回收，产品附加值高，不仅解决了电炉粉尘及轧钢皮的堆积问题，为电炉粉尘、轧钢皮的高效、高价值利用提供新的思路，同时降低了尖晶石型铁氧体的生产成本，提高了经济效益。

A Method of Preparing Ferrite from Electric Furnace Dust and Steel Rolling Sheet

The invention discloses a method for preparing ferrite from electric furnace dust and rolling steel sheet, which takes electric furnace dust and rolling steel sheet as raw materials, separates and recovers zinc-containing leaching solution from electric furnace dust by low temperature roasting and ammonia leaching, and obtains iron-containing acid leaching solution from rolling steel sheet by acid leaching; and then spinel ferrite magnetic material is prepared by neutralization coprecipitation method to make electric furnace powder. Zinc in dust and iron in rolled steel sheet are eventually recovered in the form of zinc ferrite products with high added value, which not only solves the problem of accumulation of electric furnace dust and rolled steel sheet, but also provides a new idea for efficient and high value utilization of electric furnace dust and rolled steel sheet, and reduces the production cost of spinel ferrite and improves economic benefits.

【技术实现步骤摘要】
一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法
本专利技术涉及废物资源化利用及环保工程
，具体涉及一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法。
技术介绍
尖晶石型铁氧体(MFe2O4)是指一种含有三价铁离子氧化物的磁性材料(M为Ni、Zn、Mn和Mg等元素)，它是由Fe3+与其他一种或几种金属离子组成的复合氧化物；由于它稳定性良好、磁电性能优越，在铁流体、磁媒体、催化剂、高密度储存磁等领域的广泛应用，已经引起了广大研究学者的兴趣和关注；其中，由于(Ni-Zn)Fe2O4具有很高的饱和磁感应强度(Ms)和较低的矫顽力(Hc)，已经被广泛的应用于各种软磁材料中。目前，锌铁氧体的制备方法主要有：化学共沉淀法、溶胶-凝胶法、水热法、高能球磨法、自蔓延高温合成法、模板法等；化学共沉淀法是将一定量的M2+离子(M为Ni、Co、Mn、Cu、Zn等)盐溶液与Fe3+离子盐溶液按化学计量比n(M2+):n(Fe3+)＝1:2混合，然后加入一定量的沉淀剂，如氨水、氢氧化钠等，使金属离子形成沉淀物，再用去离子水洗涤数次沉淀后，将沉淀于高温下煅烧得到最后产物；且上述各种制备方法多以纯度较高的含锌化合物和含铁化合物为原料，少有以废弃物或者一次资源为原料合成铁氧体的研究，这无疑增加了生产成本，同时有研究证明金属离子的掺杂可能有益于尖晶石铁氧体磁性能的提高。轧钢皮是一种无氟、高铁的废原料，目前对轧钢皮的利用除用作炼钢熔剂外，一般都是把它做为烧结矿的原料转化成含纸原料，而没有发挥出轧钢皮无氟、高铁的优势，在资源利用上是个很大的浪费，从效益上看也是很不合算的。电炉炼钢粉尘中不仅含有大量的铁、碳元素，还含有锌、铅、锰等少量有用元素，目前，处理电炉炼钢粉尘的主要方法是：(1)将电炉炼钢粉尘固化填埋、露天堆放或者低价出售。该方法主要问题是对生态环境造成了破坏，且有价金属资源没有得到回收利用；(2)将电炉炼钢粉尘经过烧结后返回高炉重新利用；该方法虽然有效回收了Fe元素，但对于其他元素未能得到回收，而是在烟尘中富集，造成了资源的浪费，部分元素特别是Zn在高炉烟道的富集还会引起高炉结瘤，影响高炉的使用寿命；(3)将电炉炼钢粉尘经过环形炉、回转窑或转底炉等高温还原后得到金属化球团和含氧化锌、氧化铅烟尘，该方法设备投资较大，金属化球团需要一定的机械强度和合适的金属化率；此外，该方法只达到了对电炉炼钢粉尘中的锌和铁分离和富集的目的，产品工业附加值低；(4)将电炉炼钢粉尘经过酸法或碱法湿法工艺得到金属锌或锌化合物；这些方法仅对粉尘中的锌进行回收，资源综合利用率低，处理粉尘的经济效益差。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法，利用从电炉粉尘中分离回收的锌、及轧钢皮无氟、高铁的优势，通过共沉淀法制备出尖晶石型铁氧体磁性材料，不仅解决了电炉粉尘及轧钢皮的堆积问题，为电炉粉尘、轧钢皮的高效、高价值利用提供新的思路，同时降低了尖晶石型铁氧体的生产成本，提高了经济效益。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法，包括如下步骤：S1、对电炉粉尘、轧钢皮分别进行干燥、研磨后备用；S2、将步骤S1得到的轧钢皮原料用盐酸溶液浸出，然后离心得到含铁酸浸液；S3、将步骤S1得到的电炉粉尘原料加铵盐混匀后进行低温焙烧，再将焙砂进行氨法浸出，然后液固经过滤-洗涤后得到锌浸出液；S4、将步骤S2得到的含铁酸浸液加入到上述锌浸出液中，补加含锌物质，控制混合液中n(Zn2+):n(Fe3+)＝1:1～3，加入无机碱，将溶液pH值调至9～12，进行沉锌铁，得到含锌铁沉淀物，将反应过程中产生的沉淀离心，并交替使用蒸馏水和无水乙醇洗涤沉淀至pH＝7；S5、将上述沉淀物于700～900℃焙烧3～5小时后得到尖晶石型铁氧体磁性材料。优选的，步骤S2中盐酸溶液的浓度为1～5mol/L，液固比为10～50:1，温度为60～80℃，反应3～5h。优选的，步骤S3中所述原料与铵盐的重量比为1:1～5，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为2～4h。优选的，所述铵盐为NH4C1、(NH4)2CO3、(NH4)2SO4中的一种或几种组合。优选的，步骤S3中所述氨法浸出选用氨-铵盐浸出剂，所述浸出剂中总氨浓度为1～5mol/L，[NH3]/[NH4+]＝1:4～2:1，焙砂氨法浸出液固重量比为10～50∶1，浸出温度为40～60℃，浸出时间为1～4h。优选的，步骤S3中所述氨-铵盐浸出剂为NH3-NH4C1、NH3-(NH4)2CO3、NH3-(NH4)2SO4中的一种或多种。优选的，步骤S4中沉锌铁条件为：温度为90～100℃，时间1～2h。优选的，步骤S4中所述无机碱为NH3·H2O、(NH3)2CO3、NH3HCO3、Na2CO3、NaHCO3、NaOH、KOH中的任一种。优选的，步骤S4中所述含锌物质为ZnCO3、Zn2(OH)2CO3、Zn(OH)2、ZnO、ZnCl2、Zn(NO3)2、金属Zn中的任一种。优选的，步骤S1中所述干燥条件为90～110℃下干燥12～24h。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术不以纯度较高的含锌化合物和含铁化合物为原料，而是直接以电炉炼钢粉尘和轧钢皮为原料制备锌铁氧体，原料来源方便，且原料成本低，采用溶液浸出和中和等常规湿法冶金方法制备锌铁氧体，设备简单，操作方便。(2)本专利技术将轧钢皮以盐酸溶液将其中的高铁浸出后与电炉粉尘分离出的锌进行共沉淀反应，锌和铁最终以锌铁氧体产品形式回收，产品附加值高，有利于提高企业经济效益，同时使轧钢皮和电炉粉尘中的铁和锌等资源得到充分利用，资源综合利用率提高。(3)本专利技术以电炉粉尘为原料，与铵盐混合后通过低温焙烧，实现电炉粉尘中难溶的铁酸锌物相向较易溶解的氧化锌物相的转变；然后，将焙烧产物放入氨性体系溶液中进行选择性浸出，基于锌和铁在氨性体系溶液中的浸出率差异，使得锌进入浸出液，而铁、钙、镁、锑、砷、氟、氯等杂质不与氨配位而留在浸出渣中，由于锌与氨良好的配位能力，提高了对锌的选择性，因此简化浸出液的净化过程，从而在较温和的条件实现电炉粉尘中锌的高效选择性分离回收。附图说明图1为本专利技术一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法的工艺流程图。图2为轧钢皮的XRD表征图。图3为电炉粉尘的XRD表征图。图4为实施例1制得的尖晶石型铁氧体磁性材料的XRD图谱。图5为实施例1制得的尖晶石型铁氧体磁性材料的磁滞回线图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术；除非特别说明，本专利技术采用的试剂、方法和设备为本
常规试剂、方法和设备。本专利技术以下具体实施方式中选用的轧钢皮及电炉粉尘原料的主要元素组成及含量分别如表1、表2所示：表1：轧钢皮的主要元素组成及含量(wt.％)Others：磷化物等表2：电炉粉尘的主要元素组成及含量(wt.％)Others：氯化物、硫化物等以下实施例均以上述轧钢皮、电炉粉尘为原料，所述轧钢皮的XRD表征图谱如图2所示，由图中结果可知，轧钢皮中铁主要以Fe2O3的形式富存，且XRD图谱中无其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对电炉粉尘、轧钢皮分别进行干燥、研磨后备用；S2、将步骤S1得到的轧钢皮原料用盐酸溶液浸出，然后离心得到含铁酸浸液；S3、将步骤S1得到的电炉粉尘原料加铵盐混匀后进行低温焙烧，再将焙砂进行氨法浸出，然后液固经过滤‑洗涤后得到锌浸出液；S4、将步骤S2得到的含铁酸浸液加入到上述锌浸出液中，补加含锌物质，控制混合液中n(Zn

【技术特征摘要】
1.一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、对电炉粉尘、轧钢皮分别进行干燥、研磨后备用；S2、将步骤S1得到的轧钢皮原料用盐酸溶液浸出，然后离心得到含铁酸浸液；S3、将步骤S1得到的电炉粉尘原料加铵盐混匀后进行低温焙烧，再将焙砂进行氨法浸出，然后液固经过滤-洗涤后得到锌浸出液；S4、将步骤S2得到的含铁酸浸液加入到上述锌浸出液中，补加含锌物质，控制混合液中n(Zn2+):n(Fe3+)＝1:1～3，加入无机碱，将溶液pH值调至9～12，进行沉锌铁，得到含锌铁沉淀物，将反应过程中产生的沉淀离心，并交替使用蒸馏水和无水乙醇洗涤沉淀至pH＝7；S5、将上述沉淀物于700～900℃焙烧3～5小时后得到尖晶石型铁氧体磁性材料。2.根据权利要求1所述的一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法，其特征在于，步骤S2中盐酸溶液的浓度为1～5mol/L，液固比为10～50:1，温度为60～80℃，反应3～5h。3.根据权利要求1所述的一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法，其特征在于，步骤S3中所述原料与铵盐的重量比为1:1～5，焙烧温度为300～500℃，焙烧时间为2～4h。4.根据权利要求3所述的一种利用电炉粉尘和轧钢皮制备铁氧体的方法，其特征在于，所述铵盐为NH4C1、(NH4)2CO3、(NH4)2SO4中的一种或几种组合。5.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：李杨，陈昌，陈旭芳，张岩昊，张华，倪红卫，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42