专利摘要

专利摘要

本发明为一种利用铁尾矿制备具有远红外发射功能铁红杂化颜料的方法。该方法包括以下步骤：将铁尾矿、铁盐与乙醇混合球磨得到粉料；将粉料加入到水中得到第一悬浊液，剧烈搅拌后加入电气石纳米颗粒，得到第二悬浮液；将第二悬浮液转至水热反应釜中，140～200℃条件下反应4～48h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、过筛得到具有远红外发射功能铁红杂化颜料。本发明合成原料更绿色、制备成本更低廉，为我国储量丰富、亟待利用的铁尾矿的资源化、高附加值功能化利用开辟新途径。

权利要求

1.一种利用铁尾矿制备具有远红外发射功能铁红杂化颜料的方法，其特征为该方法包括以下步骤：

将铁尾矿、铁盐与一定量乙醇调成糊状，转至球磨机中球磨1～3h得干粉，将此干粉过400目网筛，得到粉料；将粉料加入到水中得到第一悬浮液，搅拌、超声分散后加入碱，剧烈搅拌30～60min使碱全部溶解，然后加入电气石纳米颗粒，继续搅拌和超声2～4h，得到第二悬浮液；将第二悬浮液转至水热反应釜中，140～200℃条件下反应4～48h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、过筛得到具有远红外发射功能铁红杂化颜料；

其中，每100g铁尾矿加入0.375～1.5mol铁盐、40～70mL乙醇；粉料的质量为第一悬浮液的1～10％；碱的摩尔量为铁盐摩尔量的1～4倍；电气石纳米颗粒质量为铁尾矿质量0.01～2％。

所述铁尾矿的SiO2含量为40％～65％，Al2O3、Fe2O3的量分别为10％～20％；

所述的电气石为铁电气石和镁电气石中的一种或两种；

所述铁盐为氯化铁、硫酸铁和硝酸铁中的一种或多种；

所述的碱为六次甲基四胺、氨水、尿素、偏硅酸钠、氢氧化钠和碳酸钠中一种或多种。

2.如权利要求1所述的利用铁尾矿制备具有远红外发射功能铁红杂化颜料的方法，其特征为所述的剧烈搅拌为4000～5500r/min。

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有远红外发射功能铁红杂化颜料的制备方法，尤其涉及一种利用铁尾矿制备具有远红外发射功能铁红杂化颜料的方法，属于铁尾矿深加工和纳米复合材料制备技术领域。

背景技术

铁红颜料是一种常见的无机颜料，具有很高的遮盖力和着色力，且绿色安全，被广泛用于涂料、建材、塑料、陶瓷和橡胶等领域。近年来，随着节能环保意识的增强，具有远红外发射性能的涂料引起越来越多的关注，尤其是具备强辐射率(>0.9)和耐蚀性的特种功能节能涂料。铁尾矿是工业固体废弃物的主要组成部分，以SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等为主要成分，以石英、绿泥石、角闪石、长石、辉石等脉石类矿物为主要物相。研究表明三氧化二铁(Fe2O3)和二氧化硅(SiO2)是用来制作高远红外辐射材料的好原料(日本专利JP127349[P]；硅酸盐学报,1997,25(1):24)，而Al2O3的加入能进一步提高SiO2的红外发射率，故铁尾矿具有制备远红外发射功能铁红杂化颜料成分上的优势。

不仅如此，铁尾矿所含的铁元素有望作为铁源合成铁红颜料的主要物相α-Fe2O3，铝元素有望提高铁红的鲜艳度和热稳定性，丰富的硅元素有望为铁红颜料提供载体并提高其红色相(Ceram.Int.34(2008)49；ACS Appl.Mater.Inter.6(2014)20282)。但由于铁尾矿成分组成复杂，组分相互间作用机理情况复杂，致使其具体应用中，还存在很多技术要点需要研究和克服。目前铁尾矿的研究利用多以环保为目的，尚没有针对铁尾矿的天然硅酸盐复合矿物禀赋特性构筑高附加值功能材料的报道。

此外，电气石是以含硼为特征的铝、钠、铁、镁、锂的环状结构硅酸盐矿物。其晶体在空间上呈c轴三重对称，垂直于c轴无对称中心。正是因为这种特殊的晶体结构，电气石具有特殊的压电效应、热电效应、自发极化、远红外发射等性能。刘洁等(J NanosciNanotechno,2016,16(4):377)发现利用天然电气石矿物可制备具有远红外发射性能的陶瓷材料。但由于以电气石增强材料远红外发射性能的研究刚刚起步，尚未见利用电气石增强铁红颜料远红外发射性能的报道。

发明内容

本发明的目的是针对当前铁尾矿研究利用存在的不足，提供一种利用铁尾矿制备具有远红外发射功能铁红杂化颜料的方法。该方法选用工业固体废弃物铁尾矿为原料、以天然矿物电气石为添加剂，经过适合的配比和参数，合成功能铁红杂化颜料。本发明合成原料更绿色、制备成本更低廉，为我国储量丰富、亟待利用的铁尾矿的资源化、高附加值功能化利用开辟新途径。

本发明的技术方案是：

一种利用铁尾矿制备具有远红外发射功能铁红杂化颜料的方法，该方法包括以下步骤：

将铁尾矿、铁盐与一定量乙醇调成糊状，转至球磨机中球磨1～3h得干粉，将此干粉全部过400目网筛，得到粉料；将粉料加入到水中得到第一悬浮液，搅拌、超声分散后加入碱，剧烈搅拌30～60min使碱全部溶解，然后加入电气石纳米颗粒，继续搅拌和超声各1～4h，得到第二悬浮液；将第二悬浮液转至水热反应釜中，140～200℃条件下反应4～48h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、过筛得到具有远红外发射功能铁红杂化颜料。

其中，每100g铁尾矿加入0.375～1.5mol铁盐、40～70mL乙醇；粉料的质量为第一悬浮液的1～10％；碱的摩尔量为铁盐摩尔量的1～4倍；电气石纳米颗粒质量为铁尾矿质量0.01～2％。

所述铁尾矿的SiO2含量为40％～65％，Al2O3、Fe2O3的量分别为10％～20％。

所述的电气石为铁电气石和镁电气石中的一种或两种。

所述铁盐为氯化铁、硫酸铁和硝酸铁中的一种或多种。

所述的碱为六次甲基四胺、氨水、尿素、偏硅酸钠、氢氧化钠和碳酸钠中一种或多种。

所述的剧烈搅拌为搅拌转速是4000～5500r/min。

本发明的有益效果是：

本发明公开了一种以铁尾矿为原料、以电气石为添加剂，采用水热反应制备具有远红外发射功能铁红杂化颜料的方法，该杂化颜料呈现亮丽的红色，最大的a*值可达36.1，且最高远红外发射率可达0.96，有望应用于涂料、油漆、陶瓷、油墨、涂层等多个领域。本发明可为功能铁红颜料的制备提供新策略、降低其合成成本，为我国储量丰富、亟待利用的铁尾矿的资源化、高附加值功能化利用开辟新途径。

附图说明

图1为实施例1制备亮红色铁红杂化颜料的TEM照片，其中，图1a为单颜料颗粒的TEM照片；图1b为单颜料颗粒TEM照片的局部放大图；

图2为实施例1制备亮红色铁红杂化颜料的XRD谱图；

图3为实施例1制备亮红色铁红杂化颜料红外发射率、化学组成及色度值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明的技术解决方案做进一步说明，这些实施例不能理解为是对技术方案的限制。

所述的铁尾矿具体为河北省滦平铁尾矿，其SiO2含量为40％～65％，Al2O3、Fe2O3的量分别为10％～20％，主要物相为石英、水合铝酸钙、钠长石、白云母，粒径为75μm。

所述的电气石具体为河北抚顺铁电气石，粒径为100～350nm。

实施例1：将2.0g铁尾矿粉末、0.022mol氯化铁、1.2mL乙醇调成糊状，转至球磨机中球磨1h，然后将得到的干粉全部过400目网筛，分散于60mL去离子水中，充分搅拌(3500r/min，2h)和超声(1h)分散后，加入2g氢氧化钠、1mL氨水(氨水质量分数：28wt.％；总碱摩尔量：0.0648mol)，以4500r/min的转速剧烈搅拌30min后加入0.01g电气石粉末，继续搅拌(3000r/min)和超声各1h得均一悬浮液，将该悬浮液转至水热反应釜中，160℃条件下反应24h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、过300目网筛得到具有远红外发射性能的亮红色铁红杂化颜料。

所得颜料的粒径为260nm，为带有突起的椭球形貌，椭球由球形颗粒组成(如图1所示)；主要物相组成为白云母、钠长石、三氧化二铁和石英(如图2所示)；其红外发射率高达0.92(红外波长：10～20μm)，红色相a*高达35.45，亮度值L*为42.53，主要化学成分为Fe2O3、SiO2、Al2O3以及少量Na2O(如图3所示)。(红外发射率由德国Bruker 8000-10/0.18傅里叶变换红外光谱仪测试；色度由北京科美润达仪器设备有限公司的CR-400/410测试)

实施例2：将3.0g铁尾矿粉末、0.055mol氯化铁、1.5mL乙醇调成糊状，转至球磨机中球磨1.5h，然后将得到的干粉全部过400目网筛，分散于去离子水中，充分搅拌(3500r/min，2h)和超声(30min)后加入5mL氨水(氨水质量分数：28wt.％)、2g偏硅酸钠(总碱摩尔量：0.0845mol)，以5000r/min的转速剧烈搅拌30min后加入0.005g电气石粉末，继续搅拌(2000r/min，2h)和超声(1h)得均一悬浮液，将该悬浮液转至水热反应釜中，180℃条件下反应12h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、过300目网筛得到具有远红外发射性能的亮红色铁红杂化颜料。

所得颜料的粒径为180nm，红外发射率高达0.91(红外波长：10～20μm)，其红色相a*高达34.49，亮度值L*为44.51(红外发射率由德国Bruker 8000-10/0.18傅里叶变换红外光谱仪测试；色度由北京科美润达仪器设备有限公司的CR-400/410测试)。

实施例3：将4.0g铁尾矿粉末、0.048mol氯化铁、2.0mL乙醇调成糊状，转至球磨机中球磨2.5h，然后将得到的干粉过400目网筛，分散于去离子水中，充分搅拌(3500r/min，2h)和超声(1h)后加入4g氢氧化钠、2g六次甲基四胺(总碱摩尔量：0.114mol)，以4800r/min的转速剧烈搅拌45min后加入0.0025g电气石粉末，继续搅拌(2000r/min)和超声各2h得均一悬浮液，将该悬浮液转至水热反应釜中，140℃条件下反应48h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、过300目网筛得到具有远红外发射性能的亮红色铁红杂化颜料。

所得颜料的粒径为150nm，红外发射率高达0.90(红外波长：10～20μm)，其红色相a*高达32.11，亮度值L*为44.92(红外发射率由德国Bruker 8000-10/0.18傅里叶变换红外光谱仪测试；色度由北京科美润达仪器设备有限公司的CR-400/410测试)。

实施例4：将1.5g铁尾矿粉末、0.022mol氯化铁、1.0mL乙醇调成糊状，转至球磨机中球磨1.5h，然后将得到的干粉过400目网筛，分散于去离子水中，充分搅拌(3500r/min，1h)和超声(30min)后加入2mL氨水(氨水质量分数：28wt.％)、1.5g碳酸钠(总碱摩尔量：0.0438mol)，以4000r/min的转速剧烈搅拌45min后加入0.0015g电气石粉末，继续搅拌(3500r/min)和超声各1h得均一悬浮液，将该悬浮液转至水热反应釜中，200℃条件下反应6h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、300目网筛得到具有远红外发射性能的亮红色铁红杂化颜料。

所得颜料的粒径为100nm，红外发射率高达0.93(红外波长：10～20μm)，其红色相a*高达35.29，亮度值L*为43.15(红外发射率由德国Bruker 8000-10/0.18傅里叶变换红外光谱仪测试；色度由北京科美润达仪器设备有限公司的CR-400/410测试)。

实施例5：将6.0g铁尾矿粉末、0.074mol氯化铁、3.5mL乙醇调成糊状，转至球磨机中球磨3.0h，然后将得到的干粉过400目网筛，分散于去离子水中，充分搅拌(3500r/min，2h)和超声(2h)后加入12g尿素、1.5g氢氧化钠(总碱摩尔量：0.238mol)，以5500r/min的转速剧烈搅拌60min后加入0.5g电气石粉末，继续搅拌(1500r/min)和超声各2h得均一悬浮液，将该悬浮液转至水热反应釜中，180℃条件下反应36h，自然冷却至室温后，离心、洗涤、干燥、研磨、300目网筛得到具有远红外发射性能的亮红色铁红杂化颜料。

所得颜料的粒径为220nm，红外发射率高达0.94(红外波长：10～20μm)，其红色相a*高达32.11，亮度值L*为42.15(红外发射率由德国Bruker 8000-10/0.18傅里叶变换红外光谱仪测试；色度由北京科美润达仪器设备有限公司的CR-400/410测试)。

本发明未尽事宜为公知技术。

利用铁尾矿制备具有远红外发射功能铁红杂化颜料的方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。