[发明专利]一种多孔复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种多孔复合材料及其制备方法。通过对硅灰进行焙烧活化，之后加水制得溶胶，随后加入壳聚糖溶液，再加入二次铝灰，使体系转变为凝胶，洗涤、干燥后得到硅铝氧化物/壳聚糖多孔复合材料，其具有丰富的孔结构、较低的导热系数，可用作隔热材料、吸附剂等。本发明方法可以实现对危/固废的脱毒与资源化转化，显示出较大的环保效益与应用前景。

技术领域

本发明属于固体废弃物资源化利用技术领域，具体来说涉及一种多孔复合材料及其制备方法。

背景技术

硅灰又叫微硅粉，是硅铁合金和工业硅冶炼过程中从烟尘中收集的一种固体废弃物，呈粉末状。该粉尘中含有大量二氧化硅和少量碳，质量轻，颗粒细小。当硅石、焦炭和生铁在电炉中冶炼温度达1700℃以上时部分硅和空气中的氧反应生成一氧化硅，一氧化硅进一步氧化成二氧化硅冷却后凝聚成细微的球形颗粒用收尘器回收就得到硅灰。其排放到大气中会造成严重的大气污染，如被堆积则会造成周围环境的污染，同时也增加了企业负担。随着人们对新能源的重视与硅基光伏产业的发展，每年产生大量的硅灰，如何有效利用硅灰、变废为宝受到广泛关注。

铝及再生铝的熔炼、精制、铸造等过程会产生大量铝灰渣，其主要含有氧化铝、金属铝、氮化铝及氟化物等。我国每年产生的铝灰已超300万吨，加上前期堆存的铝灰，其总量在2000万吨以上。开发对铝灰的无害化与资源化处置方法，对于环境保护与绿色发展具有重要意义。

硅灰可以作为外掺材料，提高建筑材料的力学性能，同时节约其他组成材料。在水泥混凝土中掺入适量硅灰，可显著提高混凝土的抗折、抗渗、抗压、抗冲击、耐磨性及耐化学侵蚀能力。专利CN110950584B公开了将硅灰与火山灰复配制备地质聚合物混凝土，所得材料具有优异力学性能及和易性。专利CN114685119A公开了以工业固废硅灰替代水泥浆体获得混凝土的方法，所得产品力学性能显著提高，且内部密实度得以改善。此外，硅灰还可以用于制备其他材料。专利CN108408735B公布了利用硅灰制备SUZ-4分子筛的方法，将硅灰与SUZ-4晶种、氢氧化钾及水按一定比例混合，通过晶化反应可得SUZ-4分子筛。专利CN113493208A公开了以硅灰为原料生产改性白炭黑的工艺方法，以气流扩散沉降对不同颗粒的硅灰进行分离，之后与盐酸反应，再经碱洗、水洗、干燥后获得白炭黑。专利CN113991082A公开了以硅灰作为主要原料制备锂离子电池硅碳负极材料的方法。铝灰可作为胶凝材料、制砖、制备多孔材料等实现资源化利用。专利CN113912316A公开了分别对铝灰进行疏水、亲水处理后，与石膏、水泥等混合制备建筑或道路成型材料。专利CN114455886A公开了将铝灰与污泥骨料等混合制备轻质砖体的方法。此外，有研究涉及到硅灰与铝灰协同转化。专利CN112430124B公开了将铝灰与微硅粉等混合后经加压成型、高温煅烧、切割整形制得多孔烧结材料。专利CN107663035B公开了将水洗后铝灰与氢氧化钠和碳酸钠进行熔炼获得活化铝灰渣，之后与硅灰、磷石膏、水玻璃等混合复配，获得地聚胶凝材料。

可以看出，目前对硅灰、铝灰的资源化利用进行了大量研究，如何进一步降低它们对环境的负面影响，提升其应用价值具有重要意义。

发明内容

为了实现硅灰、铝灰的协同处置与资源化转化，本发明提供了一种多孔复合材料及其制备方法。通过对硅灰和二次铝灰进行处理，制得硅铝氧化物/壳聚糖多孔复合材料，其具有丰富的孔结构、较低的导热系数，可用作隔热材料、吸附剂等。本发明方法可以实现对危/固废的脱毒与资源化转化，显示出较大的环保效益与应用前景。

本发明的技术方案如下：