从不同含铁矿石提取铁(III)氧化物制造技术

提供了一种从块状铁矿石提取纯铁(III)氧化物的方法，所述方法包括：使用破碎机破碎并研碎生赤铁矿矿石，形成经碾磨的矿石，然后通过在连续搅拌条件下冲洗对经碾磨的矿石进行水洗，在连续搅拌条件下用稀盐酸对经碾磨的矿石进行稀酸洗涤，在连续搅拌条件下将经稀酸洗涤的经碾磨矿石浸入浓酸中并加热，用碱处理经加热和浸渍的经碾磨矿石以形成沉淀物，用水洗涤沉淀物以纯化沉淀物，干燥经纯化的沉淀物，并灼烧经纯化的干燥沉淀物，以从块状铁矿石中提取纯的铁(III)氧化物。

Extraction of iron (III) oxides from different iron ores

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】从不同含铁矿石提取铁(III)氧化物专利
本专利技术一般涉及生产铁(III)氧化物。具体来说，本专利技术涉及通过回收、纯化、提取、分离(separation)和析出(isolation)从不同含铁矿石生产铁(III)氧化物。专利技术背景原矿(essentialores)中天然存在多种众所周知形式的铁氧化物，例如磁铁矿、赤铁矿、针铁矿、褐铁矿、菱铁矿等。由于铁(III)氧化物主要用于钢铁制造，因此其不仅在工业层面而且在所有已知的经济和战略层面都已受到并且仍然受到广泛关注。此外，其被认为是在其他工业中使用的最重要的材料之一，例如陶瓷、玻璃、油漆、橡胶、塑料、造纸和建材工业等。因此，许多科学家和制造商都对于开发用于加工和纯化各种铁氧化物矿石(例如，赤铁矿和针铁矿)以去除有关天然杂质的方法感兴趣。此外，制造商已经通过不同的方法生产铁(III)氧化物，其中，例如，由硫酸铁生产氧化铁，并形成硫酸铵和氯化铵作为副产物。从硫酸浸出溶液或含镍和硫酸钴的Fe2(SO4)3/脲混合物的溶液中回收作为赤铁矿的铁以及其它有价金属(metallicvalues)的方法。已经研究了通过氧化/还原方法处理赤铁矿。报道了由氯化铁溶液生产氧化铁，并且其他人实现了制备不同尺寸和形式的赤铁矿的可能性。但是，许多制造商在特定的压力和温度条件下使用不同方法生产铁氧化物。另外，通过从含铝材料中提取铝来生产氧化铝引起了人们的关注，其包括通过用HCl浸提来处理工业废料(例如赤泥和飞灰)以获得含有铝离子的浸出液和固体并随后分离固体与浸出液的相关过程。这些过程可以有效地从赤泥和飞灰中提取各种材料。已经报道了用于从硫化物矿石中回收作为赤铁矿的铁或从含有背景氯化物(优选氯化镁)的氯化铁溶液中回收精矿(concentrate)的其它方法，其包括加热该溶液并添加水或蒸汽以产生赤铁矿沉淀物，并回收HCl。所述方法还涉及亚铁同时氧化并沉淀为赤铁矿，并且涉及该过程中相关酸的回收和再循环。在其它方法中，使用微米级或纳米级尺寸的铁氧化物(赤铁矿形式)用于各种先进应用领域。需要一种从赤铁矿和针铁矿矿石中纯化和提取铁(III)氧化物的方法。
技术实现思路
为了满足本领域的需要，提供了一种从块状铁矿石中提取纯铁(III)氧化物的方法，所述方法包括：使用破碎机破碎并研碎生赤铁矿矿石，形成经碾磨的矿石，然后通过在连续搅拌条件下对经碾磨的矿石进行水洗，在连续搅拌条件下用稀盐酸对经碾磨的矿石进行稀酸洗涤，在连续搅拌条件下将经稀酸洗涤的经碾磨矿石浸入浓酸中并加热，用碱处理经加热和浸渍的经碾磨矿石以形成沉淀物，用水洗涤沉淀物以纯化沉淀物，干燥经纯化的沉淀物，并灼烧经纯化的干燥沉淀物，以从块状铁矿石中提取纯的铁(III)氧化物。根据本专利技术的一个方面，冷和/或热水洗使得经碾磨的矿石中的水溶性成分溶解，并且将任意的氧化物物质转化为氧化物物质的氢氧化物形式，其中，氧化物物质可以包括CaO、MgO、Na2O、K2O、SrO或BaO。在本专利技术的另一方面中，稀酸洗涤包括浓度范围0.3N至3N的酸。在本专利技术的另一方面中，使用浸出液替代稀酸洗涤，其中，产生可溶性盐并加以利用。在本专利技术的一个方面中，浓酸包括浓盐酸，其中，浓盐酸的摩尔浓度范围为7N至11.5N。根据本专利技术的另一方面，浓酸浸渍产生了可溶性氯化铁，其中，可溶性氯化铁通过过滤或抽吸与不溶性成分分离。在本专利技术另一方面中，沉淀物用于浓缩一定比例的不溶性贵金属元素。根据本专利技术的一个方面，灼烧在600℃至1200℃的温度范围内。附图简述图1显示根据本专利技术一个实施方式，在纯化和处理之前赤铁矿矿石的X射线衍射(XRD)图案。图2显示根据本专利技术一个实施方式，在纯化和处理之前针铁矿矿石的X射线衍射(XRD)图案。图3显示根据本专利技术一个实施方式，在用稀盐酸处理之后(在第三阶段之后)赤铁矿矿石残余物的XRD。图4显示根据本专利技术一个实施方式，在用稀盐酸处理之后(在第三阶段之后)针铁矿矿石残余物的XRD。图5显示根据本专利技术一个实施方式，在用稀盐酸处理之后(在第三阶段之后)赤铁矿矿石残余物的EDX图表。图6显示根据本专利技术一个实施方式，在用稀盐酸处理之后(在第三阶段之后)针铁矿矿石残余物的EDX图表。图7显示根据本专利技术一个实施方式，在用浓盐酸处理并灼烧之后(在第七阶段之后)由赤铁矿矿石产生的铁氧化物的XRD。图8显示根据本专利技术一个实施方式，在用浓盐酸处理并灼烧之后(在第七阶段之后)由针铁矿矿石产生的铁氧化物的XRD。图9显示根据本专利技术一个实施方式，在用浓盐酸处理并灼烧之后(在第七阶段之后)由赤铁矿矿石产生的铁氧化物的EDX。图10显示根据本专利技术一个实施方式，在用浓盐酸处理并灼烧之后(在第七阶段之后)由针铁矿矿石产生的铁氧化物的EDX。图11显示根据本专利技术一个实施方式，在用浓盐酸处理并灼烧之后(在第七阶段之后)由赤铁矿矿石产生的(纳米尺寸)铁氧化物的TEM。图12显示根据本专利技术一个实施方式，在用浓盐酸处理并灼烧之后(在第七阶段之后)由针铁矿矿石产生的(纳米尺寸)铁氧化物的TEM。图13显示了根据本专利技术一个实施方式形成铁氧化物的方法的流程图。具体实施方式本专利技术提供了一种复杂性降低且成本低廉的方法，该方法通过系统且连续的研碎、酸处理、洗涤、提取和纯化步骤由其赤铁矿和针铁矿矿石生产铁(III)氧化物。本文描述的是指定阶段的主要工位，之后是证实存在纯的形式且高百分比产率的铁(III)氧化物的X射线衍射技术(XRD)、(XRF)、(TEM)和(EDX)。因此，本专利技术的方法可以被认为对于从其不同的含铁矿石中提取铁(III)氧化物是安全、环境友好、容易应用且具有高经济可行性。本专利技术涉及从受污染的赤铁矿矿石中提取化学结构为Fe2O3的纯铁(III)氧化物(赤铁矿形式)，不仅如此，而且还包括通过简单的一系列连续、可行和环保的纯化和提取步骤从各种其它铁矿石中提取的可能性。这些步骤可以在常压(即，不需要施加外部高压)下以工业规模进行，而无需使用有毒材料(即，仅使用盐酸、氢氧化钠和/或氢氧化铵)。但是，在该工作中，研究所采用的矿石是赤铁矿和针铁矿。考虑到采用和实施纯化和提取步骤和阶段的重要性，以序列排列的方式(如下所述)进行。第一阶段(破碎和研碎)：该阶段是通过使用切割和手动破碎工具使大块矿石破碎，并且使用球磨机可以实现对矿石的良好研碎来实验性实现的。另一方面，该阶段的工业规模应用可以使用破碎和研碎同时进行的电动破碎机器(破碎器)直接实现。然而，研碎越好，其它后续步骤也将越好。图1和图2分别显示了赤铁矿和针铁矿矿石的X射线衍射(XRD)。赤铁矿和针铁矿矿石的X射线荧光元素分析(XRF)分别如表1和表2所示。表1：赤铁矿矿石的XRF元素分析成分(重量％)SiO26.77...

【技术保护点】
1.从块状铁矿石提取纯的铁(III)氧化物的方法，该方法包括：/na)使用破碎机破碎并研碎生赤铁矿矿石，形成经碾磨的矿石；/nb)在连续搅拌条件下对所述经碾磨的矿石进行水洗，其包括冲洗；/nc)在所述连续搅拌条件下用稀盐酸对所述经碾磨的矿石进行稀酸洗涤；/nd)在所述连续搅拌条件下将所述经稀酸洗涤的经碾磨的矿石浸入浓酸中，并施加热量；/ne)用碱对所述经加热和浸渍的经碾磨的矿石进行处理，以形成沉淀物；/nf)用水洗涤所述沉淀物，以纯化所述沉淀物，并且对所述经纯化的沉淀物进行干燥；以及/ng)所述经纯化的干沉淀物进行灼烧，以从块状铁矿石提取纯的铁(III)氧化物。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170522 US 62/509,4321.从块状铁矿石提取纯的铁(III)氧化物的方法，该方法包括：
a)使用破碎机破碎并研碎生赤铁矿矿石，形成经碾磨的矿石；
b)在连续搅拌条件下对所述经碾磨的矿石进行水洗，其包括冲洗；
c)在所述连续搅拌条件下用稀盐酸对所述经碾磨的矿石进行稀酸洗涤；
d)在所述连续搅拌条件下将所述经稀酸洗涤的经碾磨的矿石浸入浓酸中，并施加热量；
e)用碱对所述经加热和浸渍的经碾磨的矿石进行处理，以形成沉淀物；
f)用水洗涤所述沉淀物，以纯化所述沉淀物，并且对所述经纯化的沉淀物进行干燥；以及
g)所述经纯化的干沉淀物进行灼烧，以从块状铁矿石提取纯的铁(III)氧化物。


2.如权利要求1所述的方法，其中，所述冷水洗、热水洗、或者冷水洗和热水洗使得所述经碾磨的矿石中的水溶性成分溶解，并且将...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·K·阿拉姆，M·M·奥尔，
申请(专利权)人：开罗美国大学，
类型：发明
国别省市：美国;US