CN115784667A - 一种高氯提钛尾渣基复合材料制备方法 - Google Patents

Abstract

本专利公开了一种高氯提钛尾渣基复合材料制备方法，将提钛热尾渣通过立磨研磨后得到活性矿粉，在活性矿粉中加入激发剂、固化剂、增塑剂、增强材料混合均匀后得到复合胶凝材料，在复合胶凝材料中加入水，混合均匀、加压成型、养护，得到复合材料；本方法能节约生产成本，降低能耗，提高效率，具有显著的经济效益和社会效益。

Description

一种高氯提钛尾渣基复合材料制备方法

技术领域

本发明涉及工业废渣的资源化利用领域，具体涉及工业高氯提钛尾渣高质化利用。

背景技术

攀枝花地区蕴藏着极其丰富的钒钛磁铁矿资源，该矿用于炼钢后产生的高钛型高炉渣中，其二氧化钛含量为20%-26%，已堆存6 000多万吨。 利用“高温碳化-低温选择性氯化”工艺可以回收高炉渣中的二氧化钛，得到提钛尾渣。由于经过低温氯化工序，提钛尾渣中含有氯离子盐，氯离子含量一般为2-4%，氯离子将腐蚀混凝土中的钢筋，不能直接在钢筋混凝土中应用[龙盘忠. 高炉渣提钛尾渣除氯试验研究[J]. 钢铁钒钛，2014，35（3）：42-45]。

因此，提钛尾渣大规模综合利用，才能实现高炉渣高温碳化-低温氯化提钛工艺的彻底贯通。本专利通过制备无钢筋的高氯提钛尾渣基复合材料，固化有害的氯离子，得到高性能的复合材料，有利于提钛尾渣的资源化利用。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种高氯提钛尾渣基复合材料制备方法，同已有技术方案相比，本方法能节约生产成本，降低能耗，提高效率，具有显著的经济效益和社会效益。

一种高氯提钛尾渣基复合材料制备方法，包括以下步骤：

将提钛热尾渣通过立磨研磨后得到活性矿粉，在活性矿粉中加入激发剂、固化剂、增塑剂、增强材料混合均匀后得到复合胶凝材料，在复合胶凝材料中加入水，混合均匀、加压成型、养护，得到复合材料；其中，激发剂为电石渣、石灰中的一种，加入量为提钛热尾渣质量的10-50%；固化剂为偏高岭土粉、黏土砖粉、烧煤矸石粉中的一种，加入量为提钛热尾渣质量的10-50%；增塑剂为聚羧酸钙、萘磺酸钠中的一种，加入量为提钛热尾渣质量的0.5-1.0%；增强材料为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种，加入量为提钛热尾渣质量的1-5%。

所述提钛热尾渣的温度为150-500℃。

所述立磨的磨盘和磨辊为红硬性耐磨合金钢。

所述活性矿粉的比表面积为400-600平方米/千克。

所述增强材料表面通过预处理。

所述水加入量为提钛热尾渣质量的30-50%。

所述加压成型的压力为10-50MPa。

所述养护为标准养护或蒸汽养护中的一种。

对比现有技术，本发明具有以下优点：

提钛尾渣中的含氯物质容易与空气中的水蒸汽反应而潮解，提钛尾渣粉磨工艺过程中，潮解的矿粉粘附在收尘布袋上，从而影响生产的正常进行。采用从氯化炉出来的提钛热尾渣进行粉磨，可避免含氯物质的潮解问题，也避免了含氯物质对生产设备的腐蚀，提高设备寿命，降低生产成本。提钛热尾渣的温度为150-500℃，均能达到发明目的。

立磨是一种理想的大型粉磨设备，广泛应用于水泥、电力、冶金、化工、非金属矿等行业。它集破碎、干燥、粉磨、分级输送于一体，生产效率高，可将块状、颗粒状及粉状原料磨成所要求的粉状物料。

立磨在生产中具有生产效率高，节能环保、产品质量稳定易检测、磨损小，利用率高等优点。由于物料的温度较高，本专利立磨的磨盘和磨辊为红硬性耐磨合金钢，合金含W、Mo 、Cr 、V 等碳化物形成元素，提高磨盘和磨辊的使用寿命，单位产品金属消耗量小于3g/t。在磨盘中有V型槽，磨辊中部凸起，与V型槽匹配，从而增加磨盘的表面积，提高粉磨物料的生产量，与水平磨盘相比，提高产能20%。本专利立磨生产的活性矿粉粒度较细，比表面积大，为400-600平方米/千克。矿粉具有较大的比表面积，有利于提高矿粉的活性，提高复合材料的早期强度。

激发剂为电石渣、石灰中的一种，激发剂可与矿粉中的铝、硅质组份反应，得到硅酸钙、铝酸钙等水化产物，使复合材料具有强度。电石渣是电石生产乙炔的副产物，主要成份为氢氧化钙。石灰为石灰石通过绿电分解得到的产物，分解得到的二氧化碳纯度大于95%，可作为化工原料，降低碳排放；石灰石生产石灰的煅烧设备为根据水泥生产的分解炉-预热器系统原理设计的悬浮煅烧系统，石灰的冷却采用水雾。

固化剂为偏高岭土粉、黏土砖粉、烧煤矸石粉中的一种，这些物质均具有水化活性，还能与矿粉中的氯离子反应生产Friedel盐，将氯离子固化在复合材料中，避免氯离子迁移，影响复合材料性能。偏高岭土粉为高岭土在800-900℃煅烧后粉磨所得，黏土砖粉为建筑垃圾废弃黏土砖粉磨所得，烧煤矸石粉为煤矸石在800-900℃煅烧后粉磨所得。固化剂可以与提钛热尾渣一起粉磨。

增塑剂为聚羧酸钙、萘磺酸钠中的一种，增塑剂吸附在矿粉颗粒表面，减少矿粉成型时的加水量，提高矿粉的流动性，有利于加压成型，从而提高复合材料的强度。

增强材料为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维的一种，均为长度为2-5cm的短纤维，增强材料表面通过预处理，可提高纤维与基体的结合能力和耐腐蚀性，从而提高复合材料的强度。碳纤维通过氧化硅溶胶处理和热处理，含一层碳化硅物质，提高碳纤维与基体的结合力。玻璃纤维、玄武岩纤维表面涂覆聚氨酯、环氧树脂中的一种。玻璃纤维、玄武岩纤维容易与激发剂反应，使强度下降；激发剂分别与玻璃纤维、玄武岩纤维反应，消耗了激发剂，减少了激发剂与矿粉的反应量，影响复合材料性能。当激发剂与矿粉完全反应后，复合材料体系的碱度降低，还避免后期纤维表面涂覆层破损激发剂与纤维的反应，提高了复合材料的耐久性能。

复合胶凝材料中加入水，混合均匀、加压成型，加压成型可以减少水的加入量，从而提高复合材料的性能。加压成型的设备为常用压砖机，具有设备易得，成本低的特点。

养护为标准养护或蒸汽养护中的一种，标准养护根据“通用硅酸盐水泥-GB175”的标准进行养护；蒸汽养护，将样品放入40-80℃的水蒸气箱中进行养护，可以提高复合材料的早期强度，将成型1天后的样品在蒸汽中养护7天，其强度可以达到标准养护28天的强度。

另外，提钛热尾渣在粉磨时，通入水蒸气，可将含氯物质潮解生产的氯化氢随着烟气带走，降低矿粉中的氯含量；其中，水蒸气通入量为提钛热尾渣质量的5-10%，烟气温度大于150℃，矿粉中氯含量小于1%；可进一步提高复合材料的力学性能，根据表1中的实施例，在配方相同条件下，复合材料的强度分别提高20-30%；如实施例1的配方，材料强度提高到81MPa。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明。

将提钛热尾渣通过立磨研磨后得到活性矿粉，在活性矿粉中加入激发剂、固化剂、增塑剂、增强材料混合均匀后得到复合胶凝材料，在复合胶凝材料中加入水，混合均匀、加压成型、养护，得到复合材料。

激发剂、固化剂、增塑剂、增强材料，水、成型压力和复合材料标准养护28天的抗压强度，见表1。

表1

本发明的实施例中复合材料的强度均大于50MPa，实施例均可实施并能达到发明目的。本发明不限于这些实施例。

Claims (8)

1.一种高氯提钛尾渣基复合材料制备方法，其特征在于，依次包括下述步骤：将提钛热尾渣通过立磨研磨后得到活性矿粉，在活性矿粉中加入激发剂、固化剂、增塑剂、增强材料混合均匀后得到复合胶凝材料，在复合胶凝材料中加入水，混合均匀、加压成型、养护，得到复合材料；其中，激发剂为电石渣、石灰中的一种，加入量为提钛热尾渣质量的10-50%；固化剂为偏高岭土粉、黏土砖粉、烧煤矸石粉中的一种，加入量为提钛热尾渣质量的10-50%；增塑剂为聚羧酸钙、萘磺酸钠中的一种，加入量为提钛热尾渣质量的0.5-1.0%；增强材料为碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维中的一种，加入量为提钛热尾渣质量的1-5%。

2.根据权利要求1所述的一种高氯提钛尾渣基复合胶凝材料制备方法，其特征在于，所述提钛热尾渣的温度为150-500℃。

3.根据权利要求1所述的一种高氯提钛尾渣基复合胶凝材料制备方法，其特征在于，所述立磨的磨盘和磨辊为红硬性耐磨合金钢。

4.根据权利要求1所述的一种高氯提钛尾渣基复合胶凝材料制备方法，其特征在于，所述活性矿粉的比表面积为400-600平方米/千克。

5.根据权利要求1所述的一种高氯提钛尾渣基复合胶凝材料制备方法，其特征在于，所述增强材料表面通过预处理。

6.根据权利要求1所述的一种高氯提钛尾渣基复合胶凝材料制备方法，其特征在于，所述水加入量为提钛热尾渣质量的30-50%。

7.根据权利要求1所述的一种高氯提钛尾渣基复合胶凝材料制备方法，其特征在于，所述加压成型的压力为10-50MPa。

8.根据权利要求1所述的一种高氯提钛尾渣基复合胶凝材料制备方法，其特征在于，所述养护为标准养护或蒸汽养护中的一种。