[发明专利]一种负载纳米零价铁的陶粒及其制备方法

说明书

本发明涉及一种负载纳米零价铁的陶粒及其制备方法，属于废弃物处理技术领域。本发明所述的制备方法是将高炉粉尘、基体材料按配比混均，经研磨得到混合精料；所述基体材料和高炉粉尘的质量比为1：0.1‑0.3，所述基体材料的原料组份及其质量百分比为40‑50％萤石尾矿、40‑50％废玻璃和5‑15％高岭土；后将所述混合精料装模施压后，进行焙烧，得到所述负载纳米零价铁的陶粒。本发明所述的以陶粒为负载的纳米零价铁作为环境修复材料，锚定在基体上的纳米零价铁颗粒可还原水中的六价铬，基体对六价铬有吸附效果，纳米零价铁与基体还可发生原电池效应，进一步加强对六价铬的降解效果。

技术领域

本发明涉及废弃物处理技术领域，尤其是指一种负载纳米零价铁的陶粒及其制备方法。

背景技术

废玻璃是城市垃圾中最难处理的成分之一，废玻璃如果不回收，不利于垃圾减量。收运、焚烧的成本也很高，回收利润微薄，也无法在填埋中降解。按一吨计算，回收一吨废玻璃可以节约石英砂720公斤，少用纯碱250公斤，节约长石粉60公斤，节约煤炭10吨，电400度。因此对废玻璃的资源化、无害化、高附加值化的利用，显得尤为重要。

高炉粉尘是冶金工业当中炼铁环节产生的粉末副产物，此类废弃物富含较多的Fe、C元素，是制备纳米零价铁的有效铁源。高炉粉尘作为高炉生产的副产品，每生产一吨铁就会产生约40kg的高炉粉尘，因无法得到有效利用而大量堆积。高炉粉尘属于废弃物，大量堆积不仅占用土地，还可能阻碍交通、影响居民生活，更严重的是高炉粉尘对下水源造成长期影响。

纳米零价铁材料因其比表面积大和超高的还原性能，可用于去除水中的有机物，并且其对环境无二次污染，是很好的环保材料。纳米零价铁由于具备高反应活性，常用来处理六价铬废水，含砷废水等。如中国专利CN112691777 A中提到的一种陶瓷-零价铁纳米复合材料的制备方法，所用原料为铁粉和陶瓷粉体，是一种简易的机械制备纳米零价铁的方法，但是该方法制备出的产品中纳米零价铁含量较低，且对设备和工艺要求较高，不宜进行大规模生产；如中国专利CN111889693 A提出一种利用无患子果壳合成纳米零价铁的方法，所用原料为无患子果壳粉、铁盐、去离子水、乙醇，是一种安全有效的制备纳米零价铁的方法，但制备方法属于液相还原法，生产周期过长，且产物分离难度较大；又如中国专利CN112607832A中提到一种纳米零价铁碳材料及其制备方法和应用，所用原料为醋酸亚铁等铁盐、二亚乙基三胺五乙酸等含氮羧酸类有机物，质量比为3：1。该方法实现了通过碳热法制备纳米零价铁，但该方法仅限于在实验室利用试剂合成，无法实现工业化生产。

上述方法均表明，当前纳米零价铁的制备存在使用原料成本较高、制备工艺复杂、制备条件严格等缺点。因此，如能利用固体废弃物制备高附加值的纳米零价铁，既能解决固体废弃物的堆积和对环境的污染。同时制备出的纳米零价铁作为环境修复材料，可解决生态环境问题，是发展循环经济的有效途径。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中纳米零价铁制备成本过高，周期过长，制备工艺复杂，技术参数苛刻等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种负载纳米零价铁的陶粒及其制备方法。

本发明的第一个目的是提供一种基于高炉粉尘制备纳米零价铁的方法，包括如下步骤：

(1)将高炉粉尘、基体材料按配比混均，经研磨得到混合精料；所述基体材料和高炉粉尘的质量比为1：0.1-0.3；所述基体材料的原料组份及其质量百分比为40-50％萤石尾矿、40-50％废玻璃和5-15％高岭土；

(2)将步骤(1)所述混合精料装模施压后，进行烘干、焙烧，得到所述负载纳米零价铁的陶粒。