[发明专利]一种水泥基导电复合材料

说明书

本发明公开了一种水泥基导电复合材料，属于冶金固废资源综合利用领域。该材料包括如下重量组分的混合料：水泥450份、高钛型高炉渣的碳化产物990～1332份、水225～485份、石墨18～360份或碳纤维0.9～9份。所述碳化渣由攀钢含钛高炉渣经高温碳化后所得，且经破碎后过200目标准筛。本发明制备的水泥基导电复合材料实现了高钛型高炉渣的碳化产物的全组分、高附加值利用，且不产生二次污染；与传统导电水泥砂浆相比，该复合材料在相同导电相含量的条件下具有更低的电阻率和更高的抗压强度；在室内加热取暖、户外融雪化冰、建筑物的电磁屏蔽、电力系统的接地等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于冶金固废资源综合利用领域，具体涉及一种利用高钛型高炉渣的碳化产物制备的水泥基导电复合材料。

背景技术

我国钒钛磁铁矿储量丰富，其中四川攀枝花-西昌地区已探明储量近100亿吨，约占全球储量的50％。目前，我国主要采用高炉-转炉冶炼工艺提取钒钛磁铁矿中的铁、钒资源，而对于其中的钛资源利用尚未有经济、成熟的处理工艺。钒钛磁铁矿经选矿和高炉冶炼工艺处理后，超过50％的钛元素进入高炉渣中，形成我国特有的高钛型高炉渣，其中TiO₂含量可达20％～30％。含钛高炉渣作为固体废弃物，堆弃于渣场，给社会带来钛资源浪费和环境污染的双重压力。

从含钛高炉渣中提取钛资源最主要的方式是制备钛白粉TiO₂，但由于含钛高炉渣中含钛量比钛精矿要低，以含钛高炉渣为原料生产钛白粉的成本高，且所生产的钛白粉质量相对较低。由攀钢集团公司开发的“高温碳化-低温氯化”工艺可有效提取含钛高炉渣中的钛，并建成了年产万吨的产业化示范线。该工艺先将液态含钛高炉渣经高温(1600～1800℃)碳化后生成含TiC的碳化渣；然后将碳化渣细颗粒在流化床上进行低温(400～550℃)氯化生成TiCl₄气体，冷却后得到TiCl₄颗粒；废渣可作为建筑材料。该法渣中TiO₂的还原率可稳定控制在85％以上，但低温氯化率低，且在废渣中带入大量氯离子，对环境危害较大。

水泥基导电复合材料是由水泥、导电相、集料和水等组分，按照一定配比混合凝结而成的多相复合材料。水泥基导电复合材料可用于制备具有电性能的水泥基涂料、浆和混凝土，可广泛应用于工业防静电、建筑物屏蔽电磁波、路面融雪化冰以及非金属电热元件等工程。目前，水泥基导电复合材料的导电相一般为石墨、炭黑和碳纤维，但高含量的石墨和炭黑会大幅度降低水泥基复合材料的强度，而碳纤维则存在成本高、难以分散等问题。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种用高钛型高炉渣的碳化产物制备的水泥基导电复合材料，以期实现对高钛高炉渣的全组分利用，且不产生二次污染。

本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种水泥基导电复合材料，它由以下重量份数的组份制备得到：

进一步的，所述石墨粉体粒径为500～5000目。

本发明同时提供了另一种水泥基导电复合材料，它由以下重量份数的组份制备得到：

进一步的，所述碳纤维的长度为4～8mm。

进一步的，所述分散剂为甲基纤维素。

进一步的，所述碳化渣由攀钢含钛高炉渣经高温碳化后所得，且经破碎后过200目标准筛。

进一步的，所述水泥为硅酸盐水泥，强度等级为42.5。