钢铁粉尘中铁酸锌的富集方法

本发明属于矿物加工技术领域，涉及铁酸锌的制备，具体地说涉及一种钢铁粉尘中铁酸锌的富集方法。

背景技术：

铁酸锌是一种尖晶石型的金属复合氧化物，具有良好的软磁性能、光电转化性能以及光催化性能，其作为防锈材料、气敏材料、高温煤气脱硫剂及染料废水处理剂等有着广泛的应用。目前铁酸锌的主要制备方法包括溶胶-凝胶法、共沉淀法、机械化学合成法及微波法等，虽然上述制备方法较为成熟，但仍存在以下不足：

溶胶-凝胶法是由一种金属有机化合物、金属无机化合物或两者混合经水解、干燥和高温处理得到纳米颗粒的制备方法。溶胶-凝胶法制备铁酸锌存在有机溶剂消耗量大、原料价格高且污染环境等问题；

共沉淀法是在含有铁、锌两种金属离子的溶液中加入沉淀剂，将金属离子沉淀出来，经过水洗、烘干和煅烧，得到纯净的沉淀物。共沉淀法制备的铁酸锌沉淀物为胶状，不易过滤和水洗，粉体的团聚造成颗粒粒径不均匀，不利于后续加工；

机械化学合成法是通过摩擦、挤压和冲击等手段，对固体、液体施加机械能，使其物理化学性质和结构发生变化，并诱发化学反应。机械化学合成法制备铁酸锌存在能耗大、产物分散性不好且易引入杂质等问题；

微波法是利用材料本身吸收微波来提供切断基体化学键的能量，使反应物在内能影响下由内向外加热，降低活化能的同时也能提高扩散系数。微波法制备铁酸锌存在反应温度难掌控、铁酸锌颗粒分散性较差等问题；

综上所述，现有的制备铁酸锌的技术方案存在能耗大、污染严重、产品不理想等问题，不适于工业化生产。

技术实现要素：

本发明的目的，是要提供一种钢铁粉尘中铁酸锌的富集方法，现有技术中的铁酸锌生产工艺成本高的问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种钢铁粉尘中铁酸锌的富集方法，包括依次进行的以下步骤：

1)取含锌粉尘加至水中分散，得浆液a；

2)浆液a进行磁选富集，得磁性锌尘b；

3)磁性锌尘b加至酸溶液c中酸浸，离心分离后，即得所述的铁酸锌。

作为一种限定，磁选富集按照以下步骤依次进行：

21)打开激磁电流，调节磁选机的磁场强度至100-140mt，开始注水；

22)浆液a加至所述磁选机中，观察所述磁选机中玻璃管内的水流，水流由浑浊变澄清时，停止注水；

23)所述玻璃管内的水流全部流出后，关闭所述激磁电流；再次开始注水，并开始收集流出物；

24)观察流出物，流出物由浑浊变澄清后，再次停止注水，并停止收集流出物；

25)收集到的全部流出物经离心分离后，即得所述磁性锌尘b。

作为进一步限定，注水的速度均为4.5×10^-2-5.0×10^-2l/s。

作为进一步限定，步骤25)中，离心分离的转速为3000-5000r/min、时间为5-10min。

作为第二种限定，步骤1)中，含锌粉尘的粒径≤48μm；含锌粉尘与水的重量体积比为1kg：45-55l。

作为第三种限定，步骤3)中，酸溶液c为硝酸溶液或盐酸溶液，酸溶液c中氢离子的浓度为1-3mol/l；

所述磁性锌尘b与酸溶液c的重量体积比为1:4-8；

酸浸的温度为80-100℃、时间为90-210min；

离心分离的转速为3000-5000r/min、时间为3-5min。

作为进一步限定，步骤3)中，酸溶液c为硝酸溶液或盐酸溶液，酸溶液c中氢离子的浓度为1-3mol/l；

所述磁性锌尘b与酸溶液c的重量体积比为1:4-8；

酸浸的温度为80-100℃、时间为90-210min；

离心分离的转速为3000-5000r/min、时间为3-5min。

由于采用了上述技术方案，本发明与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

本发明的富集方法利用钢铁企业废弃的含锌粉尘通过磁选加化学的方法富集铁酸锌，开辟了冶金副产物铁酸锌的回收新工艺，有效降低了铁酸锌的生产成本，且相比于传统含锌粉尘中破坏铁酸锌的结构来回收锌元素和铁元素的处理工艺，具有产量高、能源和材料消耗低、环境污染轻等优点，适合工业化生产，从而增加冶金企业的经济效益。

本发明的富集方法适用于回收钢铁企业中废弃的含锌粉尘中的铁酸锌，所富集的铁锌酸适用于作为防锈材料、气敏材料、高温煤气脱硫剂及染料废水处理剂等。

附图说明

图1是本发明实施例1中的含锌粉尘、含锌粉尘m1、磁性锌尘b1、铁酸锌的xrd分析图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明做进一步详细说明，应当理解所描述的实施例仅用于解释本发明，并不限定本发明。

实施例1一种钢铁粉尘中铁酸锌的富集方法

本实施例包括依次进行的以下步骤：

1)取含锌粉尘经粒径为48μm的筛子筛分，得到粒径≤48μm的含锌粉尘m1；

取10kg含锌粉尘m1加至500l水中，充分搅拌均匀，得浆液a1；

2)磁选富集

21)打开磁选机的激磁电流，调节磁场强度至120mt，开始注入自来水，水流速度为5.0×10^-2l/s；

22)将浆液a1从进料口缓慢倒入磁选机中，在激磁电流作用下，磁化浆液a1中的铁元素和锌元素，并利用磁场对铁酸锌具有吸引力，对其他粉尘则无吸引力，经自来水冲洗除去浆液a1中的其他粉尘；

观察磁选机中玻璃管内的水流，当水流由浑浊变澄清时，其他粉尘全部被冲洗除去，停止注入自来水；

23)待磁选机中玻璃管内的水流全部流出后，关闭所述激磁电流；

再次开始注入自来水，水流速度为5.0×10^-2l/s；此时磁场强度为0，对含铁、锌的物质无吸引力，自来水可以轻松的冲出磁选机内铁酸锌，此时开始收集流出物，流出物中即含有被自来水冲出的含铁、锌的物质；

24)观察流出物，当流出物由浑浊变澄清后，磁选机内含铁、锌的物质被全部冲出，再次停止注入自来水，并停止收集流出物；

25)收集到的全部流出物d1经4000r/min离心分离5min后，得3.16kg磁性锌尘b1，收率31.6％。

3)取1kg磁性锌尘b1加至4l浓度为2mol/l的盐酸溶液中，100℃酸浸120min，再在4000r/min离心分离5min后，得0.442kg固体，即铁酸锌。

分别对含锌粉尘、含锌粉尘m1、磁性锌尘b1、铁酸锌进行xrd分析。参见图1可知，经筛分后的含锌粉尘m1中的sio2衍射峰显著降低，znfe2o4的衍射峰有所增强，磁选后磁性锌尘b1中的sio2的衍射峰消失，znfe2o4的衍射峰也得到了增强，酸浸后铁酸锌中的znfe2o4的衍射峰明显增强，fe2o3的衍射峰大幅降低，又出现了sio2的衍射峰，说明fe2o3的浸出效果良好，总重量有所降低，进而导致sio2的重量分数有所提高。因此，经过本实施例中的富集方法处理，对含锌粉尘中的znfe2o4的富集效果良好。

实施例2-5钢铁粉尘中铁酸锌的富集方法

实施例2-5分别为一种钢铁粉尘中铁酸锌的富集方法，它们的步骤与实施例1基本相同，不同之处在于富集铁酸锌的过程中的各项工艺参数不同，具体详见表1：

表1实施例2-5中各项工艺参数一览表