[发明专利]用含钛高炉渣制备钙钛矿-透辉石复合材料和融雪剂方法

说明书

一、技术领域：

本发明涉及一种材料的制备方法，特别是涉及一种用含钛高炉渣制备钙钛矿-透辉石复合材料和融雪剂的方法。

二、背景技术：  

钒钛磁铁矿伴生丰富的钛资源，其中约有一半左右随铁精矿进入冶炼工艺流程，并以钙钛矿的形式存在于高炉渣中，由于含钛高炉渣的排放造成了大量钛资源的流失，同时也对环境造成污染，因此其回收利用的意义及效益巨大，已成为人们关注的焦点。

含钛高炉渣如用来生产矿渣水泥，其TiO₂含量过高；如用来冶炼钛铁合金或生产钛白等化工原料，其TiO₂含量又过低。另外，含钛高炉渣中的钛分布于多种物相中，且嵌布粒度平均在10μm左右，对这种既分散又细小的极难处理矿，直接选矿很难将渣中的钛组分有效地分离出来，因此对它的综合利用一直是亟待解决的技术难题。

东北大学的孙康等人研究了用Na₂CO₃处理含钛高炉渣进行相分离的技术：在700～800℃范围内，炉渣粒度小于0.071mm，渣碱比小于2:1，反应90min后，烧结产物分为上、下两层（贫钛相和富钛相），其TiO₂含量分别为4.85%和18.03%。该技术的耗碱量比较大，若考虑回收钠盐将大大增加工艺的复杂程度和成本；富钛相中钛含量太低，未达到富集钛的效果；贫钛相中钛含量不够低，且处理及利用不当又可能产生新的污染；同时，高温下用碱处理高炉渣会导致Na₂CO₃的挥发，从而产生较严重的空气污染，因该技术存在较多难以解决的问题，故应用前景不大。

专利号为ZL200610134260.3的发明人利用从炉内放出熔渣时高温度、高化学反应活性的有利条件，经调整熔渣氧势、组成等改性处理，将分散在多种物相中的钛组分尽可能地富集到一种物相（钙钛矿）中；然后再适当控制冷却速度促使富集了钛组分的物相长大粗化，达到选矿分离的粒度要求（﹥40μm），最后用选矿方法分离，即选择性富集、长大与分离，但选出的钙钛矿（富钛相）品位只有35％～45％，相应地，钙钛矿的富集比（富钛相品位与含钛高炉渣品位的比值）为1.5～1.8；另外，贫钛相中TiO₂含量仍较高（8％～11％），且目前尚未发现其利用途径。

以上两种工艺均存在这一缺点：含钛高炉渣的潜热没有得到充分的利用。含钛高炉渣从高炉内或渣罐内排放时的温度一般在1300～1600℃，而在目前的所有研究方法中，炉渣的这部分潜热均未得到有效的利用。

目前综合利用含钛高炉渣的途径都存在一些弊端，或者处理量有限，钛资源利用率低，或者生产工艺复杂，且存在二次污染。如何进一步开发含钛高炉渣的利用领域，消除含钛高炉渣对环境的污染、同时能够大量地利用钛资源、有效利用炉渣的潜热，是目前急需解决的问题。

钙钛矿（CaTiO₃）和透辉石（CaMgSi₂O₆）是矿物材料领域的研究焦点：钙钛矿和透辉石在光催化降解有机污染物或者光解水方面显示了良好的光催化活性，广泛用于有机废水（如染料废水）的光催化降解，但天然的钙钛矿和透辉石资源储量极小，且为不可再生资源，故其资源短缺问题日益严峻。

目前制备透辉石的方法为固相烧结法：以200μm以下的CaCO₃、MgO和 SiO₂纯物质为原料，经混合均匀后，放入模具中，在10MPa压力处保压1min压模成型，之后装入刚玉坩埚，在1400℃保温3h得到产物透辉石。制备钙钛矿的方法为固相烧结法：以200μm以下的CaCO₃和TiO₂纯物质为原料，经混合均匀后，放入模具中，在10MPa压力处保压1min压模成型，之后装入刚玉坩埚，在1400℃保温3h得到产物钙钛矿。但该方法对原料的要求较高，且工艺条件苛刻，能耗高，成本高，故难以实现工业化。此外，采用沉淀法和sol-gel法等也可以得到CaTiO₃，但均必须经过焙烧工序方能获得；胡嗣强等以Ca(OH)₂和TiO(OH)₂为前驱物，采用水热法制备了 CaTiO₃，但其步骤繁琐，所得产物粒子大小均匀性差。

三、发明内容： 

1、发明目的：

本发明提供了一种用含钛高炉渣制备钙钛矿-透辉石复合材料和融雪剂的方法，是为了利用大量排放的含钛高炉渣和其它原料制备钙钛矿-透辉石复合材料和融雪剂，以解决环境污染问题、充分利用钛资源并有效利用炉渣潜热的目的。