【摘要】：本文采用高溫焙燒法以純礦物氧化鋅、氧化鐵制備鐵酸鋅,結(jié)合XRD分析、SEM分析、BET分析等先進(jìn)分析測試手段,主要研究鋅鐵礦物反應(yīng)行為特征,以及氧化鋁、氧化鈣和氧化硅雜質(zhì)礦物對生成鐵酸鋅的影響�？疾炝瞬煌姆磻�(yīng)物配比、活化時間、焙燒溫度和焙燒時間對生性特征的影響,并進(jìn)行了熱力學(xué)分析驗證研究。主要研究結(jié)論如下:成物含量及物(1)氧化鋅、氧化鐵和氧化鋁混合物反應(yīng)過程中,氧化鋁會優(yōu)先與氧化鋅焙燒生成鋁酸鋅�；罨瘯r間活對焙燒生成鐵酸鋅和鐵酸鋁影響比較小,活化時間60min就可以滿足生成鐵酸鋅的要求。同樣,焙燒時間會影響鐵酸鋅的生成,焙燒時間120min就能使反應(yīng)順利進(jìn)行且鐵酸鋅含量最大。(2)氧化鋅、氧化鐵和氧化鋁混合物反應(yīng)過程中,焙燒溫度是影響混合物反應(yīng)及產(chǎn)物性狀的主要因素。當(dāng)焙燒溫度高于850℃時,氧化鋁會生成鋁酸鐵和鋁酸鋅,生成鐵酸鋅的含量減少;在750℃時焙燒生成鐵酸鋅的量最大。此外,在焙燒溫度750℃～850℃、焙燒時間120min時,產(chǎn)物顆粒的尺寸小于3μm,其顆粒表現(xiàn)為球形、橢球形或不規(guī)則形狀,顆粒表面光滑,伴有團(tuán)聚現(xiàn)象。在ZnO、Fe203和A1203摩爾比1:1:1、活化時間60min、焙燒溫度750℃、焙燒時間120min條件下產(chǎn)物BET比表面積49.43m2·g-1,總孔容積0.12m3·g-1,平均孔徑9.54nm。(3)氧化鋅、氧化鐵和氧化鋁混合物中,600℃～1000℃溫度范圍內(nèi)各反應(yīng)的吉布斯自由能均為負(fù),生成FeA1204的吉布斯自由能最小,生成ZJnA1204的吉布斯自由能次之,生成ZnFe204的吉布斯自由能最大。當(dāng)焙燒溫度達(dá)到950℃時有部分的FeA1204生成,其原因是高溫下部分Fe203分解生成FeO,首先生成FeA1204。(4)氧化鋅、氧化鐵和氧化鈣混合物焙燒過程中,反應(yīng)物配比、活化時間、焙燒時間對焙燒反應(yīng)的進(jìn)行影響較小,焙燒溫度對反應(yīng)的影響較大。ZnO、Fe2O3和CaO摩爾比為1:1:1、活化時間為60min、焙燒時間為120min、焙燒溫度750℃時所制得的產(chǎn)物,結(jié)晶程度較好,顆粒表面光滑,粒度大小較為均勻;產(chǎn)物的BET比表面積59.69m2·g-1,總孔容積0.08m3·g-1,平均孔徑5.51nm。(5)氧化鋅、氧化鐵和氧化鈣混合物焙燒過程中,氧化鈣的存在對于鐵酸鋅的生成具有明顯的阻礙作用,氧化鈣與氧化鐵首先反應(yīng)生成鐵酸鈣,使得ZnO不能完全與Fe203焙燒生成鐵酸鋅。(6)熱力學(xué)分析可知,生成CaFe2O4的吉布斯自由能明顯小于ZnFe2O4,故在理論反應(yīng)過程中CaO—定會優(yōu)先反應(yīng)完全;同時,焙燒溫度的升高,生成鐵酸鋅的吉布斯自由能越小,反應(yīng)的進(jìn)行越有利于生成鐵酸鋅,這與在實際反應(yīng)結(jié)果相吻合。(7)氧化鋅、氧化鐵和氧化硅焙燒過程中,氧化硅含量的變化,不會影響鐵酸鋅的生成。由于氧化硅結(jié)構(gòu)性質(zhì)穩(wěn)定,活化時間的變化對反應(yīng)的進(jìn)行生成鐵酸鋅的影響也較小。焙燒溫度是影響焙燒生成鐵酸鋅的重要因素,在750℃時焙燒生成的鐵酸鋅的量最大。焙燒時間對于混合物焙燒生成鐵酸鋅影響較小,在120min時,生成的鐵酸鋅的量最大。(8)氧化鋅、氧化鐵和氧化硅混合物摩爾比1:1:1、活化時間60min、焙燒時間120min、焙燒溫度750℃時,所生成的鐵酸鋅產(chǎn)品顆粒大小均勻,形貌較好,其孔徑主要為10nm～50nm介孔,BET比表面積為72.33m2·g-1,總孔容積0.34m3·g-1,平均孔徑17.95nm。綜上,本論文以氧化鋅和氧化鐵為鋅鐵來源,研究了純礦物體系下雜質(zhì)礦物氧化鋁、氧化鈣和氧化硅對氧化鋅和氧化鐵焙燒制備鐵酸鋅的影響,闡明了三種雜質(zhì)礦物對生成鐵酸鋅的影響規(guī)律及礦物物相轉(zhuǎn)化特征等,為后續(xù)研究硫化礦鋅礦床鐵帽礦石礦物物相轉(zhuǎn)化制備鐵酸鋅新工藝新技術(shù)奠定了理論基礎(chǔ)。
【圖文】：

鐵酸鋅在礦物學(xué)上稱為鋅鐵尖晶石，是以鋅、鐵為主要成分的過渡金屬復(fù)合氧化物，逡逑屬尖晶石類礦物（ＢＡ２０４），，其化學(xué)式為ＺｎＦｅ２０４；鐵酸鋅的晶格結(jié)構(gòu)是等軸晶系，晶體逡逑形態(tài)為八面體以及八面體與菱形十二面體的聚形［３２］，其晶胞結(jié)構(gòu)見圖１－２。逡逑Ｕ邐｜．．＠：：．．…ｉ邐？＊＇邐：邐Ｓｒ逡逑：邋°２．逡逑｜邐S緬澹廖煥胱渝義希ǎ幔╁嗡拿嫣寮湎跺義希幔┚О猓┧畝寮漪遙悖┌碩澹蝸跺義賢跡保蔡嶁烤О峁瑰義希疲椋紓澹保插澹冢睿疲澹

本文編號：2703899