[发明专利]一种纳米TiO2/多孔矿物复合材料的煅烧晶化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米TiO₂/多孔矿物复合材料的煅烧晶化方法，属于非金属矿物材料深加工和TiO₂光催化技术领域。

背景技术

纳米TiO₂是一种清洁、环保、节能的新型环保功能新材料，在环保领域具有良好应用前景。但是，纯纳米TiO₂难以制备，生产成本高，且回收利用不方便，因此，纳米TiO₂/多孔矿物复合材料已经成为该领域研发的热点。纳米TiO₂/多孔矿物复合材料的关键制备工艺是：(一)水合纳米二氧化钛粒子在硅藻土、蛋白土、凹凸棒土、海泡石、沸石、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、白炭黑等天然或人工合成多孔非金属矿物粉体颗粒表面的沉淀负载，这种沉淀负载的二氧化钛组分经过干燥后仍是一种含结构水的非晶水合纳米二氧化钛粒子；(二)负载在多孔非金属矿物粉体材料表面的非晶水合纳米二氧化钛粒子在高温煅烧下晶化为锐钛型二氧化钛并固定于多孔矿物颗粒表面。但是，现有纳米TiO₂/多孔矿物复合材料的煅烧晶化均是采用非连续静态煅烧方法，不仅煅烧时间长，能耗高，而且粉体材料受热不均，产品质量不稳定，难以规模化生产。

发明内容

本发明针对上述现有煅烧晶化方法的不足，提出了一种纳米TiO₂/多孔矿物复合材料的煅烧晶化方法。

本发明的技术方案是：采用圆筒式回转煅烧炉对纳米TiO₂/多孔矿物复合材料进行煅烧晶化；所述的圆筒式回转煅烧炉的炉内温度分升温区、高温煅烧区和降温区三段，其中升温区温度为常温～650℃，高温煅烧区温度为550℃～650℃，降温区温度为650℃～80℃；温度降到80℃后排料既可以满足工艺要求，也可以满足安全生产要求，与降至常温再排料相比还可以节省时间和能耗。

所述的纳米TiO₂/多孔矿物复合材料经水解沉淀法制备完成并干燥后，以均 匀连续的方式给入圆筒式回转煅烧炉中，依次通过升温区、高温煅烧区和降温区，其中在升温区停留0.5～1.5h，在高温煅烧区停留1.5～3.0h，在降温区停留0.5～1.5h，最后排出。

经干燥后的纳米TiO₂/多孔矿物复合粉体材料中纳米TiO₂为非晶态，光催化性能很低，必须经过高温煅烧使纳米TiO₂转化为晶态结构，才能使其光催化性能显著提高。而且，经高温煅烧后多孔矿物和纳米TiO₂可以结合得更牢固。在550℃～650℃的高温条件下煅烧一定时间后，纳米TiO₂可以形成锐钛矿型。由于采用了圆筒式回转煅烧炉，可以实现煅烧晶化过程的连续动态，便于实现纳米TiO₂/多孔矿物复合材料制备技术的产业化、规模化生产。与静态煅烧方法相比，因物料受热均匀，多孔矿物颗粒表面负载的纳米TiO₂晶化均匀，得到的产品质量稳定；同时，煅烧时间显著缩短，节约能源以及操作维护方便。

本发明技术方案中所述的多孔矿物为天然或者人工合成的含有孔隙结构的非金属矿物材料，主要包括硅藻土、蛋白土、凹凸棒土、海泡石、沸石、膨胀珍珠岩、膨胀蛭石、白炭黑。这些多孔矿物由于其硅酸盐成分和多孔结构，在制备过程中利于纳米TiO₂晶粒在矿物颗粒表面沉积和附着，使两者结合在一起，经过高温煅烧后，最终形成具有优良吸附和光催化复合功能的纳米TiO₂/多孔矿物复合材料。

本发明中技术方案所述的圆筒式回转煅烧炉，其筒体径长比为1：15～20，筒体转速为1～5转/min，筒体安装倾角为0°～3°。这样的设计既可以确保纳米TiO₂/多孔矿物复合材料的连续煅烧，又可以满足纳米TiO₂粒子晶化所需的时间，而且生产中煅烧晶化时间便于调整。

附图说明

图1是本发明中所采用的圆筒式回转煅烧炉结构示意图。

图2是图1中A-A剖面图。

图中各部件对应的附图标记如下：喂料装置1，头部罩壳2，筒体部件3，电加热元件4，顶罩5，尾罩6，尾部托轮组7，支腿2、8，机架9，支腿1、10，头部托轮组11，传动装置12，保护罩13，手摇装置14，石墨清扫润滑装置15， 挡轮装置16，卸料阀17。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明进一步说明。