[发明专利]一种含Cr钢渣制备多孔保温材料的方法

说明书

技术领域

本发明属于循环经济技术和建筑材料领域，涉及一种无机多孔保温板材的制备工艺，具体涉及一种采用含Cr钢渣制备无机多孔保温材料的方法。

背景技术

在我国工业和经济飞速发展的背景下，随着产生的问题就是资源和能源极度消耗和环境污染加重。尤其工业固体废弃物的产量急剧增加，对生态环境和人体健康都造成很大威胁。2010年我国的含Cr钢（不锈钢和高Cr钢）产量约为1400万吨，按照20%的渣量估算，全国产生了约280万吨的不锈钢渣。目前，含Cr钢渣主要处理方法是破碎、球磨和磁选，回收大部分Fe、Ni金属及氧化物，剩余的钢渣主要用于铺路或者填埋。尽管磁选后的含Cr钢渣中的铬氧化物虽然没有超过工业废弃物的限制，但是Cr随时会以Cr⁶⁺的形式浸出，Cr⁶⁺离子易溶于水，易迁移，很容易渗透到地下水，并随时间延长而渗出量逐渐增加。Cr⁶⁺毒性强烈，不仅危害生态环境，影响动植物生长，而且可通过消化道和皮肤进入人体，分布于肝和肾中，或经呼吸道积存于肺部，引起皮炎、支气管炎、肺炎及肺气肿等疾病发生。因此含Cr钢渣的无害化处理被认为是中国不锈钢行业健康发展的瓶颈问题。

近年来，国内外一直对含Cr钢渣的无害化和增值化处理技术进行研究。如有方法通过向熔渣中添加FeS或者含S或S^2-的物料对熔渣进行改质，并确保渣中的硫质量分数≥0.2%；同时向渣中添加少量的B₂O₃(0.1%~0.5%)，保证渣良好的流动性以利于渣中物质的扩散，降低Cr⁶⁺的浸出量。但是含硫物料的加入会增加返回料中的硫份，增加了脱硫的负担。韩国浦项科技大学的Donghee Park等在酸性条件下用从高炉渣中释放出的Fe²⁺还原溶液中的Cr⁶⁺，pH=2时1g的高炉渣可以还原56.1（±0.5）mg的Cr⁶⁺，并且还原速率随着pH的降低、高炉渣用量的增加而增大。实验证明可以用废渣来实现铬的解毒，但是高炉渣及含Cr钢渣中含有大量的碱性物质，会消耗大量的酸剂，处理费用高。国外主要处理含Cr尾渣的方法，一是作为水泥混凝土的混凝料并加以特别的使用说明，二是制成空心砖但只能用在建筑物的内墙，或用于道路建设时只能作为路基材料且需用水泥或沥青固化。总体来说，含Cr钢渣主要采用水泥固化、高温炉渣还原和湿法冶金等方法。这些方法中，水泥固化的用量少且解毒效果不理想，仍然存在Cr⁶⁺的浸出；高温炉渣还原法，虽然将Cr⁶⁺还原为Cr³⁺，不仅能耗损失较高，且废弃物难以再生利用；湿法还原的成本高，且处理量较少。

发明内容

本发明针对含Cr钢渣、粉煤灰和废玻璃等固体废弃物日益增加的现状，提供一种无害化、高附加值和大规模利用这些废弃物的再利用技术，该方法工艺简单、易于生产且获得的保温多孔材料性能优越、推广前景广阔，可以显著降低环境污染和提高资源的综合利用。

本发明所采用的技术方案是：以含Cr钢渣、粉煤灰为基料，废玻璃、粘土和膨润土的一种或多种为粘结剂，石灰石、SiC、碳粉、石蜡、硬脂酸、有机纤维和小米的一种或多种为造孔剂，将质量比40%~70%基料、10%~40%粘结剂和5%~30%造孔剂，通过破碎、混料、成形、脱模和烧结获得一种无机多孔保温材料，其工艺步骤如下：

（1）破碎：将含Cr钢渣和废玻璃等进行破碎成1~3mm的粉末颗粒；

（2）混料：将质量比40%~70%基料、10%~40%粘结剂和5%~30%造孔剂混合均匀，加水调制成浆料，水与混合料的质量比为10%~40%；

（3）成形和脱模：将调制好的浆料置入模具中成形干燥后脱模得到坯体；

（4）烧结：将坯体置于高温烧结炉中进行烧结，烧结温度700℃~1300℃，保温时间30min~120min，之后样品随炉冷却，获得多孔保温材料。

所述含Cr钢渣是指冶炼不锈钢和高Cr合金钢产生的钢渣。

本发明充分利用Cr钢渣的化学成分和粉体粒径分布等物理性能，使渣中Cr离子与其它氧化形成非常稳定的矿相结构，极大降低Cr离子的浸出，在满足陶瓷性能要求的同时，又利用渣中含有的大量CaCO₃，制备出多孔材料。

上述工艺制备的无机多孔保温材料，其特征在于：质轻、保温、阻燃，可广泛应用于建筑物得外墙保温和工业所需的保温材料等。

附图说明