一种用含碳酸盐铁矿浮选尾矿制备微纳米磁性材料的方法技术

本发明专利技术属于尾矿利用技术领域，具体涉及一种用含碳酸盐铁矿浮选尾矿制备微纳米磁性材料的方法。本发明专利技术首先通过分级作业处理筛出粗粒脉石矿物，进而通过超细粉碎技术获得微纳米级的超细物料，进一步采用悬浮磁化焙烧技术，利用浮选尾矿中的碳酸亚铁分解原位自磁化还原赤铁矿获得强磁性铁矿物，通过弱磁选工艺获得微纳米强磁性材料，将多极性基有机高分子聚合物包覆到磁性颗粒表面，获得改性微纳米磁性材料。本发明专利技术方法具有流程简单，生产成本低的优势，本发明专利技术将难以有效开发利用的尾矿资源制备成高附加值的磁性材料，同时大幅度减少了尾矿排放，降低了环境污染，产生了较好的经济效益和社会效益。益和社会效益。益和社会效益。

【技术实现步骤摘要】
[0011]3FeO+CO2＝Fe3O4+CO
[0012]CO+3Fe2O3＝2Fe3O4+CO2[0013]其中，所述的悬浮磁化焙烧系统是一种集"预热
‑
蓄热还原
‑
再氧化"等工艺过程的新型磁化焙烧系统，该系统主要包括给料预热系统、加热氧化系统、蓄热还原系统、多级冷却系统、除尘回收系统及自动控制系统等几部分。所采用的悬浮磁化焙烧系统在焙烧过程中可以使矿物颗粒处于悬浮状态，避免磁性粒子的团聚现象。
[0014]研磨后的物料给入悬浮磁化焙烧系统的速度为：50
‑
100kg/h。
[0015]所述的还原剂种类可为氢气或一氧化碳。
[0016]所述的还原剂用量为0.1
‑
0.6m3/h，而物料的给入速度是50
‑
100kg/h，物料中赤铁矿矿物含量一般约10
‑
20％左右，需要的理论还原剂用量约为0.2～1.0m3/h，正常情况下添加量还需要在理论还原剂用量的基础上过量。但由于含碳酸盐铁矿浮选尾矿物料中的碳酸亚铁在热分解时会生成一部分的一氧化碳，因此在仅添加少量还原剂(理论还原剂用量的30～60％)的条件下就可以利用浮选尾矿中的碳酸亚铁分解原位自磁化还原赤铁矿获得强磁性材料。
[0017]所述的焙烧温度为500
‑
600℃。
[0018]4.将水冷后的物料给入湿式筒式弱磁选机进行弱磁选，分选出微纳米磁性粒子，将其过滤，真空干燥获得要制备的微纳米磁性材料。得到的微纳米磁性材料的比表面积为5.0
‑
10.0m2/g，粒度范围100
‑
500nm，比磁化系数为(4000
‑
6000)*10
‑6cm3/g，可用作磁流体材料或水处理材料。
[0019]上述方法还可以包括对制得的微纳米磁性材料的改性步骤，具体如下：
[0020]5.将交联壳聚糖
‑
丙烯酸聚合物与微纳米磁性材料按质量比为(0.2
‑
1)：1在反应釜中进行混合，使交联壳聚糖
‑
丙烯酸聚合物均匀包覆到磁性粒子表面，获得改性微纳米磁性材料。
[0021]所述的交联壳聚糖
‑
丙烯酸聚合物的合成方法如下：取一定量的壳聚糖加入反应釜中加水配制成质量浓度为20％
‑
40％的乳浊液，控制反应釜温度为50
‑
60℃，加入壳聚糖质量5％
‑
10％的氯化钠搅拌溶解，加入浓度为5
‑
10％的氢氧化钠调节乳浊液pH值为9.0
‑
11.0，然后加入壳聚糖质量1％
‑
5％的三偏磷酸钠反应1
‑
2h后加入质量分数为5
‑
10％的盐酸进行中和，调节乳浊液pH值为6.5
‑
7.0，控制反应釜反应温度为60
‑
80℃，向乳浊液中加入壳聚糖质量0.1％
‑
1％的过硫酸铵搅拌溶解，然后加入壳聚糖质量0.5％
‑
2％戊二醛和壳聚糖质量10％
‑
50％的丙烯酸单体，继续反应1
‑
2h，将乳浊液进行洗涤过滤烘干即可获得交联壳聚糖
‑
丙烯酸聚合物。
[0022]所述改性微纳米磁性材料可以应用于水体或土壤中重金属离子的去除。
[0023]所述含碳酸盐铁矿浮选尾矿优选为辽宁东鞍山含碳酸盐铁矿弱磁
‑
强磁
‑
反浮选等工艺分选后的浮选尾矿产品，这种尾矿产品粒度为
‑
0.038mm占80％以上，尾矿矿石中的TFe品位为15
‑
25％，有用铁矿物主要为碳酸亚铁和赤铁矿，其中碳酸亚铁含量为5％
‑
10％，赤铁矿矿物含量为10
‑
20％，SiO2含量为70
‑
80％，其它元素含量为5％
‑
10％，尾矿矿石中所含的碳酸盐矿物主要为碳酸亚铁和铁白云石，碳酸盐矿物含量为5％
‑
10％，如上文所述其中碳酸亚铁含量为5％
‑
10％。
[0024]本专利技术的有益效果：本专利技术充分利用含碳酸盐铁矿浮选尾矿中各种脉石矿物和铁
矿物的工艺矿物学特性，基于脉石矿物硬度高，难以磨碎而铁矿物易泥化的特点，首先通过分级作业处理筛出粗粒脉石矿物，将微细粒铁矿物进行预富集，进而通过超细粉碎技术获得微纳米级的超细物料，进一步采用悬浮磁化焙烧技术，由于碳酸亚铁在热分解时会生成一部分的一氧化碳，因此在仅添加少量还原剂的条件下就可以利用浮选尾矿中的碳酸亚铁分解原位自磁化还原赤铁矿获得强磁性铁矿物，通过弱磁选工艺获得微纳米强磁性材料，进一步为了提高磁性材料的吸附性能，将多极性基有机高分子聚合物包覆到磁性颗粒表面，获得改性微纳米磁性材料，并将其应用于水体或土壤中重金属离子的去除。
[0025]本专利技术方法具有流程简单、生产成本低的优势，可将难以有效开发利用的尾矿资源制备成高附加值的磁性材料，同时大幅度减少了尾矿排放，降低了环境污染，产生了较好的经济效益和社会效益。
附图说明
[0026]图1为本专利技术实施例中改性微纳米磁性材料的制备方法工艺流程图。
具体实施方式
[0027]本专利技术实施例中，所用的悬浮磁化焙烧系统详见中国专利《一种难选铁矿石多段悬浮磁化焙烧
‑
磁选系统装置及方法》，专利号：CN201710207721.3。
[0028]本专利技术实施例中，所用的交联壳聚糖
‑
丙烯酸聚合物采用如下方法制备：取2kg的壳聚糖加入反应釜中加水配制成质量浓度为40％的乳浊液，控制反应釜温度为50℃，然后加入200g氯化钠搅拌溶解，加入浓度为5％的氢氧化钠调节乳浊液pH值为10.0，然后加入50g三偏磷酸钠反应2h后加入质量分数为10％的盐酸进行中和，调节乳浊液pH值为6.5
‑
7.0，控制反应釜反应温度为70℃，将乳浊液中加入10g过硫酸铵搅拌溶解，然后加入50g戊二醛和500g丙烯酸单体，继续反应1h，将乳浊液进行洗涤过滤烘干即可获得交联壳聚糖
‑
丙烯酸聚合物。
[0029]实施例1
[0030]将辽宁东鞍山含碳酸盐铁矿经弱磁
‑
强磁
‑
反浮选等工艺分选后的浮选尾矿产品，样品粒度为
‑
0.038mm占84.79％，矿石样品中的TFe品位为20.54％，有用铁矿物主要为碳酸亚铁和赤铁矿，其中碳酸亚铁含量为5.87％，赤铁矿矿物含量为13.69％，SiO2含量为74.61％，其它元素含量为6.85％，所述的碳酸盐矿物主要为碳酸亚铁和铁白云石；碳酸盐矿物含量为8.84％。
[0031]利用含碳酸盐铁矿浮选尾矿制备微纳米磁性材料的方法工艺流程图如图1所示，具体实施步骤如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用含碳酸盐铁矿浮选尾矿制备微纳米磁性材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将含碳酸盐铁矿浮选尾矿进行湿式分级，筛分出细粒级物料，并烘干备用；步骤2：将烘干后的细粒级物料采用超细粉碎设备研磨，制成微纳米级细粒物料；步骤3：将研磨后的微纳米级细粒物料给入悬浮磁化焙烧系统，添加还原剂，进行焙烧，将焙烧后的物料进行水冷；步骤4：将水冷后的物料进行弱磁选，分选出微纳米磁性粒子，过滤并真空干燥后获得所述微纳米磁性材料。2.根据权利要求1所述的用含碳酸盐铁矿浮选尾矿制备微纳米磁性材料的方法，其特征在于，还包括以下步骤：步骤5：将交联壳聚糖
‑
丙烯酸聚合物与所述微纳米磁性材料按质量比为(0.2
‑
1)：1在反应釜中进行混合，使交联壳聚糖
‑
丙烯酸聚合物均匀包覆到磁性粒子表面，获得改性微纳米磁性材料；所述交联壳聚糖
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丙烯酸聚合物的合成方法为：取一定量壳聚糖加入反应釜中加水配制成质量浓度为20％
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40％的乳浊液，控制反应釜温度为50
‑
60℃，加入壳聚糖质量5％
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10％的氯化钠搅拌溶解，加入浓度为5
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10％的氢氧化钠调节乳浊液pH值为9.0
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11.0，然后加入壳聚糖质量1％
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5％的三偏磷酸钠反应1
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2h后加入质量分数为5
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10％的盐酸进行中和，调节乳浊液pH值为6.5
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7.0，控制反应釜反应温度为60
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80℃，将乳浊液中加入壳聚糖质量0.1％
‑
1％的过硫酸铵搅拌溶解，然后加入壳聚糖质量0....

【专利技术属性】
技术研发人员：李文博，韩跃新，周立波，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：