摘要
随着对钢铁需求量的增加，矿山被不断开采，产出的铁尾矿数量也随之逐年增多,同时随着矿山大量开采带来的资源耗尽，剩余铁尾矿的价值逐渐被发现。铁尾矿作为选矿后的废弃物，其中的金属品位和元素含量相对较低，作为固体废弃物被大量堆存。铁尾矿的大量堆存不仅占用土地，破坏周围土地的质量;还会破坏当地的土壤结构和地下水质量，成为重要的环境污染源;更会导致地质灾害，给人民的生命和财产安全带来不可估量的威胁。二次回收利用铁尾矿会同时带来环境效益和经济效益，于是铁尾矿的合理处置已成为减轻环境污染压力、实现矿业可持续发展的关键问题。本文通过资源化回收铁尾矿中的有价元素制备环境修复材料用于保护环境以期达到“以废治废”的目标。 近年来由于人类活动，水环境中重金属、染料、病原体等污染物含量也不断增加。其中Pb2+由于其高毒性、缺乏生物降解性和高丰度被广泛关注。本文分析比较了水环境中重金属的处理技术，吸附法仍然是成本最低廉、效率最高、操作最简便、最适宜于工业化应用的方法。在所有吸附剂的研究应用中，磁性纳米材料因为结合了磁性材料和纳米材料的双重属性而得到极大发展。 基于以上背景，本文资源化回收利用铁尾矿来制备磁性纳米功能材料并用于吸附去除Pb2+。具体工作内容如下: （1）本文首先对铁尾矿进行了元素分析，可知硅含量最多，铁含量其次，于是本文对含量最多的硅、铁元素进行了资源化利用。通过先酸浸获得Fe3+溶液后添加还原剂的方法制备了Fe3O4磁性纳米颗粒，并进行一系列表征证明Fe3O4的磁性纳米结构。对酸浸渣进行元素分析后，发现铁元素得到高效回收。通过碱熔融法将酸浸渣与碱混合后高温焙烧，后溶于水溶液中充分搅拌获得硅浸出液。 （2）基于可持续发展理念和固废资源化利用的理念，本文选择生物基材料纤维素与Fe3O4颗粒复合获得功能化磁性纳米材料。为了提高吸附剂对于Pb2+的选择性吸附效率，利用离子印迹技术制备了离子印迹吸附剂。通过吸附实验可知，离子印迹后吸附速度、吸附效率、选择吸附性能和脱附再生性能均优于离子印迹前。结合XPS表征分析与实验结果对Pb2+吸附过程进行了吸附机理研究，吸附过程包含了范德华力、离子交换和化学键络合等。 （3）综合系统的利用从铁尾矿中的提取铁源与硅源制备分子筛和磁性分子筛。通过XRD表征分析可知磁性Fe3O4全部被成功掺入，MCM-41的六方有序孔道结构和ZSM-5的MFI拓扑结构被成功制备出，但SBA-15和SBA-16只形成了无定型的二氧化硅结构。通过FTIR表征可知焙烧过程成功烧除了材料的模板剂，且材料的基本结构已形成。SEM表征可知各介孔分子筛均形成了疏松多孔的结构，且各材料比表面积均可达300m2/g以上，添加Fe3O4后比表面积和总孔容积相对下降。
NETL