专利 CNB - 物质根据其不同表面电荷的磁力分离 -
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(6) , 物质根据其不同表面电荷的磁力分离
本发明涉及一种从包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物中分离该至少一种第一材料的方法，所述方法包括如下步骤：(A)在合适悬浮介质中制备一种包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物与至少一种磁粉的悬浮液，(B)设定在步骤(A)中所得悬浮液的pH值以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉带有相反表面电荷而使其附聚，(C)通过施用磁场分离在步骤(B)中得到的附聚物，和(D)通过设定pH值以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉带有相同表面电荷而使在步骤(C)中分离出来的附聚物离解以获得该至少一种第一材料。
1. 一种从包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物中分离所述至少一种第一材料的方法，所述方法包括如下步骤：
(A)制备一种包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物与至少一种磁粉在合适悬浮介质中的悬浮液，
(B)设定在步骤（A)中所得悬浮液的pH值以使所述至少一种第一材料和所述至少一种磁粉带有相反表面电荷而使其附聚，
(C)通过施用磁场从所述悬浮液中分离在步骤（B)中得到的附聚物，和
(D)通过设定pH值以使所述至少一种第一材料和所述至少一种磁粉带有相同表面电荷而使在步骤（C)中分离出来的附聚物离解以获得所述至少一种第一材料，其中所述至少一种第一材料选自硫化矿石及其混合物和所述至少一种第二材料选自金属氧化物、金属氢氧化物、SiO2及其混合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其中将步骤（B)中的pH值设在所述至少一种第一材料的等电点和所述至少一种磁粉的等电点之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述至少一种磁粉选自磁性金属及其混合物，磁性金属的铁磁性合金及其混合物，磁性铁氧化物，通式（I)的立方晶系铁氧体：
M2+xFe2+1_xFe3+204 (I)，
M选自Co、N1、Mn、Zn及其混合物，且
六方晶系铁氧体及其混合物。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述悬浮介质为水。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中在步骤（A)中制备的悬浮液包含至少一种缓冲体系。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一材料为Cu2S和所述第二材料为Si02。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述第一材料为MoS2和所述第二材料为Si02。
物质根据其不同表面电荷的磁力分罔
[0001] 本发明涉及一种从包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物中分离该至少一种第一材料的方法，其中首先制备包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物与至少一种磁粉在合适悬浮介质中的悬浮液，设定该悬浮液的PH值以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉带有相反表面电荷而使其附聚，以这种方式得到的附聚物通过施用磁场梯度分离出来，并且通过设定PH值以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉带有相同表面电荷而使分离出来的该附聚物离解以获得该至少一种第一材料。
[0002] 特别地，本发明涉及一种在脉石存在下富集矿石的方法。
[0003] 从包含这些材料的混合物中分离矿石的方法由现有技术已知。
[0004] WO 02/涉及一种从包含这些材料的混合物中分离矿石的方法，其中用具有磁性和/或在水溶液中可漂浮的颗粒处理这些混合物的悬浮液或淤浆。在加入磁性和/或可漂浮的颗粒后，施用磁场以使附聚物从混合物中分离出来。然而，磁粉结合在矿石上的程度和结合的强度不足以以满意的收率和效力来实施该方法。
[0005] US 4，657，666公开了一种矿石富集的方法,其中使在脉石中存在的矿石与磁粉反应，使得由于疏水作用而形成附聚物。通过用疏水化合物处理使磁粉的表面疏水化，使得发生对矿石的结合。然后借助磁场将附聚物从混合物中分离出来。所述文献还公开在加入磁粉前用乙基黄原酸钠的I %表面活性溶液处理矿石。在该方法中，矿石和磁粉的分离通过破坏已经以表面活性溶液的形式施用在矿石上的表面活性物质进行。该方法的缺点是可能加入其降解产物留在矿石中且可能不利地影响进一步工艺步骤的表面活性物质。
[0006] US 4，834，898公开了一种通过使这些材料与由两层表面活性物质包裹的磁性试剂接触而分离出非磁性材料的方法。以这种方式改性的磁性试剂对非磁性颗粒的结合基于磁粉的涂层与非磁性材料的相互作用。该方法的缺点是不得不以复杂的方式提供具有两层表面活性物质的磁粉以获得偶合。
[0007] S. R. Gray, D.Landberg, N. B. Gray, Extractive MetalIurgyConference, Perth,-4，第223-226页公开了一种通过使小的金颗粒与磁铁矿接触而回收该金颗粒的方法。在接触前用戊基黄原酸钾处理金颗粒。在该文献中没有公开使金颗粒与至少一种亲水材料分离的方法。
[0008] 本发明的目的是提供一种可以从包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物中有效地分离出至少一种第一材料的方法。本发明的另一目的是提供一种可以进行材料的上述分离而不必用额外试剂处理该第一和/或第二材料且其中与磁粉的附聚可通过简单的措施发生并可逆的方法。而且，待分离出来的第一材料与磁粉之间的结合应该足够稳定以保证第一材料在分离中的高收率。
[0009] 该目的通过从包含该至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物中分离至少一种第一材料的本发明方法而实现，该方法包括如下步骤：
[0010] (A)制备一种包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物与至少一种磁粉在合适悬浮介质中的悬浮液，
[0011] (B)设定在步骤（A)中所得悬浮液的pH值以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉带有相反表面电荷而使其附聚，
[0012] (C)通过施用磁场从该悬浮液中分离在步骤（B)中得到的附聚物，和
[0013] (D)通过设定pH值以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉带有相同表面电荷而使在步骤（C)中分离出来的附聚物离解以获得该至少一种第一材料。
[0014] 本发明方法优选用于从包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物中分离该至少一种第一材料。
[0015] 由于它们取决于设定的pH具有不同的表面电荷，因此，该至少一种第一材料和该至少一种第二材料通过本发明方法可以相互分离。根据本发明，该至少一种第一材料和该至少一种磁粉在设定的pH下必需具有不同的表面电荷。
[0016] 在优选实施方案中，该至少一种第一材料选自硫化矿石、氧化矿石和/或包含碳酸盐的矿石及其混合物。
[0017] 因此，待分离出来的该至少一种第一材料优选为选自硫化矿石、氧化矿石和/或包含碳酸盐的矿石如蓝铜矿[Cu3(CO3)2(OH)2]或孔雀石[Cu2[(OH)2CO3]]的金属化合物。而且，待分离出来的该至少一种材料可以选自贵金属如Au、Pt、Pd、Rh等及其化合物,优选在天然状态下。
[0018] 例如，可以用于本发明的硫化矿石的实例是选自铜蓝CuS、硫化钥（IV)钥华MoS2、黄铜矿（黄铜矿（copper pyrite)) CuFeS2、斑铜矿Cu5FeS4、铜铀云母（铜玻璃）Cu2S及其混合物的铜矿石。
[0019] 该至少一种第二材料优选选自金属氧化物、金属氢氧化物及其混合物，例如二氧化硅SiO2，硅酸盐，铝硅酸盐，例如长石如钠长石Na (Si3Al) O8,云母，例如白云母KAl2 [ (0H，F) 2AlSi3010]，石 榴子石(Mg, Ca, Fe11) 3 (Al，Fe111) 2 (SiO4) 3，Al2O3, FeO (OH)，FeCO3, Fe2O3, Fe3O4和其它相关矿石及其混合物。进一步优选的氧化物如下所述。
[0020] 本发明方法优选使用由矿床获得的未处理的矿石混合物进行。
[0021] 在本发明方法的优选实施方案中，在步骤（A)中包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物为具有IOOnm-1OO μ m尺寸的颗粒，例如参见US 5，051，199。在优选实施方案中，该粒度通过研磨获得。合适方法和装置对于本领域熟练技术人员是已知的，例如在球磨中进行湿研磨。因此，对于待研磨的包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物，本发明方法的优选实施方案在步骤（A)之前或之中提供具有100ηπι-500μπι尺寸的颗粒。优选的矿石混合物具有至少O. 4重量％的硫化矿石含量。
[0022] 根据本发明可以使用的在该混合物中存在的硫化矿石的实例是上述提到的那些。此外，在该混合物中还可以存在除铜以外的金属的硫化物，例如铁、铅、锌或钥的硫化物，即FeS/FeS2、PbS、ZnS或MoS2。而且，在本发明待处理的矿石混合物中可以存在金属和半金属的氧化物，例如硅酸盐或硼酸盐或金属和半金属的其它盐，例如磷酸盐、硫酸盐或氧化物/氢氧化物/碳酸盐和其它盐，例如蓝铜矿[Cu3 (CO3) 2 (OH) 2]、孔雀石[Cu2 [ (OH) 2 (CO3)]]、重晶石（BaSO4)、独居石（(Ce，La, Nd) [PO4])。进一步优选的硫化物如下所述。
[0023] 本发明方法可以分离的典型矿石混合物具有如下组成：约30重量％的SiO2、约10重量％的Na (Si3Al) O8、约3重量％的Cu2S、约I重量％的MoS2、余量为铬、铁、钛和镁的氧化物。
[0024] 本发明方法的各个步骤在下文详细描述：[0025] 步骤⑷：
[0026] 本发明方法的步骤（A)包括制备包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物与至少一种磁粉在合适悬浮介质中的悬浮液。
[0027] 合适和优选的第一和第二材料已如上所述。
[0028] 作为磁粉，可以使用本领域熟练技术人员已知且满足本发明方法要求如在所用悬浮介质中的悬浮性以及与该至少一种第一材料附聚的能力的所有磁粉。而且，该至少一种磁粉在确定的PH下应该具有被表面电荷确定占有的表面。这些表面电荷可以由ξ电势定量。
[0029] 在优选实施方案中，该至少一种磁粉选自金属，例如铁、钴、镍及其混合物，磁性金属的铁磁性合金，磁性铁氧化物，例如磁铁矿、磁赤铁矿，通式（II)的立方晶系铁氧体：
[0030] M'Fe'-xFe3+^ (II)
[0031] 其中
[0032] M选自Co、N1、Mn、Zn及其混合物，且
[0033] X ^ I,
[0034] 六方晶系铁氧体,例如钡或锶铁氧体MFe6O19，其中M = Ca, Sr, Ba,及其混合物。
[0035] 如果使用金属纳米颗粒，优选具有保护涂层如SiO2涂层的那些。因而磁粉的等电点（IEP)被保护涂层的等电点替代。因而相应地测得用于本发明分离的磁粉的适合性。
[0036] 在本发明特别优选的实施方案中，该至少一种磁粉是磁铁矿Fe3O4或钴铁氧体Co'Fe2'>>"其中 X 彡 1，例如 Co0.25Fe2.7504。
[0037] 根据本发明使用的磁粉的尺寸为IOnm-1 μ m。
[0038] 在一个实施方案中，可以通过首先将至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物悬浮在合适悬浮介质中并随后将该至少一种磁粉加入该悬浮液中来进行本发明方法的步骤（A)。在加入该至少一种磁粉之前，合适的话可以搅拌至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物的悬浮液直到得到均匀的悬浮液。合适的装置对于本领域熟练技术人员是已知的。
[0039] 在本发明方法的另一实施 方案中，首先制备包含至少一种第一材料和至少一种第二材料的混合物和至少一种磁粉的混合物，随后在步骤（A)中将该混合物悬浮在合适悬浮介质中。
[0040] 在本发明方法的步骤（A)中，来自步骤（A)的混合物在很大程度上不溶于其中的所有悬浮介质都适合作为悬浮介质。用于根据本发明方法的步骤（A)制备悬浮液的合适悬浮介质优选选自水、水溶性有机化合物如具有1-4个碳原子的醇及其混合物。在特别优选的实施方案中，步骤（A)中的悬浮介质为水。
[0041] 通常在1-80°C，优选20_40°C的温度下，特别优选在环境温度下进行本发明方法的步骤㈧。
[0042] 根据本发明，通常可以选择悬浮介质的量以使获得可易于搅拌和/或运输的悬浮液。在优选实施方案中，待处理的包含至少一种第一材料、至少一种第二材料和至少一种磁粉的混合物的量基于总悬浮液为至多100重量％，特别优选O. 5-10重量％。
[0043] 在本发明方法的优选实施方案中，在步骤（A)中制备的悬浮液包含至少一种缓冲体系。用于设定特定PH的合适缓冲体系对于本领域熟练技术人员是已知的且可市购。用于弱酸性pH范围（pH = 5. 0-6. 2)的合适缓冲剂例如是碳酸-硅酸盐缓冲剂。借助2-(N-吗啉代）乙磺酸可以设定类似的pH范围（pH = 5. 2-6. 7)。适于碱性范围pH (pH = 8. 2-10. 2)的缓冲剂是氨缓冲剂。在本发明方法的步骤（A)中将缓冲体系加入悬浮液中用于设定相对稳定的合适pH。
[0044] 在本发明方法的步骤（A)中制备的悬浮液优选具有2-13的pH。所制悬浮液的pH取决于待相互分离的材料的等电点。pH范围的限度也由所用磁粉的稳定性决定，例如，Fe3O4在pH 2. 88以下不稳定。
[0045] 步骤⑶：
[0046] 本发明方法的步骤（B)包括设定在步骤（A)中所得悬浮液的pH值以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉带有相反表面电荷而使其附聚。
[0047] 该至少一种第一材料和该至少一种磁粉在含水悬浮液中的附聚基于它们根据pH而变的不同表面电荷。
[0048] 通过ξ电势·ξ测定与周围液相平衡的颗粒的表面电荷。其随溶液或悬浮液pH的变化而变化。在等电点（IEP)下，颗粒上表面电荷的符号发生变化，即，在精确的等电点下，测得的ξ电势ξ为O。如果在坐标系统上以ξ电势ξ为y轴对X轴的pH作图，则所得曲线与X轴和等电点相交。
[0049] 具有不同表面电荷的颗粒相互附聚，而带有相同电荷的颗粒相互排斥。
[0050] 在根据本发明制备的悬浮液中，存在具有等电点IEP⑴、IEP⑵和IEP(M)的至少一种第一材料、至少一种第二材料和至少一种磁粉，其中IEP(I) ( IEP(M) ( IEP(2)。如果满足下述关系式IEP(I) ^ pH ^ IEP(M)，即，悬浮液的pH在该至少一种第一材料和该至少一种磁粉的等电点之间，则该至少一种第一材料和该至少一种磁粉具有相反的表面电荷，而该至少一种第二材料和该至少一种磁粉具有相同的表面电荷，使得该至少一种第一材料和该至少一种磁粉发生附聚。相反，当pH在该至少一种磁粉和该至少一种第二材料的等电点之间，即，IEP (M)彡pH彡IEP (2)，则该至少一种磁粉和该至少一种第二材料发生附聚，而该至少一种磁粉和该至少一种第一材料由于具有相同的表面电荷而相互排斥。
[0051] 可以借助水溶液中各材料的ξ电势测定在包含至少一种第一材料、至少一种第二材料和至少一种磁粉的混合物中存在的各材料的等电点。测得的ξ电势随所用仪器的类型、测试方法和评价方法而变化。重要参数是温度、pH、盐背景溶液的浓度、导电率和测试电压，以致这些参数必须已知以能够对测试进行比较。
[0052] 下面举例给出了多种优选的金属氧化物和金属硫化物的等电点：
[0053] 金属氧化物：
[0056] SiO2的等电点（IEP)约为2。该结果在Anton Parr.的“ΕΚΑ”仪器上测得。使
用电流部分（current partial)测试方法（数据评价：Faibrother_Mastin):测试温度为
25-30°C，盐浓度(KCl)为 lmmol/1，导电率为 150-1000 μ S/cm。
[0057] 金属硫化物：
[0059] 可以在下列文献中找到关于测试这些化合物的等电点方法的细节：
[0060]化合物 1-13 :Brunelle JP (1978) , “Preparation of Catalysts byMetallicComplex Adsorption on Mineral Oxides，，，Pure and AppliedChemistry 第 50卷，第
[0061]化合物 14-20 :Lewis，JA(2000) ,“Colloidal Processing of Ceramics”，Journalof the American Ceramic Society 第 83 卷，No. 10,第
[0062]化合物 21-26 :Bebie, JGeochimica et Cosmochimica Acta (1998), 62 (4),633-642，
[0063]化合物 27-32 ：Liu, J. C.，Huang, C. P. ；Langmuir (1992) ,8(7), 1851-6，
[0064]化合物 33-37 ：Goboeloes, S. ；ffu, Q. ；Delmon, B. ；Applied Catalysis ()，89-100。
[0065] 在本发明方法的优选实施方案中，因此，将步骤（B)中的pH值设在该至少一种第一材料的等电点和该至少一种磁粉的等电点之间。
[0066] 可以通过本领域熟练技术人员已知的所有方法进行本发明方法的步骤（B)中pH的设定，例如在步骤（A)中得到的悬浮液中加入至少一种碱性化合物或至少一种酸性化合物。是否必须加入碱性化合物或酸性化合物取决于在本发明方法的步骤（A)中制备的悬浮液的pH。如果悬浮液的pH在该至少一种第一材料的等电点和该至少一种磁粉的等电点之间的范围以下，则加入至少一种碱以增加pH。如果悬浮液的pH在该至少一种第一材料的等电点和该至少一种磁粉的等电点之间的范围以上，则加入至少一种酸以降低pH。
[0067] 合适的碱性化合物选自有机碱和无机碱，例如氨、氢氧化钠NaOH、氢氧化钾Κ0Η，胺如三乙胺，可溶的碱金属碳酸盐及其混合物。
[0068] 合适的酸性化合物选自有机酸和无机酸，例如无机酸如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸，有机酸如甲酸、乙酸、丙酸、甲磺酸及其混合物。
[0069] 在本发明方法的步骤⑶中，用于Cu2S与SiO2分离的pH优选设为pH3。为了分离MoS2与SiO2，在本发明方法的步骤⑶中pH优选设为& 2。
[0070]步骤（C)：
[0071] 本发明方法的步骤（C)包括通过施用磁场从悬浮液中分离在步骤（B)中得到的附聚物。
[0072] 在优选实施方案中，可以通过向来自步骤（B)的混合物存在于其中的反应器中引入永久磁体进行步骤（C)。在优选实施方案中，将由非磁性材料构成的分隔壁如反应器的玻璃壁置于永久磁体和待处理的混合物之间。在本发明方法的进一步优选实施方案中，在步骤（D)中使用仅当电流流过时具有磁性的电磁体。合适的装置对于本领域熟练技术人员是已知的。
[0073] 可以在任何合适的温度，例如10_60°C，优选环境温度下进行本发明方法的步骤
[0074] 在步骤（C)中，借助合适的搅拌器如特氟隆搅拌棒或螺旋桨搅拌机优选连续搅拌混合物。
[0075] 在步骤（C)中，合适的话可以借助本领域熟练技术人员已知的所有方法将来自步骤（B)的附聚物分离出来，例如通过经由用于步骤（C)的反应器的底阀将磁体未吸附的该部分悬浮液排出或经由管道将该至少一种磁体未吸附的该部分悬浮液用泵排出。
[0076] 在本发明方法的步骤（C)之后，在磁体或位于磁体和附聚物之间的分隔壁上存在本发明方法的步骤（B)中形成的包含至少一种第一材料和至少一种磁粉的附聚物。在电磁体的情况下，可以通过关闭电流从磁体上除去附聚物，使得磁场梯度不再存在。如果在磁体和悬浮液之间存在分隔壁，则可以通过本领域熟练技术人员已知的方法除去附聚物。
[0077] 步骤⑶：
[0078] 本发明方法的步骤（D)包括通过设定pH值以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉带有相同表面电荷而使在步骤（C)中分离出来的附聚物离解以获得该至少一种第一材料。
[0079] 在本发明方法的优选实施方案中，首先在步骤（D)中再悬浮在步骤（C)中得到的包含至少一种第一材料和至少一种磁粉的附聚物。在这里，可以使用如在步骤（A)中使用的相同悬浮介质，优选水。
[0080] 在本发明方法的步骤（D)中附聚物的离解基于如步骤（B)中附聚的相同原理。
[0081] 在本发明的步骤（B)中，该至少一种第一材料和该至少一种磁粉在含水悬浮液中的附聚基于它们根据PH而变的不同表面电荷。[0082] 在本发明的步骤（D)中，此时设定悬浮液的pH以使该至少一种第一材料和该至少一种磁粉具有相同的表面电荷，使得它们相互排斥。
[0083] 在本 发明方法的优选实施方案中，不将步骤（D)中的pH值设在该至少一种第一材料的等电点和该至少一种磁粉的等电点之间，而是在该范围之外，即在该范围以上或以下。
[0084] 可以通过本领域熟练技术人员已知的所有方法设定本发明方法的步骤（D)中的pH，例如通过向步骤（C)中得到的优选以悬浮形式存在的附聚物中添加至少一种碱性化合物或至少一种酸性化合物进行。
[0085] 合适的碱性化合物选自有机碱和无机碱，例如氨，氢氧化钠NaOH，氢氧化钾Κ0Η，胺如三乙胺及其混合物。
[0086] 合适的酸性化合物选自有机酸和无机酸，例如无机酸如盐酸、硝酸、硫酸、磷酸，有机酸如甲酸、乙酸、丙酸、磺酸，酸式盐如NaHSO4及其混合物。
[0087] 在附聚物离解后，该至少一种第一材料和该至少一种磁粉以悬浮的形式存在。可以通过本领域熟练技术人员已知的所有方法将这两种材料彼此分离且与悬浮介质分离。
[0088] 优选将该至少一种磁粉借助永久磁体或电磁体从包含该至少一种磁粉和该至少一种第一材料的悬浮液中分离出来。分离细节与本发明方法的步骤（C)类似。在该分离后，该至少一种第一材料优选以悬浮的形式存在，而该至少一种磁粉附着在磁体上。
[0089] 优选将待分离出来的第一材料，优选待分离出来的金属化合物通过蒸掉溶剂或过滤从悬浮介质中分离。以这种方式得到的第一材料可以通过本领域熟练技术人员已知的进一步方法纯化。可以将悬浮介质合适的话在纯化之后再循环到本发明方法中。在优选实施方案中，同样可以将该至少一种磁粉再循环到本发明方法的步骤（A)中。
[0090]图：
[0091] 在图1中，将Si02、Cu2S和MoS2的回收值R对pH作图。R根据等式(I)定义为分
离后在混合物中的百分率除以分离前在混合物中的百分率。
[0093] 如果R大于1，相关化合物在分离后以比分离前高的比例存在于混合物中，即在该PH下可以将该化合物富集。如果R小于1，上述化合物在分离后以更小的比例存在于混合物中，即在该PH下可以将该化合物从混合物中除去。
[0094] 本发明实施例基于的各个化合物的等电点（IEP)在Anton Parr的“EKA”仪器上测试。使用电流部分测试方法（数据评价：Faibrother-Mastin):测试温度为25_30°C,盐浓度（KCl)为 lmmol/1，导电率为 150-1000 μ S/cm。
[0095] 实施例1
[0096]由 0.0377M 铜(以 Cu2S 使用），O.1555M 铁（以 Fe3O4 使用）和 O. 2996M 娃(以 SiO2使用)制备混合物。使这些成分与I升去离子水混合。随后将PH设为3且为该体系提供缓冲溶液。剧烈搅拌该混合物I小时，随后用Co/Sm磁体将磁性成分分离出来。残留物的分析表明在磁体上回收了 52. 8%初始使用的Cu成分，84. 8%初始使用的Fe成分和17. 7%初始使用的Si成分。用IM NaOH处理该残留物并超声O. 5小时。再次分析磁体上的残留物后，在磁体上回收了仅17. 3%的Cu。
[0097] 实施例2
[0098]将 3.00 克 MoS2(ABCR)，18. 00 克 SiO2 (Riedel de Haen )和 12.00 克CoQ.25Fe2.7504 (初级粒度：100-300nm)在 1000 克缓冲溶液(Riedel de Haen, pH = 3)中剧烈混合30分钟。将该分散体的pH设为4. 18。将磁体放在玻璃容器的一侧上，以使磁性成分吸在其上面。将磁性成分分离出来。分析表明磁体上的残留物包含2. 14克MoS2，相当于所用MoS2的约70%，只包含3. 57克SiO2，相当于所用SiO2的约20%。
[0099] 当在pH = 3. 10下重复该实验时，可以看出分离的强pH依赖性。虽然75. 97%的MoS2留在磁体上，55. 86%的SiO2也仍留在磁体上。
Anglo-American Clays CorporationMagnetic beneficiation of clays utilizing magnetic particulatesThe Secretary Of State For Trade And Industry In Her Britannic Majesty's Government Of The United Kingdom Of Great Britain And Northern IrelandMethod of separation of material from material mixtures国际分类号,
合作分类, , C06PublicationC10Entry into substantive examinationC41Transfer of patent application or patent right or utility modelASSSuccession or assignment of patent rightOwner name: SIEMENS AGFree format text: FORMER OWNER: BASF SEEffective date: C14Grant of patent or utility modelEXPYTermination of patent right or utility model旋转& 铁及其化合物的性质实验知识点 & “用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO...”习题详情
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用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：I．向铝土矿中加入过量H2SO4后，加热、搅拌、过滤。II．向滤液中加入一定量的FeSO4·7H2O和双氧水。III．向溶液中加入Ca(OH)2固体，调节溶液的pH约为1，过滤。IV．加入稳定剂，加热，得到产品。（1）Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式是&。（2）步骤I中过滤得到的滤渣成分是　&（填化学式）。（3）步骤I 中H2SO4的浓度与反应温度会影响铁与铝的浸出率。根据下图分析，步骤I 中H2SO4浓度的适宜范围是　&，反应的适宜温度是　&。（4）步骤II中增大n(Fe3+)的离子方程式是　&。（5）步骤III得到碱式硫酸铝铁[AlFe(OH)n(SO4)m]的溶液，则步骤II中应增大n(Fe3+)到n(Al3+)﹕n(Fe3+)=　&。（6）研究表明，液体聚合硫酸铝铁的纯度越高，净水效果越好。已知：一些物质在20℃时的溶解度
Ca(OH)2CaSO4Na2SO4溶解度/g
&结合表中数据，解释步骤III中使用Ca(OH)2而不用NaOH的原因　&。（7）铝土矿也可用于冶炼金属Al。以金属Al作阳极，稀硫酸作电解液，通过电解会使金属Al的表面生成致密坚硬的氧化膜，其电极反应式是　&。&
本题难度：较难
题型：解答题&|&来源：2013-北京市朝阳区高三上学期期末考试化学试卷
分析与解答
习题“用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：I．向铝土矿中加入过量H2SO4后，加热、搅拌、过滤。II．向滤液中加入一定量的FeSO4·7...”的分析与解答如下所示：
（1）硫酸溶解氧化铝生成硫酸铝和水，离子方程式：Al2O3+6H+=2Al3++3H2O；（2）Fe2O3与硫酸反应生成铁离子，Al2O3与硫酸反应生成铝离子，而SiO2不与硫酸发生反应，故过滤后的滤渣为SiO2；（3）由图知，浸出率铁铝最高的硫酸浓度范围为45%~50%；反应适宜温度铁为80℃铝为100℃，故最适宜温度为100℃（4）FeSO4被双氧水在酸性溶液中氧化生成Fe3，H2O2+2Fe2++2H+=2H2O+2Fe3+（5）碱式硫酸铝铁中铝铁的系数相同其物质的量比也应相等，故n(Al3+)﹕n(Fe3+)=1：1（6）氢氧化钠和氢氧化钙都可以调节pH，但氢氧化钠反应生成的硫酸钠溶液水，与生成物碱式硫酸铝铁混合在溶液中不易分离，而硫酸钙溶解度较小，使生成物中杂质较少；（7）阳极Al失电子生成，电极反应式2Al－6e—+3H2O =Al2O3+6H+。
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用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：I．向铝土矿中加入过量H2SO4后，加热、搅拌、过滤。II．向滤液中加入一定量的Fe...
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经过分析，习题“用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：I．向铝土矿中加入过量H2SO4后，加热、搅拌、过滤。II．向滤液中加入一定量的FeSO4·7...”主要考察你对“铁及其化合物的性质实验”
等考点的理解。
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铁及其化合物的性质实验
与“用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：I．向铝土矿中加入过量H2SO4后，加热、搅拌、过滤。II．向滤液中加入一定量的FeSO4·7...”相似的题目：
下列物质能将Fe3+转化为Fe2+的有&&&&①新制氯水&&②铁&&&③铜&&④稀硫酸①②③③④②③①②③④
(15分)在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应。&应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”。请回答该实验中的问题。（1）写出该反应的反应方程式&&&&；并指明该氧化还原反应的还原剂是&&&&，氧化剂是&&&&。（2）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是&&&&；烧瓶底部放置了几片碎瓷片，其作用是&&&&。（3）试管中收集气体是&&&&，如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行&&&&。&&&&
一定量 Fe和 Fe2O3的混合物投入250 mL 2 mol/L HNO3溶液中，固体完全溶解后，生成1.12 L(标准状况) NO (HNO3的还原产物假定仅此一种)再向反应后的溶液中加1 mol/L NaOH 溶液，要使铁元素完全沉淀下来，所加入的NaOH溶液的体积最少是&&&&&&&&&& A．450 mL&&&& &B．500 mL&&&&& C．400 mL&&&&&& D．无法确定&&&&
“用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO...”的最新评论
该知识点好题
1在不同温度下，铁粉与水蒸气反应的产物不同．Fe+H2O&＜570℃&&FeO+H2&&&&3Fe+4H2O&＞570℃&&Fe3O4+4H2某兴趣小组用如图所示装置，使铁粉与过量水蒸气充分反应．（1）实验过程中，应先点燃&&&&（选填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；装置中石棉绒的作用是&&&&．（2）若在实验中的某段时间内生成H2&448mL（已换算成标准状况），则这段时间内参加反应的铁粉质量至少是&&&&&g．（3）铁粉完全反应后，兴趣小组对硬质玻璃管中生成的FeO和Fe3O4的质量进行测定，实验流程如下图（已知石棉绒不溶于盐酸）．请回答下列问题：①溶液B中的阳离子有&&&&．②固体样品A中铁的氧化物的质量分别是：m（FeO）=&&&&&g，m（Fe3O4）=&&&&&g．
2两组同学对铁及其化合物的性质进行探究．（1）一组同学用图1所示装置对铁与浓硫酸的反应进行实验．已知：2Fe+6H2SO4（浓）&&&△&&&&Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O．请你参与探究并回答相关问题．①检查装置气密性后，将过量的铁屑和一定量的浓硫酸放入烧瓶，塞紧橡皮塞，开始计时．t1时开始加热，在铁屑表面逐渐产生气泡，当有大量气泡产生时，控制反应温度基本不变．甲同学将收集到的气体体积与时间的关系粗略地表示为图2．在0～t1时间段，铁屑表面没有气泡生成，说明铁在浓硫酸中发生了&&&&；t1～t2时间段，反应生成的气体是&&&&．②t2时，取少量反应液，先滴加少量新制饱和氯水，然后滴加KSCN溶液，呈现血红色．若再滴加过量新制氯水，却发现红色褪去．同学们对红色褪去的原因提出各自的假设．乙同学的假设是：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态．你的另一种假设是&&&&；为了验证你的假设，请设计一种简便的实验方案&&&&．（2）另一组同学对铁和稀硝酸的反应进行探究．他们用a&mol&Fe和含有b&mol&HNO3的稀硝酸进行实验，若HNO3只被还原成NO，且反应结束后溶液中含有Fe3+和Fe2+，则ab的取值范围是&&&&；若反应结束后的溶液中n（Fe3+）：n（Fe2+）=2：1，则ab的值为&&&&．
3在常温下，Fe与水并不起反应，但在高温下，Fe与水蒸气可发生反应．&应用下列装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”．请回答该实验中的问题．（1）写出该反应的反应方程式：&&&&（2）实验前必须进行的操作是&&&&．（3）圆底烧瓶中盛装的水，该装置受热后的主要作用是&&&&；（4）酒精灯和酒精喷灯点燃的顺序是&&&&．（5）干燥管中盛装是的物质是&&&&．（6）如果要在A处玻璃管处点燃该气体，则必须对该气体进行&&&&．
该知识点易错题
1在不同温度下，铁粉与水蒸气反应的产物不同．Fe+H2O&＜570℃&&FeO+H2&&&&3Fe+4H2O&＞570℃&&Fe3O4+4H2某兴趣小组用如图所示装置，使铁粉与过量水蒸气充分反应．（1）实验过程中，应先点燃&&&&（选填“酒精灯”或“酒精喷灯”）；装置中石棉绒的作用是&&&&．（2）若在实验中的某段时间内生成H2&448mL（已换算成标准状况），则这段时间内参加反应的铁粉质量至少是&&&&&g．（3）铁粉完全反应后，兴趣小组对硬质玻璃管中生成的FeO和Fe3O4的质量进行测定，实验流程如下图（已知石棉绒不溶于盐酸）．请回答下列问题：①溶液B中的阳离子有&&&&．②固体样品A中铁的氧化物的质量分别是：m（FeO）=&&&&&g，m（Fe3O4）=&&&&&g．
2两组同学对铁及其化合物的性质进行探究．（1）一组同学用图1所示装置对铁与浓硫酸的反应进行实验．已知：2Fe+6H2SO4（浓）&&&△&&&&Fe2（SO4）3+3SO2↑+6H2O．请你参与探究并回答相关问题．①检查装置气密性后，将过量的铁屑和一定量的浓硫酸放入烧瓶，塞紧橡皮塞，开始计时．t1时开始加热，在铁屑表面逐渐产生气泡，当有大量气泡产生时，控制反应温度基本不变．甲同学将收集到的气体体积与时间的关系粗略地表示为图2．在0～t1时间段，铁屑表面没有气泡生成，说明铁在浓硫酸中发生了&&&&；t1～t2时间段，反应生成的气体是&&&&．②t2时，取少量反应液，先滴加少量新制饱和氯水，然后滴加KSCN溶液，呈现血红色．若再滴加过量新制氯水，却发现红色褪去．同学们对红色褪去的原因提出各自的假设．乙同学的假设是：溶液中的+3价铁被氧化为更高的价态．你的另一种假设是&&&&；为了验证你的假设，请设计一种简便的实验方案&&&&．（2）另一组同学对铁和稀硝酸的反应进行探究．他们用a&mol&Fe和含有b&mol&HNO3的稀硝酸进行实验，若HNO3只被还原成NO，且反应结束后溶液中含有Fe3+和Fe2+，则ab的取值范围是&&&&；若反应结束后的溶液中n（Fe3+）：n（Fe2+）=2：1，则ab的值为&&&&．
3某研究小组为了探究“铁与水蒸气”能否发生反应及反应的产物，进行了下列实验：（1）用如图所示实验装置，在硬质玻璃管中放入还原铁粉和石棉绒的混合物，加热，并通入水蒸气，就可以完成高温下“Fe与水蒸气的反应实验”（石棉绒是耐高温材料，不与水和铁反应）．①反应一段时间后，有肥皂泡吹起时，用点燃的火柴靠近肥皂泡，当听到&&&&时，说明“铁与水蒸气”能够进行反应．②写出铁与水蒸气反应的化学方程式&&&&．③实验中石棉绒的作用是&&&&．A．阻止铁与水蒸汽反应&&&&B．增大铁粉与水蒸气的接触面积&&&C．无法确定（2）为了研究一定时间内铁粉的转化率，他们设计了如下实验：准确称量一定质量的铁粉进行反应，收集并测量反应后生成气体的体积，计算出铁粉的转化率．①收集并测量气体体积应选图中的&&&&装置．②称取0.24g铁粉与适量石棉绒混合，然后加热至无气体放出．若室温下氢气密度约为0.088g/L，最好选用&&&&规格的量筒．A．100mL&&&&B．200mL&& C．500mL&&&&&&&&D．1&000mL．
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Ca(OH)2CaSO4Na2SO4溶解度/g
结合表中数据，解释步骤III中使用Ca(OH)2而不用NaOH的原因____。（7）铝土矿也可用于冶炼金属Al。以金属Al作阳极，稀硫酸作电解液，通过电解会使金属Al的表面生成致密坚硬的氧化膜，其电极反应式是____。”的答案、考点梳理，并查找与习题“用含有Al2O3及少量Fe2O3和SiO2的铝土矿制备净水剂——液体聚合硫酸铝铁，工艺流程如下（部分操作和条件略）：I．向铝土矿中加入过量H2SO4后，加热、搅拌、过滤。II．向滤液中加入一定量的FeSO4·7H2O和双氧水。III．向溶液中加入Ca(OH)2固体，调节溶液的pH约为1，过滤。IV．加入稳定剂，加热，得到产品。（1）Fe2O3与H2SO4反应的离子方程式是____。（2）步骤I中过滤得到的滤渣成分是____（填化学式）。（3）步骤I 中H2SO4的浓度与反应温度会影响铁与铝的浸出率。根据下图分析，步骤I 中H2SO4浓度的适宜范围是____，反应的适宜温度是____。（4）步骤II中增大n(Fe3+)的离子方程式是____。（5）步骤III得到碱式硫酸铝铁[AlFe(OH)n(SO4)m]的溶液，则步骤II中应增大n(Fe3+)到n(Al3+)﹕n(Fe3+)=____。（6）研究表明，液体聚合硫酸铝铁的纯度越高，净水效果越好。已知：一些物质在20℃时的溶解度
Ca(OH)2CaSO4Na2SO4溶解度/g
结合表中数据，解释步骤III中使用Ca(OH)2而不用NaOH的原因____。（7）铝土矿也可用于冶炼金属Al。以金属Al作阳极，稀硫酸作电解液，通过电解会使金属Al的表面生成致密坚硬的氧化膜，其电极反应式是____。”相似的习题。