硫化矿锌矿床铁帽矿石矿物物相调控制备铁酸锌基础研究

Zinc ferrite is used widely for its excellent properties such as soft magnetic, absorbing wave, catalysis, photoelectric conversion, high-temperature resistance, anti-corrosion and non-toxic and so on. Aimed at the problem of difficult to effectively utilize zinc sulfide deposit gossan and urgent to develop new technology of preparation zinc ferrite with industrial application value, on account of mineral characteristics of gossan and reaction characteristics of generating zinc ferrite, and based on the new ideas of materials processing technology for mineral resources, this project creatively put forward preparation zinc ferrite from gossan by mineral phase control for efficient utilization of gossan. Based on the knowledge convergence of mineral processing, metallurgy, material and chemistry and combined with theoretical analysis, numerical simulation and experiment, this project would be studied furtherly about mechanism of preparation of zinc ferrite and mineral phase control, which laid a strong theoretical basis for efficient development of gossan in China. Research contents are as followings. (1)Study on property of gossan. (2)Research of mechanism of preparation of zinc ferrite and phase control of zinc mineral and iron mineral. (3)Study on mechanism and the effects of impurities such as calcium, silicon and aluminum on preparation of zinc ferrite. (4)Property characterization and comparative study of gossan. This project has important realistic significance, academic value and originality.

铁酸锌具有良好的软磁特性、吸波特性、催化性能、光电转换性能、耐高温、耐腐蚀、无毒等性能特点，用途广泛。针对硫化矿锌矿床铁帽矿石资源难以高效开发利用，以及迫切需要开发出具有工业应用价值的铁酸锌制备新技术的问题，本项目利用硫化矿锌矿床铁帽矿石矿物特征及反应部分生成铁酸锌的特点，基于矿产资源材料化处理技术新思路，创造性提出“铁帽矿石矿物物相调控制备铁酸锌”的技术构想，将矿物加工与冶金、材料、化学等学科交叉，采用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的方法，深入研究铁帽矿石矿物物相调控机制及铁酸锌形成机理，为我国铁帽矿石资源高效开发利用奠定理论基础。具体研究内容包括：（1）铁帽矿石物性特征研究；（2）铁帽矿石中锌、铁矿物物相调控机制及铁酸锌形成机理研究；（3）铁帽矿石中硅、铝、钙等杂质对制备铁酸锌影响规律及机理研究；（4）铁酸锌产品的物性表征、比较及机理研究。项目具有重要的现实意义、学术价值和原创性。

本项目利用硫化矿锌矿床铁帽矿石矿物特征及反应部分生成铁酸锌的特点，基于矿产资源材料化处理技术新思路，创造性提出“铁帽矿石矿物物相调控制备铁酸锌”的技术构想，研究了铁帽矿石物性特征，铁帽矿石中锌、铁矿物物相调控机制及铁酸锌形成机理，铁帽矿石中硅、铝、钙等杂质对制备铁酸锌影响规律以及铁酸锌产品的物性表征、比较及其应用等。通过研究，查清了铁帽矿石的元素组成及含量、矿物组成及含量、主要矿物的存在形态等，弄清了试验原料铁帽矿石的物性特征。获得了利用含锌铁帽矿石焙烧制备铁酸锌的合适条件，即从铁酸锌含量最大化考虑，条件为-0.074mm粒级样品，反应锌铁摩尔比1∶2，机械活化时间120min，焙烧温度1050℃，焙烧时间120min，此时焙烧产品中铁酸锌含量达到88.6%；从节约能耗和反应产物物相组成尽量简单的角度考虑，条件为-0.074mm粒级样品，反应锌铁摩尔比1∶2，机械活化时间120min，焙烧温度800℃，焙烧时间120min，此时焙烧产品中铁酸锌含量达到75.3%。获得了合适的硫酸浸出提纯铁酸锌条件，即硫酸浓度140g/L，液固比4∶1，浸出温度80℃，浸出时间120min，搅拌速度300rpm，此时产品中铁酸锌含量约为91%。获得了氧化铝、氧化钙、氧化硅对氧化锌和氧化铁焙烧生成铁酸锌的影响规律以及矿物物相转化特征。弄清了不同铁酸锌产品的元素组成、矿物组成、比表面性质、颗粒形貌特征方面的差异，为其后续工业应用积累了基础数据。此外，基于偶氮染料废水的处理和铁酸锌产品应用问题，初步探究了铁酸锌等产品制备及其应用，获得了不同铁酸锌、二氧化钛产品的微观形态特征，以及铁酸锌、二氧化钛产品性能和反应过程中的因素影响规律。总之，项目围绕含锌铁帽矿石的高效利用，深入研究铁帽矿石矿物物相调控机制及铁酸锌形成机理，开展了系统性创新性研究，得到了低成本短流程的铁酸锌产品制备新工艺，并初步探究出铁酸锌产品的应用方向，成果原创性较强，具有较好的学术价值，为我国含锌铁帽矿石资源高效开发利用奠定理论基础。