本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料及其制备方法。
背景技术：
随着矿产资源的大量开发和利用，资源与生态环境压力日益加剧。近年来，我国钢铁工业迅速发展，使得固体废料中铁尾矿占的比例也越来越大，几乎占全部尾矿堆存总量的1/3。大量的铁尾矿堆积不仅侵占土地、污染环境、耗费建库资金，而且还存在着巨大的安全隐患。目前就我国铁尾矿的利用情况来看，多集中在有用元素的提取回收，生产一些初级的建筑产品，或是直接利用在矿区填料、复垦植被等方面。与国内其它领域工业固体废弃物的利用水平及国际先进水平相比，铁尾矿制品存在附加值低，铁尾矿中有价元素利用不充分，缺乏市场竞争力等不利因素。
利用铁尾矿制备吸波材料可使铁尾矿变废为宝，充分挖掘铁尾矿的附加价值，目前铁尾矿吸波材料的开发与研制已取得了一些成果，但仍然存在吸收频带窄、涂层质量大、吸收效率低等缺点，使其的推广应用受到限制。
为了提高铁尾矿的吸波性能，首选的方法就是与其他材料进行复合，为了降低铁尾矿基复合材料的密度和拓宽吸波频带、增加频段，本发明将铁尾矿与二氧化钛、导电聚合物进行多元复合，改善复合材料的电磁匹配性，以此来提高材料的吸波性能。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料及其制备方法。
第一方面，本发明涉及一种铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料，所述材料中各组分的质量份数比为：
铁尾矿10～60份，
二氧化钛5～40份，
聚吡咯10～50份。
第二方面，本发明还涉及前述的铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
步骤1，铁尾矿的焙烧磁选：将铁尾矿与活性炭混合均匀后放在坩埚里面，然后置于马弗炉中，磁化焙烧，将焙烧后的铁尾矿在磁选机上进行磁选，磁选后干燥；如果尾矿颗粒太大，可以在球磨机上进行研磨，减小粒度；
步骤2，铁尾矿/二氧化钛复合材料的制备：将无水乙醇加入锥形瓶中，再取钛酸四丁酯强烈搅拌加入锥形瓶中，使之溶解，再加入磁选后的铁尾矿，得体系混合液；
步骤3，向体系混合液缓慢滴加混合溶液，搅拌1～3小时，形成红褐色凝胶，干燥后研磨得到褐色粉末，焙烧，即得到铁尾矿/二氧化钛复合材料；
步骤4，铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合材料的制备：
将得到的铁尾矿/二氧化钛符合材料分散于盐酸溶液中，超声分散，在冰浴条件下，滴加吡咯单体，搅拌10-30分钟后冰浴，待温度降至5℃下缓慢滴加三氯化铁溶液，搅拌反应3～8小时，溶液逐渐变为黑色，抽滤，得到黑色粉末，用乙醇和蒸馏水洗涤，真空干燥，即得铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料。
优选的，步骤1中，所述铁尾矿与活性炭的质量比为25:2。
优选的，步骤1中，所述磁化焙烧的温度为650℃～850℃，时间为1～4h。
优选的，步骤2中，所述无水乙醇、钛酸四丁酯和磁选后的铁尾矿的质量比为100：(20～60)：(3～15)。
优选的，步骤3中，所述混合溶液由无水乙醇、蒸馏水和冰乙酸混合而成，其中无水乙醇、蒸馏水和冰乙酸的质量比为(30～60份)：(4～12份)：(2～8份)。
优选的，步骤3中，所述焙烧温度为700℃，时间为1小时。
优选的，步骤4中，所述盐酸溶液的体积为60-200ml，浓度为0.05～0.3mol/l。
优选的，步骤4中，所述分散时间为10～30min。
优选的，步骤4中，所述铁尾矿/二氧化钛复合材料与吡咯单体的质量比为1:(0.5～1.5)。
优选的，步骤4中，所述三氯化铁溶液的体积为10～45ml，质量百分含量为30wt％。
本发明工作原理：采用溶胶凝胶法将铁尾矿与二氧化钛进行复合，继而进行焙烧处理，之后将铁尾矿/二氧化钛复合材料加入到盐酸溶液中，超声分散10-30min后冰浴，再加入吡咯单体，温度降至5℃以下滴加三氯化铁溶液，搅拌反应3-8小时，之后过滤沉淀物并洗涤、干燥，得到铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料。本发明充分利用工业废渣、工艺简捷、成本低、无有害物质释放，不产生二次污染，可缓解铁尾矿堆积而造成的环境污染问题，可为铁尾矿向高附加值产品的转化提供一条可行的途径。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
(1)本发明是一种铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料的制备方法，与现有吸波材料制备技术相比，本发明充分利用了工业废渣，具有环保意义，且制备工艺简单、制备过程中无有害物质释放，无二次污染，附加价值高。
(2)本发明充分利用复合材料的协同效应和电磁参数可调的优点，将不同吸收频带、不同损耗机制(电阻型损耗、介电型损耗、磁损耗)的材料进行多元复合，可实现宽频、轻质、强吸收、微波红外多波段电磁波吸收兼容的目标。此外，本发明可缓解铁尾矿堆积而造成的环境污染问题，可为铁尾矿向高附加值产品的转化提供一条可行的途径。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1
本实施例涉及一种铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
取25份铁尾矿，2份活性炭混合均匀后放在坩埚里面，然后置于马弗炉中，在650℃～850℃下磁化焙烧2个小时。将焙烧后的铁尾矿在磁选机上进行磁选，磁选后干燥，并用球磨机研磨得到粉末。另取锥形瓶向其中加入100份无水乙醇，再取40份的钛酸四丁酯在强烈搅拌的条件下溶于上述无水乙醇中，同时加入4份磁选后的铁尾矿，待体系混合均匀后，向其中缓慢滴加由无水乙醇(40份)、蒸馏水(8份)、冰乙酸(2份)组成的混合溶液，搅拌混合体系1～3小时，形成红褐色凝胶，干燥后研磨得到褐色粉末，在700℃下焙烧1小时，即得到铁尾矿/二氧化钛复合材料。之将1份铁尾矿/二氧化钛分散于80ml0.05mol/l的盐酸溶液，超声分散10～30min，得到分散均匀的混合体系。在冰浴条件下，向混合体系中滴加0.8份吡咯单体，搅拌10-30分钟后冰浴，待温度降至5℃下缓慢滴加25ml的30wt％三氯化铁溶液。搅拌反应3～6小时，溶液逐渐变为黑色，之后抽滤，得到黑色粉末，用乙醇和蒸馏水洗涤，真空条件下干燥，即得铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料。
实施例2
本实施例涉及一种铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
取25份铁尾矿，2份活性炭混合均匀后放在坩埚里面，然后置于马弗炉中，在650℃～850℃下磁化焙烧2个小时。将焙烧后的铁尾矿在磁选机上进行磁选，磁选后干燥，并用球磨机研磨得到粉末。另取锥形瓶向其中加入100份无水乙醇，再取50份的钛酸四丁酯在强烈搅拌的条件下溶于上述无水乙醇中，同时加入6份磁选后的铁尾矿，待体系混合均匀后，向其中缓慢滴加由无水乙醇(50份)、蒸馏水(10份)、冰乙酸(3份)组成的混合溶液，搅拌混合体系1～3小时，形成红褐色凝胶，干燥后研磨得到褐色粉末，在700℃下焙烧1小时，即得到铁尾矿/二氧化钛复合材料。之将1份铁尾矿/二氧化钛分散于80ml0.1mol/l的盐酸溶液，超声分散10～30min，得到分散均匀的混合体系。在冰浴条件下，向混合体系中滴加1份吡咯单体，搅拌10-30分钟后冰浴，待温度降至5℃下缓慢滴加30ml的30wt％三氯化铁溶液。搅拌反应4～7小时，溶液逐渐变为黑色，之后抽滤，得到黑色粉末，用乙醇和蒸馏水洗涤，真空条件下干燥，即得铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料。
实施例3
本实施例涉及一种铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
取25份铁尾矿，2份活性炭混合均匀后放在坩埚里面，然后置于马弗炉中，在650℃～850℃下磁化焙烧2个小时。将焙烧后的铁尾矿在磁选机上进行磁选，磁选后干燥，并用球磨机研磨得到粉末。另取锥形瓶向其中加入100份无水乙醇，再取60份的钛酸四丁酯在强烈搅拌的条件下溶于上述无水乙醇中，同时加入10份磁选后的铁尾矿，待体系混合均匀后，向其中缓慢滴加由无水乙醇(60份)、蒸馏水(12份)、冰乙酸(5份)组成的混合溶液，搅拌混合体系1～3小时，形成红褐色凝胶，干燥后研磨得到褐色粉末，在700℃下焙烧1小时，即得到铁尾矿/二氧化钛复合材料。之将1份铁尾矿/二氧化钛分散于80ml0.2mol/l的盐酸溶液，超声分散10～30min，得到分散均匀的混合体系。在冰浴条件下，向混合体系中滴加1.5份吡咯单体，搅拌10-30分钟后冰浴，待温度降至5℃下缓慢滴加45ml的30wt％三氯化铁溶液。搅拌反应5～8小时，溶液逐渐变为黑色，之后抽滤，得到黑色粉末，用乙醇和蒸馏水洗涤，真空条件下干燥，即得铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料。
由本发明实施例1-3制备铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料具有：协同效应和电磁参数可调的优点，将不同吸收频带、不同损耗机制(电阻型损耗、介电型损耗、磁损耗)的材料进行多元复合，可实现宽频、轻质、强吸收、微波红外多波段电磁波吸收兼容的目标。此外，本发明可缓解铁尾矿堆积而造成的环境污染问题，可为铁尾矿向高附加值产品的转化提供一条可行的途径。
另外，本发明是一种铁尾矿/二氧化钛/聚吡咯复合吸波材料的制备方法，与现有吸波材料制备技术相比，本发明充分利用了工业废渣，具有环保意义，且制备工艺简单、制备过程中无有害物质释放，无二次污染，附加价值高。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。