[发明专利]一种利用白云岩制备的纳米结构化复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种利用白云岩制备纳米结构化复合材料的方法，其特征是：

所述白云岩为古生代、前寒武纪沉积地层中的白云岩；

将白云石含量不低于50％的白云岩在650～1000℃煅烧分解，使未分解残余白云石的含量不大于10％，获得包括方镁石和游离氧化钙或包括方镁石、游离氧化钙和方解石的分解产物；

将所述分解产物在含CO₂的气流中碳化，使游离氧化钙转变为方解石，获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料；在所述纳米结构化复合材料中纳米方镁石的含量在20～30％，纳米方解石的含量在40～70％，且未转变游离氧化钙的含量不大于10％；

或将所述分解产物在含CO₂和H₂O的气流中碳化和部分水化，使游离氧化钙转变为方解石、方镁石部分水化为水镁石，获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料；在所述纳米结构化复合材料中纳米方镁石的含量在5～25％、纳米方解石的含量在40～60％、纳米水镁石的含量在1～35％，且未转变游离氧化钙的含量不大于10％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：

选择白云石含量不低于90％的白云岩，加工成过200目的粉体，并利用水泥行业石灰石分解炉在900～1000℃流态化热分解，获得包括方镁石和游离氧化钙的悬浮颗粒状分解产物，同时形成CO₂气体；

当分解产物降温至600～700℃时，其中的游离氧化钙与气体中的CO₂再次结合转化为方解石，即获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：

将白云岩加工成过200目的粉体，然后利用流化床锅炉在900～1000℃热分解，获得包括方镁石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO₂气体；

当分解产物经锅炉换热系统冷却到350℃及以下时，加水增湿至含水量不低于15％，继续降温到150℃及以下，在水蒸气存在下分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO₂再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：

将白云岩破碎筛分成为0.5～1mm、1～3mm或3～6mm的颗粒，在回转窑中650～750℃煅烧0.5～2h，获得包括方镁石、方解石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO₂气体；

再于另一回转窑中将分解产物于550～600℃含所述CO₂气体的尾气中碳化，使其中的游离氧化钙转化为方解石，获得包括纳米方镁石和纳米方解石的纳米结构化复合材料；

或将分解产物冷却到200℃以下，然后铺放在底部释放CO₂气体的管路上，管路输送部分回转窑尾气加水增湿、降温到100℃以下，分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO₂再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料；

或将分解产物堆存在防雨棚中自然通风碳化和水化，使分解产物中的游离氧化钙转变为方解石、方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：

将白云岩破碎成为不大于2mm的粉体，在第一个回转窑中650～700℃煅烧0.5～2h，获得包括方镁石、方解石和游离氧化钙的颗粒状分解产物，同时形成CO₂气体；

将分解产物引入第二个回转窑，同时将第一个回转窑的尾气加湿后在第二个回转窑中与分解产物逆流接触，分解产物中的游离氧化钙与气体中的CO₂再次结合转化为方解石，且分解产物中的方镁石部分水化为水镁石，即获得包括纳米方镁石、纳米方解石和纳米水镁石的纳米结构化复合材料。

6.一种权利要求1-5中任意一项所述制备方法所制备的纳米结构化复合材料。

7.一种权利要求6所述的纳米结构化复合材料的应用，其特征在于：用于处理含磷废水，或用于处理含重金属废水，或用于中和处理酸性废水，或用于河流、湖泊底泥磷的原位钝化，或用于重金属污染土壤中重金属的原位钝化。