CN1446624A - 用含钛高炉渣制备光催化材料的方法 - Google Patents

用含钛高炉渣制备光催化材料的方法 Download PDF

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Abstract

一种用含钛高炉渣制备光催化性能材料的方法，属于陶瓷材料的制备方法，主要使用来源广泛的含二氧化钛的高炉渣，添加少量的过渡族金属或稀土化合物，通过原料破碎、分选、预烧、配料、球磨、负载、干燥、烧成、冷却工艺步骤，将料浆负载于陶瓷、金属、玻璃有机物和建筑材料的表面，形成膜材料，本发明的膜材料除了具有普通膜材料的性质外，同时还具有光催化性能，可以分解水中的有机污染物，净化环境的空气，杀菌除臭，不但降低了材料的成本，而且利用了大量的工业废渣，产品综合性能优良，此种方法还可制作块体材料。

Description

用含钛高炉渣制备光催化材料的方法
所属技术领域
本发明属于一种陶瓷材料的制备方法，特别涉及一种用含钛高炉渣制备光催化材料的方法。
背景技术
使用纯二氧化钛作为光催化材料的玻璃和陶瓷材料已经问世，但将含二氧化钛高炉渣用作光催化材料目前未见报到。利用纯二氧化钛作为光催化材料的玻璃和陶瓷材料成本很高，且含二氧化钛的高炉渣是一种冶金废弃物，大量堆积容易造成污染。
发明内容
针对现有用纯二氧化钛作为光催化材料的玻璃和陶瓷材料成本高，及含二氧化钛的高炉渣不能利用的问题，本发明提供一种用含钛高炉渣制备光催化材料的方法。本发明的特点是使用目前产量巨大的含二氧化钛的高炉渣废弃物作为原料，添加少量的过渡族金属或稀土化合物，通过特定的机械和物理化学作用，可以负载于陶瓷、金属、玻璃和有机物等材料的表面，形成光催化膜材料。
本发明所用原料为：含二氧化钛的高炉渣(其中要求二氧化钛的含量在15％以上)，建筑用水玻璃、稀土、氧化钨。
具体制备的方法如下：(1)原料破碎；(2)原料的分选；(3)预烧；(4)配料；(5)球磨；(6)负载；(7)干燥；(8)烧成；(9)冷却。
(1)原料破碎：单独破碎大块的矿渣，通过2-3级破碎得到直径1毫米
   左右的小粒。
(2)原料的分选：用磁选方法预先分选出含钛高炉渣中的金属铁。
(3)预烧：对分选后的含钛高炉渣在氧化气氛中进行煅烧，升温到
   550～600℃，保温2～3小时。
(4)配料：根据所制备材料的组成对经过预烧的含钛高炉矿渣和其他
   原料精确配料，稀土占2～6％，氧化钨0.2～0.6％，水玻璃3～8％，
   余量为经过破碎、分选、预烧的含钛高炉渣。
(5)球磨：将配料后的原料放入球磨机内研磨，磨出的粉末粒度主要分
   布在3～20μm之间。
(6)负载：球磨后的料浆涂敷于陶瓷坯料等载体上成膜，可以喷涂，
   也可以浸渍涂敷，厚度在0.1-0.5mm。
(7)干燥：将涂敷的材料于空气中自然干燥或在100～120℃温度烘干。
(8)烧成：在氧化气氛和常压下烧成，烧结温度在900～1100℃，保温
   1-2小时。
(9)冷却：在850℃以上采用快速冷却，冷却速度控制在150～250℃/h；
   在850℃以下时的冷却速度在50～100℃/h。
本发明制备的光催化材料的原料来源广泛，主要为含二氧化钛的高炉渣，这是一种冶金工业的废弃物，如不利用不但污染环境，而且也是资源的巨大浪费，本发明为一次性(整体)利用含二氧化钛的高炉渣这种废弃物寻找了一个无新的废气物、无新的污染、使废渣增值、符合生态规律的合理有效的途径。
本发明的产品具有光催化性能，不但可以用于污水处理，而且可以去除空气中的有害气体，如硫化物、氮化物等；还可以应用于医疗卫生等场所，起到杀菌除臭的作用，是新型的环保材料。本方法还可制作块体材料。
具体实施方式例1
按照本发明提供的工艺方法制备出一种光催化建筑陶瓷制品：使用普通建筑陶瓷的一次烧出的坯体，涂敷低温釉，干燥后喷涂本发明的材料，厚度为0.2mm。材料的配比为高炉渣(其中二氧化钛含量22.6％)88.7％，水玻璃8％，稀土3％，氧化钨0.3％。经过干燥和800-1100℃的煅烧，得到外观与普通建筑陶瓷相仿的并具有光催化性能的制品。
使用本发明的制品于污水处理，制品喷涂光催化材料的面积为20cm2，实验用惰性染料亚甲基蓝稀水溶液(200ml，浓度为5mg/L)中的染料亚甲基蓝的分解率来评价光催化材料的光催化效果，在辐照强度大于20mW·cm-2紫外光(波长254nm)照射下，4小时后惰性染料亚甲基蓝的分解率可以达50～60％。例2
按照本发明提供的工艺方法制备出一种光催化涂料：材料的配比为：高炉渣(其中二氧化钛含量22.6％)88.7％，水玻璃8％，稀土3％，氧化钨0.3％。将本发明的材料喷涂于未干的水泥浆体表面，厚度为0.4mm，在水泥的水化硬化过程中结合在一起，得到外观类似水泥浆颜色的涂层。用此方法制作小试块，喷涂光催化材料的面积为20cm2，自来水中养护七天后试验。将试块放入惰性染料亚甲基蓝稀水溶液(200ml，浓度为5mg/L)中，用溶液中的染料亚甲基蓝的分解率来评价光催化材料的光催化效果，在辐照强度大于20mW·cm-2紫外光(波长254nm)照射下，4小时后惰性染料亚甲基蓝的分解率可以达40～50％。

Claims (2)

1、一种用含钛高炉渣制备光催化材料的方法，其特征在于所用原料为：含二氧化钛的高炉渣，二氧化钛含量占15％以上，建筑用水玻璃、稀土、氧化钨；其工艺步骤：
1)原料破碎：大块的矿渣单独破碎，通过2-3级破碎得到直径1毫米左右的小粒；
2)原料的分选：用磁选方法预先分选出含钛高炉渣中的金属铁；
3)预烧：对分选后的含钛高炉渣在氧化气氛中进行预烧，升温到550～600℃，保温2～3小时；
4)配料：经过预烧的含钛高炉矿渣和其他原料根据所制备材料的组成进行精确配料，稀土占2～6％，氧化钨0.2～0.6％，水玻璃3～8％，余量为经过破碎、分选、预烧的含钛高炉渣；
5)粉磨：配料后的原料放入高能球磨机内研磨，磨出的粉末粒度主要分布在3～20μm之间；
6)负载：球磨后的料浆涂敷于陶瓷坯料载体上成膜，厚度在0.1-0.5mm；
7)干燥：将涂敷后的材料于空气中自然干燥或在100～120℃温度烘干；
8)烧成：在氧化气氛和常压下烧成，烧结温度在900～1100℃，保温1-2小时；
9)冷却：
a、在850℃以上采用快速冷却，冷却速度控制在150～250℃/h；
b、在850℃以下时的冷却速度在50～100℃/h。
2、根据权利要求1所述的含钛高炉渣制备光催化材料的方法，其特征在于所说的负载可采用两种方法：
a、喷涂，
b、浸渍涂敷。
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