[发明专利]一种高钛高炉渣非金属磨料及制备方法

说明书

本发明公开了一种高钛高炉渣非金属磨料及其制备方法，所述的一种高钛高炉渣非金属磨料，按其质量百分比计为：二氧化钛含量15％～25％，氧化钙含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，三氧化二铝5％～25％，氧化锰5％～25％，三氧化二铁5％～25％，以及碱金属氧化物5％～25％，本发明的有益效果是：该非金属磨料以高钛高炉渣为主要原料，生产工艺简单，无二次污染，结合熔渣冷却速率对熔渣矿相析出和转变的影响规律，通过精准有效的控制熔渣冷却过程，实现了熔渣矿物相组成和比例可控析出与长大，所得产品具有硬度高、循环利用率高、作业时扬尘中的游离结晶硅含量低等优点，特别适合船舶制造、修理、钢结构等除锈使用，尤其适合需要循环利用次数高的场合使用。

技术领域

本发明涉及非金属材料技术领域，具体为一种高钛高炉渣非金属磨料及其制备方法。

背景技术

钛是非常宝贵的资源，因此，较多的技术集中在对高钛高炉渣中钛的提取、回收方面的开发和利用。一般采用物理-化学方法使钛元素富集在某一矿相(主要为钙钛矿)，后通过选-冶结合的技术方案，但现有技术均存在技术难度高，工艺复杂，且会产生严重的二次污染，较高的钛含量加速了晶体矿物的成核与析出，致使玻璃体含量大幅度下降，且钛分散在钙钛矿、透辉石、尖晶石等多种矿物相中，含钛矿物相晶的平均粒径5μm～15μm，晶体呈相互嵌布的十字晶或树枝晶。钙钛矿型复合氧化物ABO3是一种具有独特物理性质和化学性质的新型无机非金属材料，A位一般是稀土或碱土元素离子，B位为过渡元素离子(如Mn、Co、Fe等)，标准钙钛矿中A或B位被其它金属离子取代或部分取代后可合成各种复合氧化物，形成阴离子缺陷或不同价态的B位离子，是一类性能优异、用途广泛的新型功能材料。高钛型粒化高炉矿渣(以下简称高钛高炉渣)综合利用难度较大，主要归因于其特殊的组成和结构。现阶段而言，高钛高炉渣的非提钛利用途径是迅速消纳存量，化解新增产量，并解决堆场占用大量土地和环境污染等问题的必然选择，不仅可以实现大规模的工业生产，而且技术门槛不高，投资小，无二次污染风险等，是从根本上解决高钛高炉渣综合利用有效的途径。关于高钛高炉渣非提钛的利用主要包括制备混凝土材料，釉面砖、陶瓷砖和地砖、新型墙体材料、微晶玻璃等几个方面。建筑材料领域，特别是混凝土材料方向，是高钛高炉渣非提钛应用的一个重要途径，但活性普遍不高是高钛高炉渣突出的技术难题，为解决这一问题，中国专利《高钛型高炉渣复合掺合料微粉及其制备方法》(申请号：CN201811582851.6)提供了一种高钛型高炉渣复合掺合料微粉，该发明为化解存量渣提供了一条思路，但其涉及的主要原料，如高钛高炉渣、钢渣和石灰石均为非活性填料，限制了其在混凝土中的用量，同时，给出的技术方案中，高钛高炉渣消耗量不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高钛高炉矿渣磨料及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种高钛高炉渣非金属磨料，按其质量百分比计为：二氧化钛含量15％～25％，氧化钙含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，三氧化二铝5％～25％，氧化锰5％～25％，三氧化二铁5％～25％，以及碱金属氧化物5％～25％。

一种高钛高炉渣非金属磨料的制备方法，包括以下步骤：

S1、收集高炉废渣，并将集高炉废渣倒至冷却渣池中；

S2、将S1收集到冷却渣池中的高炉废渣进行运行水冷-空冷脉冲冷却制度，得到冷却后的高炉废渣；

S3、将S2得到的冷却后的高炉废渣通过磨料系统进行破碎制砂，得到高钛高炉渣非金属磨料。

作为优选，所述S2中的水冷-空冷脉冲冷却制度是将高炉废渣先空冷10～25min，然后启动打水系统，对高炉废渣进行打水20～30min，并循环操作4～12h。

作为优选，所述水冷-空冷脉冲冷却制度中的水渣比为0.8～1.8。

作为优选，所述S3中的磨料系统包括两级破碎机构和制砂机构。