铁帽是以铁、锰、钙、硅和铝等为主的氧化物、含水氧化物、次生硫酸盐、各种矾类以及粘土质混合物的堆积体,它一般分布在原生硫化矿床上部或附近地段。铁帽矿石采出后弃之不用,提高了采矿生产成本,造成了金属资源的浪费,以及长期堆放带来的环境污染隐患。因此,本文以含锌铁帽矿石为研究对象,基于矿石的矿物组成、矿物物性特征,锌、铁矿物含量较高的特点,采用矿产资源材料化处理技术新路线,通过调控含锌铁帽矿石中锌、铁矿物物相组成,研究直接焙烧制备铁酸锌,硫酸浸出提纯铁酸锌,并利用XRD、XRF、BET、SEM、EDS等分析方法,对含锌铁帽矿石、直接焙烧制备铁酸锌及其硫酸浸出提纯产品进行表征分析研究。得到以下主要结论:(1)获得了含锌铁帽矿石直接焙烧制备铁酸锌的合适条件。从铁酸锌含量最大化考虑,条件为:-0.074mm粒级矿石样品,反应锌铁摩尔比1∶2,机械活化时间120min,焙烧温度1050℃,焙烧时间120min,此时焙烧产品中铁酸锌含量达到88.6%;从节约能耗和反应产物物相组成尽量简单的角度考虑,条件为:-0.074mm粒级矿石样品,反应锌铁摩尔比1∶2,机械活化时间120min,焙烧温度800℃,焙烧时间120min,此时焙烧产品中铁酸锌含量达到75.3%。(2)硫酸浓度对铁酸锌产品提纯影响与其铁酸锌含量有关,但高硫酸浓度对铁酸锌产品提纯影响显著。浸出温度对铁酸锌产品提纯影响与硫酸浓度有关,硫酸浓度越低,浸出温度的影响越显著。浸出时间、液固比对提纯铁酸锌的影响相对简单,随着浸出时间的延长、液固比的增大,提纯铁酸锌产品的溶解曲线都会趋于平缓。搅拌速度只与样品被溶解的速度有关,与溶液最终溶解样品的程度无关,因此对提纯铁酸锌的影响小。(3)获得了硫酸浸出提纯铁酸锌产品的合适条件。即硫酸浓度140g/L,液固比4∶1,浸出温度80℃,浸出时间120min,搅拌速度300rpm。此时,可以提纯到铁酸锌含量约91%。(4)BET分析表明,样品的等温吸附脱附曲线都是Ⅲ型。两种含量铁酸锌产品经硫酸浸出提纯后,其比表面积、孔体积、平均孔径分别是铁帽矿石的15.7倍、28.5倍、2.92倍,1.63倍、3.5倍、1.48倍。此外,低含量铁酸锌的提纯产品的比表面积是高含量铁酸锌的提纯产品的9.66倍,其比表面积等参数最为优异。(5)SEM/EDS分析表明,焙烧制备铁酸锌产品的颗粒团聚现象较严重,其颗粒尺寸比铁帽矿石的要大,且晶粒出现较明显的晶界。高含量铁酸锌产品及其提纯产品的SEM图几乎一致,低含量铁酸锌产品与其提纯产品的SEM图差别较大。综上所述,本论文基本弄清了直接焙烧制备铁酸锌、硫酸浸出提纯铁酸锌中因素影响规律,获得了其制备和提纯条件等。研究成果为类似难处理铁帽矿石的利用提供了新的思路,为开发真正具有工业应用价值的铁酸锌制备新工艺新技术,实现我国难选含锌铁帽矿石的高效开发利用奠定理论基础。论文研究具有较高的现实意义和学术价值。