氢气还原鲕状赤铁矿纳米结构化回收磷

摘要

磷是人体不可缺少的一种元素,同时也是自然界不可回收的珍贵资源.众所周知,磷矿藏在地球上分布极不均匀且储藏量十分有限.因此,如何实现磷资源的有效利用与回收是现今研究的一大热点.其中,以零价铁为材料进行磷酸盐的回收,因其具有材料简单易得、回收效率高等优点而被人们关注.采用来自湖北恩施的鲡状赤铁矿，样品破碎后过200目标准筛，经管式炉在氢气氛围下的不同温度(250°C, 300°C,350°C,400°C,450°C,500°C,550°C,600°C)锻烧1h。进行XRD,BET等表征，并在实验室条件下进行磷酸盐回收实验。结果表明，天然鲡状赤铁矿主要矿物组成是赤铁矿，主要化学组成是Fe2O3。在锻烧过程中，赤铁矿特征峰逐渐减弱，在350°C时，出现磁铁矿(Fe3O4)特征峰，450°C开始Fe0特征峰并随着温度的升高逐渐增强，表明结晶度逐渐升高，结合谢乐公式发现晶粒尺寸逐渐增大。在550°C时赤铁矿已完全转变为Fe0，且具有较大的比表面积和孔径。批式实验表明，600 °C锻烧的样品具有最好的回收磷性能，这是因为随着锻烧温度的升高(250-600°C)，赤铁矿经过了从Fe2O3→Fe3O3→FeO→Fe0的过程，表明赤铁矿在还原氛围中遵循逐级还原的规律。综上，赤铁矿通过还原实现纳米结构化形成Fe0具有优越的磷酸盐回收性能，为矿物资源的有效开发和综合利用提供了新思路。