[发明专利]一种高炉渣基复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种高炉渣基复合材料的制备方法，属于工业废渣回收再利用技术领域。本发明主要包括以下步骤：(1)高炉渣的碱融，(2)与磷酸盐反应，(3)水热陈化，制备得到附加值高的高炉渣基羟基磷灰石‑沸石复合材料，实现了高炉渣中有用成分的综合利用。本发明的方法，具有适应性强、工艺简单、操作方便、反应条件温和、产品附加值高等特点；本发明的方法，以高炉渣为廉价原料，既能有效缓解高炉渣的大量堆存引发的环境问题，又能在一定程度上降低企业堆场建设运营费用。

技术领域

本发明属于工业废渣回收再利用技术领域，主要涉及一种高炉渣基复合材料的制备方法，具体为一种高炉渣基羟基磷灰石-沸石复合材料的制备方法。

背景技术

高炉渣作为髙炉炼铁的主要副产品，其主要由铁矿石中的脉石、焦炭中的灰分、助熔剂和其他不能进入生铁中的杂质组成。随着我国钢铁工业的发展，高炉渣的排放量日益增大，高炉渣的大量排出和堆放，如果不加大力度对其进行合理的资源化利用，不仅会造成大量的资源浪费，而且大量的堆积势必会造成大量土地资源的侵占和环境污染等问题。因此，高炉渣的排放已经成为钢铁生产企业、社会的一个难题，如何安全处置和高效利用这些“高炉渣山”成为一个亟待解决的重大问题。

目前，我国高炉渣的综合利用率和世界发达国家相比依然较低，近年来，针对高炉渣资源化的问题，不少学者进行了有益探索，设计发展出了以下利用途径：

专利CN106185975A公开了一种利用高炉渣制备分子筛晶体的方法，其主要包括以下步骤：(1)高炉渣的预处理，(2)与盐酸反应，(3)与氢氧化钠反应，(4)采用水热法制备具有多孔结构的分子筛晶体。最终得到高附加值的纯度92％以上的硅胶和95％以上偏铝酸盐和纯度90％以上的分子筛晶体。其记载的技术方案在制备过程中主要利用的高炉渣成分为SiO₂，Al₂O₃，并不涉及CaO的利用，另外，其工艺步骤过多，其中会大量且无意义的消耗盐酸；同时，其分子筛产品的制备是在高压釜内以较高的温度(120-200℃)和高压下进行，制备过程的能耗较高、存在制备成本高、经济效益差的问题。

专利CN101397154B公开了一种利用高炉渣制备的水处理剂的方法，其为通过碱性溶液处理高炉渣而得到，将高炉渣和pH11的碱性水溶液按照固液比为1:1-5混和，过滤后在50～120℃干燥24～48h，取出，粉碎，最后过100目的标准筛，制备得到改良的高炉渣基水处理剂。其记载的技术方案在制备高炉渣基水处理剂时，采用的是碱性水溶液对高炉渣进行碱融处理，由于矿物原料中的一些稳定的结晶相，如石英、莫来石等结晶体，很难完全溶解于碱溶液中进而导致凝胶结晶过程是在没有完全溶解的矿物颗粒表面进行，不可避免存在产品结晶度不高、晶相不均一的问题，且高炉渣资源利用率低。

因此，上述公开专利文本中记载的高炉渣处理方案，受到产品产量、附加值、工艺技术条件和成本的限制，工业化利用方面进展缓慢，在实际工业生产中存在高炉渣利用效率低、工艺复杂、成本高、经济效益差、环境风险高等问题，难以满足对高炉渣资源利用之需求，严重制约了资源综合利用水平的提升。

发明内容

本发明的目的是提供一种高炉渣基复合材料的制备方法，充分利用高炉渣中的有效成分制备形成一种高炉渣基羟基磷灰石-沸石复合材料，该方法具有适应性强、工艺简单、操作方便、反应条件温和、产品附加值高等特点，解决了现有技术中存在的闲置堆存高炉渣的开发利用成本高、高炉渣资源化效率低的问题。

本发明提供一种高炉渣基复合材料的制备方法，包括下述步骤：

步骤一：将高炉渣与碱性介质颗粒在高温下熔融得到熔融产物；

步骤二：所述熔融产物与磷酸盐溶液反应后，加入NaOH溶液充分混合后晶化，得到晶化产品；

步骤三：将所述晶化产品取出过滤，水洗滤饼至中性，干燥后制备得到所述高炉渣基复合材料。