一种利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，属于固体废弃物资源化利用
技术领域。
【背景技术】
[0002] 赤泥又称红泥（RedMud),是侣±矿经强碱浸出氧化侣后剩余的固体残渣，也是制 侣工业所产生的最主要的固体废弃物和最大的污染源。赤泥产量巨大，平均每生产1吨氧 化侣会附带产生0. 5~2. 0吨赤泥，每年全球赤泥的产量约为1. 2亿吨。由于侣制品在国民 经济中的重要地位，该产业生产规模不断扩大。据国家统计局数据显示，我国的Al2〇3产量 逐年增加，至2014年达4777. 3万吨/年，比上一年增长7. 3%，赤泥排放量也随之快速增长， 目前已积累数亿吨。
[0003] 目前，赤泥的处理主要有堆放和排海两种方式。堆放是指将赤泥直接运到堆场筑 巧，自然沉降后回收部分碱液。由于赤泥量非常大，堆放不仅占据大量珍贵的±地和农田， 因其强碱性(未经稀释的赤泥抑在12W上）对建筑有一定腐蚀性，还需耗费数额可观的堆 场建设和维护费用（约占Al2〇3产值的2°/c^3%);而且高碱度的废水还极有可能污染±壤和地 下水，干化赤泥形成的粉尘易随风进入大气，对生态和环境造成破坏，危害人类健康。另外， 高筑的赤泥巧体一旦发生跨塌，后果将不堪设想。
[0004] 赤泥的主要成分为化2化、Alz化、Si化、MgO、Ti化、化0、胞2〇、K20W及一些微量有色 金属等，各组分的含量和存在形式受氧化侣生产工艺的影响很大。氧化侣的生产方法主要 有拜耳法、烧结法和联合法。拜耳法适合用于处理低娃侣±矿，产生的赤泥中氧化铁、氧化 侣和碱含量较高；烧结法和联合法能够处理难溶的高娃、低铁、高岭石型侣±矿，产生的赤 泥中碱和铁含量较低，氧化巧含量较高。基于赤泥的特殊组分，目前赤泥的综合利用主要设 及有价金属回收、生产陶瓷和功能复合材料、生产建筑材料、作为污水处理吸附剂和工业烟 气脱硫剂W及催化应用等方面。其中，相对成熟且能大规模利用赤泥的方式是将其用于建 筑材料的生产，但运仅限于烧结法和联合法赤泥。拜耳法赤泥由于碱性太强且铁含量较高 而不能作为建材生产的原料，而利用拜耳法赤泥提铁的技术由于赤泥干燥耗能巨大，严重 削弱了其经济性。根据拜耳法赤泥的物性特征，拓展其有更高附加值的规模化应用潜力，是 赤泥综合利用领域的一项重要课题。
[0005] 氧化铁由无毒及环境友好等优势在材料和催化领域有着非常广泛的应用。在催化 方面，作为催化剂活性组分、助剂或载体，氧化铁在N化分解或选择性还原、挥发性有机物脱 除、费托合成、碳氨化合物氧化及一氧化碳氧化等领域都有出色的表现。特别是具有一定形 貌的氧化铁纳米颗粒，由于其特殊的暴露晶面，其催化活性和稳定性远远高于传统氧化铁 粉体催化剂。然而已有报道的氧化铁纳米粉体巧日氧化铁纳米棒)的制备多由铁的前驱盐经 过溶液或其他化学方法合成，原料成本较高。
【发明内容】
[0006] 针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种利用赤泥制备纳米氧化铁 棒的方法。本发明中所用的赤泥中存在大量游离的化2〇3纳米微晶，运些微晶镶嵌存在于赤 泥内各类氧化物或复杂盐内部，需通过物理方法将运些纳米微晶的包裹体打碎，并将其与 其他组分分离，然后W运些纳米微晶为晶种在水热条件下制备纳米化2〇3棒。本发明在W赤 泥为原理制备纳米化2〇3棒过程中无需添加任何化学试剂，处理均属常规手段，制备的纳米 化2〇3棒具有棒的长度与大小可控、化学稳定性强等特点，本发明通过W下技术方案实现。
[0007] -种利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，其具体步骤如下： (1) 首先将干燥的赤泥球磨至粒度为小于100目赤泥粉体，将赤泥粉体按照赤泥粉体 与水的体积比为1 :20~50加入水，然后在功率为100~500W条件下超声10~30min，最 后W孔径为80~120微米的滤纸过滤得到滤液，并将滤液离屯、分离； (2) 将经步骤（1)离屯、分离的滤液在溫度为80~140°C条件下反应10~2地，固液分 离后得到固体物，固体物经干燥后得到纳米氧化铁棒。
[0008] 所述步骤（1)中的赤泥为低侣娃高铁赤泥，包含W下质量百分比组分：氧化铁含 量为45%W上、氧化侣含量5%W下和氧化娃含量3%W下。
[0009] 本发明的有益效果是： 1、实现了高铁赤泥的高附加值资源化利用。
[0010] 2、W赤泥为原料制备纳米化2〇3棒粉体，大大降低其生产成本，为纳米化2〇3棒粉体 规模化制备提供了一种廉价易得的原料。
[0011] 3、本发明不添加任何化学试剂，所用设备均为简单一起，无需复杂的仪器设备和 特殊条件，整个程工艺易于控制，操作简单，重复性高。所得纳米化2〇3棒粉体大小均匀可 控。
【附图说明】
[001引图1是本发明实施例1制备得到的纳米化203棒粉体形貌图； 图2是本发明实施例2制备得到纳米化203棒粉体形貌图。
【具体实施方式】
[0013] 下面结合附图和【具体实施方式】，对本发明作进一步说明。
[0014] 实施例1 该利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，其具体步骤如下： (1) 首先将干燥姐300°C干燥lOh)的赤泥(赤泥成分如表1所示）球磨50转/分 钟球磨机转速球磨3h)至粒度为小于100目赤泥粉体，将赤泥粉体按照赤泥粉体与水的体 积比为1 :20加入水，然后在功率为100W条件下超声lOmin，最后W孔径为80微米的滤纸 过滤得到滤液，并将滤液离屯、分离（5000转/分钟，离屯、30分钟）； (2) 将经步骤（1)离屯、分离的滤液在溫度为80°C条件下反应lOh，固液分离后得到固体 物，固体物经干燥后得到纳米氧化铁棒。纳米氧化铁棒如图1所示，从图1可W看出所获纳 米氧化铁棒非常均匀，直径在10皿左右，长度为50~120皿。
[001引 表1
o
[001引实施例2 该利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，其具体步骤如下： (1) 首先将干燥(在300°C干燥lOh)的赤泥(赤泥成分如表2所示)球磨（W100转/分 钟球磨机转速球磨5h)至粒度为小于100目赤泥粉体，将赤泥粉体按照赤泥粉体与水的体 积比为1 :50加入水，然后在功率为500W条件下超声30min，最后W孔径为120微米的滤纸 过滤得到滤液，并将滤液离屯、分离（9000转/分钟，离屯、60分钟）； (2) 将经步骤（1)离屯、分离的滤液在溫度为140°C条件下反应2地，固液分离后得到固 体物，固体物经干燥后得到纳米氧化铁棒。纳米氧化铁棒如图2所示，从图1可W看出制备 所得氧化铁为均匀分布的纳米棒，直径小于10纳米，长度为50~200纳米。
[0017]表 2
〇
[001引 实施例3 该利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，其具体步骤如下： (1) 首先将干燥(在300°C干燥lOh)的赤泥(赤泥成分如表2所示)球磨100转/分 钟球磨机转速球磨5h)至粒度为小于100目赤泥粉体，将赤泥粉体按照赤泥粉体与水的体 积比为1 :40加入水，然后在功率为300W条件下超声20min，最后W孔径为100微米的滤纸 过滤得到滤液，并将滤液离屯、分离（（6000转/分钟，离屯、40分钟）； (2) 将经步骤（1)离屯、分离的滤液在溫度为100°C条件下反应18h，固液分离后得到固 体物，固体物经干燥后得到纳米氧化铁棒。
[0019] 实施例4 该利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，其具体步骤如下： (1) 首先将干燥(在300°C干燥lOh)的赤泥(赤泥成分如表2所示)球磨100转/分 钟球磨机转速球磨5h)至粒度为小于100目赤泥粉体，将赤泥粉体按照赤泥粉体与水的体 积比为1 :30加入水，然后在功率为200W条件下超声25min，最后W孔径为100微米的滤纸 过滤得到滤液，并将滤液离屯、分离（（8000转/分钟，离屯、50分钟）； (2) 将经步骤（1)离屯、分离的滤液在溫度为130°C条件下反应12h，固液分离后得到固 体物，固体物经干燥后得到纳米氧化铁棒。
[0020] W上结合附图对本发明的【具体实施方式】作了详细说明，但是本发明并不限于上述 实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可W在不脱离本发明宗旨的前 提下作出各种变化。
【主权项】
1. 一种利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，其特征在于具体步骤如下： (1) 首先将干燥的赤泥球磨至粒度为小于100目赤泥粉体，将赤泥粉体按照赤泥粉体 与水的体积比为1 :20~50加入水，然后在功率为100~500W条件下超声10~30min，最 后以孔径为80~120微米的滤纸过滤得到滤液，并将滤液离心分离； (2) 将经步骤（1)离心分离的滤液在温度为80~140°C条件下反应10~24h，固液分 离后得到固体物，固体物经干燥分离后得到纳米氧化铁棒。2. 根据权利要求1所述的利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，其特征在于：所述步骤 (1)中的赤泥为低铝硅高铁赤泥，包含以下质量百分比组分：氧化铁含量为45%以上、氧化 铝含量5%以下和氧化硅含量3%以下。
【专利摘要】本发明涉及一种利用赤泥制备纳米氧化铁棒的方法，属于固体废弃物资源化利用技术领域。首先将干燥的赤泥球磨至粒度为小于100目赤泥粉体，将赤泥粉体按照赤泥粉体与水的体积比为1：20～50加入水，然后在功率为100～500W条件下超声10～30min，最后以孔径为80～120微米的滤纸过滤得到滤液，并将滤液离心分离；将经离心分离的滤液在温度为80～140℃条件下反应10～24h，固液分离后得到固体物，固体物经干燥分离后得到纳米氧化铁棒。本发明在以赤泥为原理制备纳米Fe2O3棒过程中无需添加任何化学试剂，处理均属常规手段，制备的纳米Fe2O3棒具有棒的长度与大小可控、化学稳定性强等特点。
【IPC分类】C01G49/06
【公开号】CN105198002
【申请号】CN201510586078
【发明人】王 华, 于鹤, 李孔斋, 魏永刚, 祝星, 翟康, 曾春华
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2015年9月16日