氧化铝、氧化钙和氧化硅对制备铁酸锌影响研究
发布时间：2020-06-09 00:35
【摘要】：本文采用高温焙烧法以纯矿物氧化锌、氧化铁制备铁酸锌,结合XRD分析、SEM分析、BET分析等先进分析测试手段,主要研究锌铁矿物反应行为特征,以及氧化铝、氧化钙和氧化硅杂质矿物对生成铁酸锌的影响。考察了不同的反应物配比、活化时间、焙烧温度和焙烧时间对生性特征的影响,并进行了热力学分析验证研究。主要研究结论如下:成物含量及物(1)氧化锌、氧化铁和氧化铝混合物反应过程中,氧化铝会优先与氧化锌焙烧生成铝酸锌。活化时间活对焙烧生成铁酸锌和铁酸铝影响比较小,活化时间60min就可以满足生成铁酸锌的要求。同样,焙烧时间会影响铁酸锌的生成,焙烧时间120min就能使反应顺利进行且铁酸锌含量最大。(2)氧化锌、氧化铁和氧化铝混合物反应过程中,焙烧温度是影响混合物反应及产物性状的主要因素。当焙烧温度高于850℃时,氧化铝会生成铝酸铁和铝酸锌,生成铁酸锌的含量减少;在750℃时焙烧生成铁酸锌的量最大。此外,在焙烧温度750℃～850℃、焙烧时间120min时,产物颗粒的尺寸小于3μm,其颗粒表现为球形、椭球形或不规则形状,颗粒表面光滑,伴有团聚现象。在ZnO、Fe203和A1203摩尔比1:1:1、活化时间60min、焙烧温度750℃、焙烧时间120min条件下产物BET比表面积49.43m2·g-1,总孔容积0.12m3·g-1,平均孔径9.54nm。(3)氧化锌、氧化铁和氧化铝混合物中,600℃～1000℃温度范围内各反应的吉布斯自由能均为负,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。当焙烧温度达到950℃时有部分的FeA1204生成,其原因是高温下部分Fe203分解生成FeO,首先生成FeA1204。(4)氧化锌、氧化铁和氧化钙混合物焙烧过程中,反应物配比、活化时间、焙烧时间对焙烧反应的进行影响较小,焙烧温度对反应的影响较大。ZnO、Fe2O3和CaO摩尔比为1:1:1、活化时间为60min、焙烧时间为120min、焙烧温度750℃时所制得的产物,结晶程度较好,颗粒表面光滑,粒度大小较为均匀;产物的BET比表面积59.69m2·g-1,总孔容积0.08m3·g-1,平均孔径5.51nm。(5)氧化锌、氧化铁和氧化钙混合物焙烧过程中,氧化钙的存在对于铁酸锌的生成具有明显的阻碍作用,氧化钙与氧化铁首先反应生成铁酸钙,使得ZnO不能完全与Fe203焙烧生成铁酸锌。(6)热力学分析可知,生成CaFe2O4的吉布斯自由能明显小于ZnFe2O4,故在理论反应过程中CaO—定会优先反应完全;同时,焙烧温度的升高,生成铁酸锌的吉布斯自由能越小,反应的进行越有利于生成铁酸锌,这与在实际反应结果相吻合。(7)氧化锌、氧化铁和氧化硅焙烧过程中,氧化硅含量的变化,不会影响铁酸锌的生成。由于氧化硅结构性质稳定,活化时间的变化对反应的进行生成铁酸锌的影响也较小。焙烧温度是影响焙烧生成铁酸锌的重要因素,在750℃时焙烧生成的铁酸锌的量最大。焙烧时间对于混合物焙烧生成铁酸锌影响较小,在120min时,生成的铁酸锌的量最大。(8)氧化锌、氧化铁和氧化硅混合物摩尔比1:1:1、活化时间60min、焙烧时间120min、焙烧温度750℃时,所生成的铁酸锌产品颗粒大小均匀,形貌较好,其孔径主要为10nm～50nm介孔,BET比表面积为72.33m2·g-1,总孔容积0.34m3·g-1,平均孔径17.95nm。综上,本论文以氧化锌和氧化铁为锌铁来源,研究了纯矿物体系下杂质矿物氧化铝、氧化钙和氧化硅对氧化锌和氧化铁焙烧制备铁酸锌的影响,阐明了三种杂质矿物对生成铁酸锌的影响规律及矿物物相转化特征等,为后续研究硫化矿锌矿床铁帽矿石矿物物相转化制备铁酸锌新工艺新技术奠定了理论基础。
【图文】：
铁酸锌在矿物学上称为锌铁尖晶石，是以锌、铁为主要成分的过渡金属复合氧化物，逡逑属尖晶石类矿物（ＢＡ２０４），，其化学式为ＺｎＦｅ２０４；铁酸锌的晶格结构是等轴晶系，晶体逡逑形态为八面体以及八面体与菱形十二面体的聚形［３２］，其晶胞结构见图１－２。逡逑Ｕ逦｜．．＠：：．．…ｉ逦？＊＇逦：逦Ｓｒ逡逑：邋°２．逡逑｜逦S缅澹廖焕胱渝义希ǎ幔╁嗡拿嫣寮湎跺义希幔┚О猓┧亩寮漪遥悖┌硕澹蜗跺义贤迹保蔡嵝烤О峁瑰义希疲椋纾澹保插澹冢睿疲澹
本文编号：2703899
【图文】：
铁酸锌在矿物学上称为锌铁尖晶石，是以锌、铁为主要成分的过渡金属复合氧化物，逡逑属尖晶石类矿物（ＢＡ２０４），，其化学式为ＺｎＦｅ２０４；铁酸锌的晶格结构是等轴晶系，晶体逡逑形态为八面体以及八面体与菱形十二面体的聚形［３２］，其晶胞结构见图１－２。逡逑Ｕ逦｜．．＠：：．．…ｉ逦？＊＇逦：逦Ｓｒ逡逑：邋°２．逡逑｜逦S缅澹廖焕胱渝义希ǎ幔╁嗡拿嫣寮湎跺义希幔┚О猓┧亩寮漪遥悖┌硕澹蜗跺义贤迹保蔡嵝烤О峁瑰义希疲椋纾澹保插澹冢睿疲澹
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