CN113233915B - 一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其原料包括以下组分：转炉污泥：30～40份，高炉除尘灰：5～10份，白矾：4～7份，松香树脂：2～5份，淀粉：12～17份，水：30～50份；并提供了多孔陶瓷的制备方法，包括球磨、加热、过滤、干燥、烧成。本发明提供的多孔陶瓷不仅硬度高、耐酸碱，性能稳定，还实现了转炉污泥和高炉除尘灰的固体废物资源化，具有很高的经济和社会效益。

Description

一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷及其制备方法。
背景技术
炼钢转炉湿法除尘工艺中，会产生大量转炉污泥，转炉污泥中铁含量为45%～50%。通常情况，将转炉污泥混入烧结工艺制成烧结矿来实现污泥内部消耗的目的。但有两种情况会造成转炉污泥无法内部消耗：
（1）在炼钢生产工艺中添加了较多的Zn元素，使得转炉污泥中锌含量在0.4%～5%之间，含锌的转炉污泥无法送至烧结工艺，否则会对高炉造成很大影响。具体有：锌在高炉炉衬内部沉淀，造成炉衬膨胀、破坏；锌在炉衬表面沉积产生炉瘤；炉内循环，造成一定的热量转移；烧损风口等冷却设备。所以，含锌的转炉污泥无法送至烧结工艺。
（2）烧结工艺消耗转炉污泥的能力小于转炉污泥的产生量。
上述两种情况造成大量转炉污泥无法处置，如露天堆放或填坑处理对环境造成极大破坏。因此如何处理钢铁企业产生大量的转炉污泥是面临的严峻课题。
多孔陶瓷可以广泛应用于吸附、过滤、保温载体等各个方面，具有耐高压、抗酸碱、性能稳定优点，但传统多孔陶瓷采用刚玉砂、碳化硅作为原料，原料价格高，制备工艺复杂，限制了多孔陶瓷的应用。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，提供的多孔陶瓷，不仅硬度高、耐酸碱，性能稳定，还实现了转炉污泥和高炉除尘灰的固体废物资源化，具有很高的经济和社会效益。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：
一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其原料包括以下组分：转炉污泥：30～40份，高炉除尘灰：5～10份，白矾：4～7份，松香树脂：2～5份，淀粉：12～17份，水：30～50份。
本发明所述的转炉污泥的主要成分为：TFe：45～55%，Ca：30～35%，Zn：0.4～5%，Mn：0.1～0.2%，其余为水分。
本发明所述的高炉除尘灰的主要成份为：TFe：30～45%，C：10～15%，Ca：7～8%，SiO2：7-9%，热值：1000～1500大卡/千克。
本发明还提供了用转炉污泥制备多孔陶瓷的方法，具体为：
（1）球磨：将转炉污泥30～40份，高炉除尘灰5～10份，白矾4～7份，松香树脂2～5份，淀粉12～17份，水30～50份混合均匀，然后放入球磨机球磨；
（2）加热：将步骤（1）球磨后的混合物在85℃～90℃下加热20～30min；
（3）过滤：将经步骤（2）加热后的混合物进行过滤，收集滤液；
（4）干燥：将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，自然风干；
（5）烧成：步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1050℃～1100℃，煅烧1.5～2h，然后自然冷却，即得。
本发明所述的制备方法，其中，步骤（1）所述转炉污泥的主要成分为：Fe：45～55%，Ca：30～35%，Zn：0.4～5%，Mn：0.1～0.2%，其余为水分。
本发明所述的制备方法，其中，步骤（1）所述高炉除尘灰的主要成份为：TFe：30～45%，C：10～15%，Ca：7～8%，SiO2：7-9%，热值：1000～1500大卡/千克。
本发明所述的制备方法，其中，步骤（1）所述球磨时间为2～2.5h。
本发明所述的制备方法，其中，步骤（3）所述过滤的目数为100目至200目。
本发明所述的制备方法，其中，步骤（4）所述自然风干具体为：在20℃～25℃条件自然风干48～60h。
本发明的有益效果在于：
本发明提供的多孔陶瓷，不仅硬度高、耐酸碱，性能稳定，还实现了转炉污泥和高炉除尘灰的固体废物资源化，具有很高的经济和社会效益。
本发明提供的多孔陶瓷，以高炉除尘灰作为助燃剂，有效降低了多孔陶瓷烧制过程中的能源消耗。
本发明提供的多孔陶瓷，以淀粉作为造孔剂，白矾和松香树脂作为粘结剂，采用上述造孔剂的优势：气孔率高且孔径分布均匀。采用上述粘结剂的优势：产品强度高、抗冲击耐腐蚀且产品使用寿命长。
具体实施方式
下面结合具体具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其原料组分为：转炉污泥：35份，高炉除尘灰：8份，白矾：6份，松香树脂:3份，淀粉：15份，水：33份，其中：
转炉污泥的主要成分为为：TFe：45%, Ca：30%, Zn：0.4%，Mn：0.1%，其余为水分。
高炉除尘灰的主要成份为：TFe：30%，C：10%，Ca：7%，SiO2：7%，热值：1017大卡/千克。
制备多孔陶瓷的方法具体为：
（1）将原料组分混合均匀，然后放入球磨机球磨2h。
（2）将步骤（1）得到的产物在88℃条件下加热25min。
（3）将经步骤（2）加热后的混合物用100目筛子进行过滤，收集滤液。
（4）将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，在20℃～25℃条件下自然风干52h。
（5）步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1060℃，煅烧1.5h，然后自然冷却，即得。
本实施例制备的多孔陶瓷的性能为：气孔率：62%，产品强度15Mpa，过滤精度100目。
实施例2
一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其原料组分为：转炉污泥：31份，高炉除尘灰：5份，白矾：4份，松香树脂：2份，淀粉：13份，水：45份。
转炉污泥的主要成分为为：TFe：46%, Ca：31%, Zn：0.5%，Mn：0.1%，其余为水分。
高炉除尘灰的主要成份为：TFe：31%，C：11%，Ca：7%，SiO2：8%，热值：1042大卡/千克。
制备多孔陶瓷的方法具体为：
（1）将所述原料混合均匀后，放入球磨机进行球磨2h。
（2）将步骤（1）得到的产物在86℃条件下加热27min。
（3）将经步骤（2）加热后的混合物然后用100目筛子进行过滤，收集滤液。
（4）将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，在20℃～25℃条件自然风干60h。
（5）步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1080℃，煅烧2h，然后自然冷却，即得。
本实施例制备的多孔陶瓷的性能为：气孔率：62%，产品强度17Mpa，过滤精度100目。
实施例3
一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其原料组分为：转炉污泥：38份，高炉除尘灰：5份，白矾：6份，松香树脂：5份，淀粉：16份，水：30份。
转炉污泥的主要成分为为：TFe：48%，Ca：33%，Zn：0.7%，Mn：0.1%，其余为水分。
高炉除尘灰的主要成份为：TFe：34%，C：12%，Ca：7.5%，SiO2：7.8%，热值：1037大卡/千克。
制备多孔陶瓷的方法具体为：
（1）将所述原料混合均匀后，放入球磨机进行球磨2.5h。
（2）将步骤（1）得到的产物在90℃条件下加热22min。
（3）将经步骤（2）加热后的混合物然后用170目筛子进行过滤，收集滤液。
（4）将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，在20℃～25℃条件自然风干50h。
（5）步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1070℃，煅烧2h，然后自然冷却，即得。
本实施例制备的多孔陶瓷的性能为：气孔率：63%，产品强度16Mpa，过滤精度120目。
实施例4
一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其原料组分为：转炉污泥：33份，高炉除尘灰：6份，白矾：5份，松香树脂：3份，淀粉：15份，水：38份。
转炉污泥的主要成分为为：TFe：49%，Ca：33%，Zn：0.8%，Mn：0.17%，其余为水分。
高炉除尘灰的主要成份为：TFe：37%，C：13%，Ca：7%，SiO2 ：8.2%，热值：1048大卡/千克。
制备多孔陶瓷的方法具体为：
（1）将所述原料混合均匀后，放入球磨机进行球磨2.5h。
（2）将步骤（1）得到的产物在85℃条件下加热28min。
（3）将经步骤（2）加热后的混合物然后用100目筛子进行过滤，收集滤液。
（4）将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，在20℃～25℃条件自然风干55h。
（5）步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1080℃，煅烧1.5h，然后自然冷却，即得。
本实施例制备的多孔陶瓷的性能为：气孔率：65%，产品强度16Mpa，过滤精度125目。
实施例5
一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其原料组分为：转炉污泥：40份，高炉除尘灰：6份，白矾：7份，松香树脂：4份，淀粉：12份，水：31份。
转炉污泥的主要成分为为：TFe：55%，Ca：34%，Zn：4%，Mn：0.2%，其余为水分。
高炉除尘灰的主要成份为：TFe：44%，C：15%，Ca：8%，SiO2：8.5%，热值：1022大卡/千克。
制备多孔陶瓷的方法具体为：
（1）将所述原料混合均匀后，放入球磨机进行球磨2.5h。
（2）将步骤（1）得到的产物在85℃条件下加热30min。
（3）将经步骤（2）加热后的混合物然后用200目筛子进行过滤，收集滤液。
（4）将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，在20℃～25℃条件自然风干50h。
（5）步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1100℃，煅烧2h，然后自然冷却，即得。
本实施例制备的多孔陶瓷的性能为：气孔率：67%，产品强度17Mpa，过滤精度140目。
实施例6
一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其原料组分为：转炉污泥：30份，高炉除尘灰：7份，白矾：4份，松香树脂：2份，淀粉：17份，水：40份。
转炉污泥的主要成分为为：TFe：55%，Ca：35%，Zn：5%，Mn：0.2%，其余为水分。
高炉除尘灰的主要成份为：TFe：45%，C：15%，Ca：8%，SiO2：9%，热值：1003大卡/千克。
制备多孔陶瓷的方法具体为：
（1）将所述原料混合均匀后，放入球磨机进行球磨2h。
（2）将步骤（1）得到的产物在88℃条件下加热25min。
（3）将经步骤（2）加热后的混合物然后用120目筛子进行过滤，收集滤液。
（4）将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，在20℃～25℃条件自然风干48h。
（5）步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1050℃，煅烧1.5h，然后自然冷却，即得。
本实施例制备的多孔陶瓷的性能为：气孔率：67%，产品强度20Mpa，过滤精度200目。

Claims (5)

1.一种以转炉污泥为原料制备的多孔陶瓷，其特征在于，其原料组分为：转炉污泥：30～40份，高炉除尘灰：5～10份，白矾：4～7份，松香树脂：2～5份，淀粉：12～17份，水：30～50份；其制备过程如下：
（1）球磨：将转炉污泥30～40份，高炉除尘灰5～10份，白矾4～7份，松香树脂2～5份，淀粉12～17份，水30～50份混合均匀，然后放入球磨机球磨；
所述转炉污泥的主要成分为：Fe：45～55%，Ca：30～35%，Zn：0.4～5%，Mn：0.1～0.2%，其余为水分；
所述高炉除尘灰的主要成分为：TFe：30～45%，C：10～15%，Ca：7～8%，SiO2：7～9%，所有成分总量之和为100%，热值：1000～1500大卡/千克；
（2）加热：将步骤（1）球磨后的混合物在85℃～90℃下加热20～30min；
（3）过滤：将经步骤（2）加热后的混合物进行过滤，收集滤液；
（4）干燥：将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，自然风干；
（5）烧成：步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1050℃～1100℃，煅烧1.5～2h，然后自然冷却，即得。
2.一种以转炉污泥为原料制备多孔陶瓷的方法，其特征在于：其制备过程如下：
（1）球磨：将转炉污泥30～40份，高炉除尘灰5～10份，白矾4～7份，松香树脂2～5份，淀粉12～17份，水30～50份混合均匀，然后放入球磨机球磨；
所述转炉污泥的主要成分为：Fe：45～55%，Ca：30～35%，Zn：0.4～5%，Mn：0.1～0.2%，其余为水分；
所述高炉除尘灰的主要成分为：TFe：30～45%，C：10～15%，Ca：7～8%，SiO2：7～9%，所有成分总量之和为100%，热值：1000～1500大卡/千克；
（2）加热：将步骤（1）球磨后的混合物在85℃～90℃下加热20～30min；
（3）过滤：将经步骤（2）加热后的混合物进行过滤，收集滤液；
（4）干燥：将步骤（3）收集的滤液装于石膏模具中，自然风干；
（5）烧成：步骤（4）完成后，将模具置于电炉内，加热至1050℃～1100℃，煅烧1.5～2h，然后自然冷却，即得。
3.根据权利要求2所述的一种以转炉污泥为原料制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，步骤（1）所述球磨时间为2～2.5h。
4.根据权利要求2所述的一种以转炉污泥为原料制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，步骤（3）所述过滤的目数为100目至200目。
5.根据权利要求2所述的一种以转炉污泥为原料制备多孔陶瓷的方法，其特征在于，步骤（4）所述自然风干具体为：在20℃～25℃条件自然风干48～60h。
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