專利名稱：一種用緩冷含鈦高爐渣制備CaTiO₃復(fù)合材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及ー種以緩冷含鈦高爐渣為主要原料制備CaTiO3復(fù)合材料的方法。
背景技術(shù)：
鈣鈦礦型CaTiO3材料由于具有光催化降解有機物、裂解水產(chǎn)生氫氣和氧氣和具有發(fā)光性能等優(yōu)點而受到廣泛的關(guān)注。目前，合成鈣鈦礦型CaTiO3的方法主要有液相法、 固相法和機械激活法等，具體制備エ藝可見文獻^Anodic-hydrothermal preparation of prism-shaped CaTiO, structure on titanium surface，，ι,ΛρρΙied Surface Science, 2011 (257) :pp3092 3096)、“固相合成鈦酸鈣的光催化性能”(環(huán)境化學(xué)，2010 (29) :pp831 834)禾ロ“rMicrostructure characterization of ball milled prepared nanocrystal1 me perovskite CaTiO3 by Rietveld method" (Materials Chemistry and Physics, 2004 (86) :pp^4l92)。以上文獻中，制備鈣鈦礦型CaTiO3的主要原料均為含鈦和含鈣的高純化工原料，生產(chǎn)成本較高。含鈦高爐渣中含有大量的有價組分鈦、硅、鋁和鈣，是一種價值極高的冶金二次資源。目前含鈦高爐渣的綜合利用率低，特別是幾十年以來積累下來的數(shù)量極其巨大的自然冷卻高爐渣，由于在常規(guī)條件下極難浸出其有價組分，因此，絕大多數(shù)利用方式仍處于低附加值層次，即使對其進行資源化利用(如制取TW2及TiCl4、含鈦組分的選擇性富集、長大與分離等)，也只是提取單ー組分Ti，附加值較低，且生產(chǎn)過程比較復(fù)雜，難以實現(xiàn)大宗量利
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發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有CaTiO3生產(chǎn)成本高以及含鈦高爐渣資源化利用的缺陷，提供了一種以緩冷含鈦高爐渣(以下簡稱為含鈦高爐渣)為主要原料來制備鈣鈦礦型CaTiO3M 合材料的方法。本制備方法所涉及的原料及具體制備方法如下 1、制備鈣鈦礦型CaTiO3復(fù)合材料的主要原料
本發(fā)明所用主要原料為含鈦高爐渣，其典型成分見表1，該高爐渣中的鈦和鈣的氧化物含量占總組分的45%以上，并且其兩者大部分以CaTiO3的形式存在，這為該方法制備鈦酸鋁提供了豐富的鈦和鋁的來源，因此，本發(fā)明的核心就是采用合理的路線，調(diào)整其中的Al、 Si、Mg和狗等組分的含量，獲得多元有益元素參雜的鈣鈦礦型CaTiO3復(fù)合材料。表1含鈦高爐渣的主要化學(xué)成分(wt. %)
TiO2CaOAl2O3MgOFe2O3SiO2Na2OK2O其它20. 125. 814. 06. 75. 224. 40. 60. 81. 9
2、本發(fā)明所提供的制備方法具體步驟如下
(1)將含鈦高爐渣烘干，粉碎后過200目篩，得到不大于200目的含鈦高爐渣粉體；
(2)將步驟(1)中所得的含鈦高爐渣與NaNO3混合研磨均勻后置于氧化鋁坩堝中焙燒，焙燒池后自然冷卻得到改性含鈦高爐渣，焙燒溫度為1295°C，所述NaNO3與含鈦高爐渣的質(zhì)量比為(1 - 3) 4 ；
(3)將步驟(2)中得到的改性含鈦高爐渣研磨至不大于200目的粉體，用熱水洗滌至中性后，過濾獲得水不溶性改性含鈦高爐渣；
(4)將步驟(3)所得的水不溶性改性含鈦高爐渣置于5wt%的鹽酸溶液中，在65で下攪拌反應(yīng)lh，過濾得到CaTiO3復(fù)合材料的前驅(qū)物；
(5)將步驟(4)所得CaTiO3復(fù)合材料的前驅(qū)物用水洗滌至中性后，于110で下干燥 12h，制得鈣鈦礦型CaTiO3復(fù)合材料。 本發(fā)明方法的主要化學(xué)反應(yīng)及原理如下 1、制備的主要化學(xué)反應(yīng)
Fi
i{;iq) + 3H,<_)(iicj)
+ JH2O(Jiq)
+ h2O_》
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2、本發(fā)明方法的主要原理
(1)通過將含鈦高爐渣進行堿熱處理，使硅組分轉(zhuǎn)入偏硅酸鈉物相中，然后水洗滌除去偏硅酸鈉；
(2)使用稀鹽酸溶液酸解經(jīng)過(1)處理除去SW2后的渣樣，使渣中的Al203、Fi5203和MgO 等組分進入濾液，再通過過濾和水洗滌除去，最大限度保留含鈦高爐緩冷渣中原有的鈣鈦礦型 CaTi03。 本發(fā)明的優(yōu)點是通過對含鈦高爐緩冷渣進行熱改性，將Si組分離，然后通過稀鹽酸酸解將A1203、F^03和MgO等組分除去，直接保留并大大提高了含鈦高爐緩冷渣中原有的鈣鈦礦型CaTi03。該方法ェ藝簡單、成本低、并可實現(xiàn)含鈦高爐渣的大宗量利用，具有顯著的經(jīng)濟社會效益。
具體實施例方式
實施例1 將含鈦高爐渣烘干、粉碎，并過200目篩，得到粒徑大于200目的含鈦高爐渣粉體，備用；將100克上述含鈦高爐渣和25克NaNO3粉體研磨，并且混合均勻置于氧化
4鋁坩堝中在1295で下焙燒池后，自然冷卻備用；將焙燒樣品研磨至不大于200目，取50 克，用熱水洗滌至接近中性后，過濾獲得固相樣品I ；將固相樣品I置于750 ml 5wt%的鹽酸溶液中，在65で下攪拌反應(yīng)lh，過濾獲得固相樣品II ；用水洗滌樣品II至接近中性后， 過濾獲得固相樣品III，于110で下干燥12h，即得最終產(chǎn)品鈣鈦礦型CaTiO3復(fù)合材料。實施例2 將含鈦高爐渣烘干、粉碎，并過200目篩，得到粒徑大于200目的含鈦高爐渣粉體，備用；將100克上述含鈦高爐渣和50克NaNO3粉體研磨，并且混合均勻置于氧化鋁坩堝中在1295で下焙燒池后，自然冷卻備用；將焙燒樣品研磨至不大于200目，取50 克，用熱水洗滌至接近中性后，過濾獲得固相樣品I ；將固相樣品I置于750 ml 5wt%的鹽酸溶液中，在65で下攪拌反應(yīng)lh，過濾獲得固相樣品II ；用水洗滌樣品II至接近中性后， 過濾獲得固相樣品III，于110で下干燥12h，即得最終產(chǎn)品鈣鈦礦型CaTiO3M合材料，其中 CaTiO3含量達到87%。實施例3 將含鈦高爐渣烘干、粉碎，并過200目篩，得到粒徑大于200目的含鈦高爐渣粉體，備用；將100克上述含鈦高爐渣和75克NaNO3粉體研磨，并且混合均勻置于氧化鋁坩堝中在1295で下焙燒池后，自然冷卻備用；將焙燒樣品研磨至不大于200目，取50 克，用熱水洗滌至接近中性后，過濾獲得固相樣品I ；將固相樣品I置于750 ml 5wt%的鹽酸溶液中，在65で下攪拌反應(yīng)lh，過濾獲得固相樣品II ；用水洗滌樣品II至接近中性后， 過濾獲得固相樣品III，于110で下干燥12h，即得最終產(chǎn)品鈣鈦礦型CaTiO3復(fù)合材料。
權(quán)利要求
1. 一種用緩冷含鈦高爐渣制備CaTiO3復(fù)合材料的方法，其特征在于該制備方法具體步驟如下(1)將含鈦高爐渣烘干，粉碎后過200目篩，得到不大于200目的含鈦高爐渣粉體；(2)將步驟(1)中所得的含鈦高爐渣與NaNO3混合研磨均勻后置于氧化鋁坩堝中焙燒， 焙燒池后自然冷卻得到改性含鈦高爐渣，焙燒溫度為1295°C，所述NaNO3與含鈦高爐渣的質(zhì)量比為(1 - 3) 4 ；(3)將步驟(2)中得到的改性含鈦高爐渣研磨至不大于200目的粉體，用熱水洗滌至中性后，過濾獲得水不溶性改性含鈦高爐渣；(4)將步驟(3)所得的水不溶性改性含鈦高爐渣置于5wt%的鹽酸溶液中，在65で下攪拌反應(yīng)lh，過濾得到CaTiO3復(fù)合材料的前驅(qū)物；)將步驟(4)所得CaTiO3復(fù)合材料的前驅(qū)物用水洗滌至中性后，于110で下干燥 12h，制得CaTiO3復(fù)合材料。
全文摘要
本發(fā)明公布一種以用含鈦高爐緩冷渣制備CaTiO3復(fù)合材料的方法，屬于無機材料制備技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括如下步驟以含鈦高爐渣與一定的NaNO3混合于高溫下進行熱改性，使Si組分轉(zhuǎn)入易溶于水的Na2SiO3物相中，經(jīng)過熱水洗滌除去，濾渣再經(jīng)過5wt%的稀鹽酸溶液酸解使Al2O3、Fe2O3和MgO等組分進入濾液，再通過過濾和水洗滌除去，最大限度保留含鈦高爐緩冷渣中原有的鈣鈦礦型CaTiO3，所獲得的產(chǎn)品CaTiO3含量達到87%。本發(fā)明所提供的制備方法工藝簡單、成本低，具有顯著的經(jīng)濟合社會效益。
文檔編號C01G23/00GK102583515SQ20121000420
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月9日
發(fā)明者呂輝鴻, 李敏紅, 李遼沙, 武杏榮 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)