一種用稀土尾礦制備多孔材料的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種用稀土尾礦制備多孔材料的方法，其是將稀土尾礦和水泥按質量比例2-4:8-6混合，添加碳酸鋰和淀粉、高錳酸鉀，攪拌后加入H2O2，在靜置條件下養(yǎng)護20-30小時。本發(fā)明綜合考慮了稀土尾礦本身的化學組成的特點，將其替代部分水泥，通過加入添加劑對基本原料進行調試，調節(jié)原料、添加劑、激發(fā)劑和發(fā)泡劑的配比含量，嚴格控制制備過程的每個環(huán)節(jié)，使得發(fā)泡速度與基體凝結時間相匹配，從而制備出孔徑小于1mm，氣泡分布均勻的低密度高強度的含稀土多孔材料。本發(fā)明工藝流程短，設備簡單，易操作，可充分利用工業(yè)固廢稀土尾礦，且得到的產品應用范圍廣，附加值高，且對環(huán)境有保護作用。
【專利說明】一種用稀土尾礦制備多孔材料的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及礦渣的綜合利用領域，具體涉及一種利用高爐渣制備材料的方法。
【背景技術】
[0002]我國稀土資源豐富，1980年代初期，我國稀土儲量約占世界稀土總儲量的70%以上，但隨著我國稀土資源的不斷開發(fā)和消耗以及國外稀土新礦產地的不斷發(fā)現(xiàn)，我國的稀土儲量占世界稀土總儲量的百分比已下降到30%左右。雖然，我國稀土儲量占世界稀土總儲量的百分比在不斷下降，但是我國的稀土礦產品產量占世界稀土礦產品總產量的比重卻居高不下。2007年，我國稀土產品產量達12.08萬t，約占世界稀土礦產品產量的97%;稀土產品出口量達4.9萬t，約占全球稀土產品貿易量的90%以上，所以低端稀土產品出口量的增加加劇了我國稀土資源的流失。
[0003]另外，我國稀土礦開采秩序混亂，采、選、冶綜合利用水平低，資源利用率不高，我國尾礦中稀土氧化物(REO)的平均品位在8%左右，所以我國稀土尾礦堆積量巨大且有用礦物品位較高。據專家介紹，白云鄂博累計探明的稀土儲量為4350萬t，自1958年開始開發(fā)以來，隨鐵礦采出的稀土資源已達1250萬t，其中約有200萬t在采選、冶煉及堆存等過程中損失掉，損失率超過15%，實際利用的稀土資源僅有120萬t左右，利用率不足10%，其余900多萬t都被排入了尾礦壩內；包鋼選礦廠年尾礦排放量高達600萬t，每年僅從強磁尾礦中流失的稀土礦物(以REO計)就高達23.8萬t，目前產生的尾礦儲量約為12000萬t，含稀土氧化物超過800萬t，平均品位高達8%，與原礦中的稀土品位相當，價值十分可觀。大量尾礦堆棄不但造成極大資源浪費，而且又對周圍生態(tài)環(huán)境造成嚴重破壞。
[0004]隨著經濟和科學技術的迅猛發(fā)展，我國對稀土及其相關產品的需求量將不斷增大，而稀土尾礦作為一種價值巨大的二次資源，對其進行綜合回收利用，既可減少資源浪費，又能產生很大的經濟效益。
[0005]多孔材料是一種由相互貫通或封閉的孔洞構成網絡結構的材料。由于其獨有的結構特點使其具有低密度、低導熱和高比表面積的特點，所以多孔材料具有廣泛的應用范圍。由于稀土元素電子結構的特殊性，將其用于研制催化劑可產生較多的位錯和缺陷，同時其還可與其它原料起聯(lián)合促進作用，優(yōu)化催化劑的表面結構，使催化劑性能得到改善。但是目前稀土尾礦中的稀土的再次回收方法具有工藝流程長、稀土形態(tài)轉化步驟多、能耗高等缺點，而且所產生的廢酸、廢堿及廢氣易對環(huán)境造成污染。
[0006]因此，采用稀土尾礦代替部分水泥直接制備高性能高附加價值的多孔材料，不光可以用在工業(yè)脫硫脫硝中，還能用在汽車尾氣凈化等領域，所以利用稀土尾礦制備多孔材料的新方法變得至關重要。

【發(fā)明內容】

[0007] 本發(fā)明目的是針對本領域存在的不足之處，提出一種用稀土尾礦制備多孔材料的方法。[0008]本發(fā)明的另一目的是提出制備所得到的多孔材料。
[0009]為實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案為:
[0010]一種用稀土尾礦制備多孔材料的方法，將稀土尾礦和水泥按質量比例2-4:8-6混合，添加碳酸鋰和淀粉、高錳酸鉀，攪拌后加入H2O2，在靜置條件下養(yǎng)護20-30小時。
[0011]進一步地，所述水泥為普通硅酸鹽水泥，
[0012]本發(fā)明選用的尾礦中稀土礦物主要以氟碳鈰礦為主，其次為獨居石。
[0013]具體地，所述的稀土尾礦中主要成分為:TFe總鐵13wt%_20wt%，稀土氧化物REO:5wt%-10wt%, Fe:3wt%-llwt%, CaO:19_24wt%，SiO2:ll_15wt%。
[0014]作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述淀粉占稀土尾礦和水泥質量的1%~4%，碳酸鋰占稀土尾礦和水泥質量的0.30%~0.55%。
[0015]其中，所述H2O2用量為稀土尾礦和水泥質量的0.3-2.0%。
[0016]其中，所述高錳酸鉀用量為稀土尾礦和水泥質量的0.2-0.6%。。
[0017]優(yōu)選地，所述H2O2以l_30wt%水溶液形式加入；所述高錳酸鉀以0.5-2wt%水溶液形式加入。加入高錳酸鉀之后，還按照水膠比0.4-0.6加入水。
[0018]所述的方法中，加入發(fā)泡劑之后將混合物料放入模具，在含水率80-98%的養(yǎng)護箱中放置20-30小時。
[0019]優(yōu)選地，所述養(yǎng)護箱中溫度為20_30°C。
[0020]本發(fā)明所述的方法制備得到的多孔材料。
[0021]本發(fā)明的有益效果:
[0022]本發(fā)明綜合考慮了稀土尾礦本身的化學組成的特點，將其替代部分水泥，通過加入添加劑對基本原料進行調試，調節(jié)原料、添加劑、激發(fā)劑和發(fā)泡劑的配比含量，嚴格控制制備過程的每個環(huán)節(jié)，使得發(fā)泡速度與基體凝結時間相匹配，從而制備出孔徑小于1_，氣泡分布均勻的低密度高強度的含稀土多孔材料。本發(fā)明工藝流程短，設備簡單，易操作，可充分利用工業(yè)固廢稀土尾礦，且得到的產品應用范圍廣，附加值高，且對環(huán)境有保護作用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明方法的流程圖。
[0024]圖2是本發(fā)明實施例1制備得到的多孔材料的照片。
[0025]圖3是本發(fā)明實施例2制備得到的多孔材料的照片。
【具體實施方式】
[0026]下面以優(yōu)選的實施例對本發(fā)明技術方案進一步說明。
[0027]本領域技術人員應當知曉，以下實施例只用來說明本發(fā)明，而不用來限制本發(fā)明的范圍。
[0028] 實施例1
[0029]本實施例的含鈦高爐渣取自內蒙古包鋼選礦廠尾礦。
[0030]將稀土尾礦(主要成分為:主要組成為稀土元素，總鐵TFe:13.68wt%，稀土氧化物 REO:7.42wt%, Fe:3.85wt%, CaO:21.49wt%, SiO2:13.97wt%。)、普通硅酸鹽水泥(CaO:42.2wt%, Si02:25.9wt%,A1203:10.5wt%,Mg0:8.4wt%,Fe203:1.7wt%, S:1.2wt%)以3:7的比例充分混合作為主要原材料。
[0031]按照淀粉占基本原料質量的3%，碳酸鋰占稀土尾礦和水泥質量的0.45%，將添加劑淀粉(普通淀粉)和碳酸鋰、激發(fā)劑(濃度為lwt%的高錳酸鉀水溶液，高錳酸鉀水溶液占稀土尾礦和水泥質量的0.024%)和定量(按照水膠比0.5)的水充分混合后，與稀土尾礦和水泥進行攪拌混合100s。采用濃度為30wt%的雙氧水溶液為發(fā)泡劑,雙氧水溶液占稀土尾礦和水泥質量的4%。將發(fā)泡劑加入到混合料中，進行高速攪拌(攪拌速度180r/min，攪拌時間30s、攪拌設備為水泥攪拌機)混合后注入事先抹好油的模具中。在25°C、90%含水率的養(yǎng)護箱中靜養(yǎng)24h后脫模，得到含鈦多孔材料。
[0032]該材料的樣貌照片如圖2。
[0033]實施例2[0034]本實施例的含鈦高爐渣取自內蒙古包鋼選礦廠尾礦。
[0035]將稀土尾礦(主要成分為:主要組成為稀土元素，總鐵TFe: 13.68.wt%,稀土氧化物 REO:7.42wt%,Fe:3.85.wt%, CaO:21.49wt%,Si02:13.97wt%。)、普通硅酸鹽水泥(CaO:42.2wt%, Si02:25.9wt%,A1203:10.5wt%,Mg0:8.4wt%,Fe203:1.7wt%, S:1.2wt%)以4:6的比例充分混合作為主要原材料。
[0036]按照比例:淀粉占基本原料質量的2%，碳酸鋰占稀土尾礦和水泥質量的0.45%)將添加劑淀粉(普通淀粉)和碳酸鋰、激發(fā)劑(濃度為lwt%的高錳酸鉀水溶液，高錳酸鉀水溶液占稀土尾礦和水泥質量的0.024%)和定量(按水膠比0.5)的水充分混合后，與稀土尾礦和水泥進行攪拌混合100s。采用濃度為30wt%的雙氧水溶液為發(fā)泡劑,雙氧水溶液占稀土尾礦和水泥質量的6%。將發(fā)泡劑加入到混合料中，進行高速攪拌(攪拌速度180r/min，攪拌時間30s、攪拌設備水泥攪拌機)混合后注入事先抹好油的模具中。在25°C、90%含水率的養(yǎng)護箱中靜養(yǎng)24h后脫模，得到含鈦多孔材料。
[0037]該材料的樣貌照片如圖3。
[0038]實施例3
[0039]將稀土尾礦(主要成分為:主要組成為稀土元素，總鐵TFe: 13.68wt%，稀土氧化物 REO:7.42wt%, Fe:3.85wt%, CaO:21.49wt%, SiO2:13.97wt%。)、普通硅酸鹽水泥(CaO:42.2wt%, Si02:25.9wt%, A1203:10.5wt%, MgO:8.4wt%, Fe2O3:1.7wt%, S:1.2wt%)以2:8的比例充分混合作為主要原材料。
[0040]制備方法同實施例1。
[0041 ] 實施例1-3材料的性能參數列于表1。
[0042]表1:多孔材料的技術參數
[0043]
【權利要求】
1.一種用稀土尾礦制備多孔材料的方法，其特征在于，稀土尾礦和水泥按質量比例2-4:8-6混合，添加碳酸鋰和淀粉、高錳酸鉀，攪拌后加入H2O2，在靜置條件下養(yǎng)護20-30小時。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述水泥為普通硅酸鹽水泥。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的稀土尾礦中主要成分為:TFel3wt%-20wt%, REO:5wt%-10wt%, Fe:3wt%-llwt%, CaO:19-24wt%, SiO2:ll_15wt%。
4.如權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述淀粉占稀土尾礦和水泥質量的1%~4%，碳酸鋰占稀土尾礦和水泥質量的0.30%~0.55%。
5.如權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述H2O2用量為稀土尾礦和水泥質量的 0.3-2.0%。
6.如權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述高錳酸鉀用量為稀土尾礦和水泥質量的0.2-0.6%。。
7.如權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述H2O2以l_30wt%水溶液形式加入；所述高錳酸鉀以0.5-2被％水溶液形式加入；加入高錳酸鉀之后，還按照水膠比0.4-0.6加入水。
8.如權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，加入發(fā)泡劑之后將混合物料放入模具，在含水率80-98%的養(yǎng) 護箱中放置20-30小時。
9.如權利要求1-3任一所述的方法，其特征在于，所述養(yǎng)護箱中溫度為20-30°C。
10.權利要求1-9任一所述的方法制備得到的多孔材料。
【文檔編號】C04B28/04GK103896534SQ201410111193
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權日:2014年3月24日
【發(fā)明者】王習東, 冀如, 趙大偉 申請人:北京大學