[發明專利]一種冶金粉塵原位制備鐵-活性炭復合材料、方法及應用

在審

• 申請號: 201810692719.4
• 申請日: 2018-06-29
• 公開（公告）號: CN108840378A
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 白妮;邱家用;居殿春;金云學;徐玉松;王淑艷;張艷
• 申請（專利權）人: 張家港江蘇科技大學產業技術研究院
• 主分類號: C02F1/00
• 分類號: C02F1/00;C02F1/28;C02F1/52;C02F1/461;B01J20/02;B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 北京東方芊悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11591
• 代理人: 彭秀麗

本發明公開了一種冶金粉塵原位制備鐵?活性炭復合材料、方法及應用，本發明中的冶金粉塵制備鐵?活性炭復合材料的方法，通過原位反應制備鐵?活性炭復合材料，通過調節球磨時間、球徑比、球料比及原位反應過程中的溫度、時間和活化劑用量來調節復合材料中鐵和活性炭的參數，將上述的鐵?活性炭復合材料應用于污水處理過程中，具有良好的吸附污水雜質的效應，本發明所用原材料來自于冶金固體廢棄物，這既減小了廢棄物對環境的污染，又實現了廢棄物的資源化和功能化。

技術領域

本發明涉及冶金粉塵資源再利用領域，具體而言，涉及一種冶金粉塵原位制備鐵-活性炭復合材料、方法及應用。

背景技術

隨著工業生產的迅速發展，工業固體廢棄物的種類和數量不斷增加。鋼鐵產業作為我國國家建設支柱性產業，在其生產過程中產生大量固體廢棄物-廢渣和粉塵。這些廢棄物所含的各種重金屬會對環境造成極大危害。然而，從其化學成分來看，廢渣和粉塵卻都有著各自的特點，這也為其作為資源再次有效利用提供了廉價而豐富的原材料。相對于廢渣，冶金粉塵更具有環境危害性。根據粉塵成分及處理后用途，目前粉塵處理基本可以概括為二條路線。其一，直接回用或提取粉塵中有價金屬(如鋅)后再回用于生產，由于粉塵粒徑細小、品質差別較大，易使燒結機風機掛泥，粉塵糊篦條，含有的鋅等元素易在高爐內富集，造成結瘤，會影響高爐的穩定順行，而且粉塵回用量也受到工藝約束。其二，對粉塵進行化學處理或合金化，使其轉化為新型合金材料或在顏料、廢水處理、工業催化、磁性材料領域具有應用價值的新型功能材料。物理法、火法、濕法、化學萃取法、微波法、等離子法、固化或玻化方法一般被用以得到目標產物。

雖然粉塵再利用的研究已有所發展，但資源化工序、潛在的二次污染和基礎化工材料對粉塵及其衍生產品的成本制約、較窄的應用領域等，仍然是限制粉塵有效應用開發的瓶頸問題。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種冶金粉塵原位制備鐵- 活性炭復合材料、方法及應用，本發明中的冶金粉塵制備鐵-活性炭復合材料的方法中，通過原位反應制備鐵-活性炭復合材料，通過調節球磨時間、球徑比、球料比及原位反應過程中的溫度、時間和活化劑用量來調節鐵-活性炭復合材料中鐵和活性炭的參數，使制備得到鐵-活性炭復合材料具有優異的物理化學性質。

本發明的目的在于提供一種冶金粉塵原位制備鐵-活性炭復合材料的方法，包括以下步驟：首先對冶金粉塵進行清洗處理，再加入不銹鋼小球進行球磨粉塵小尺寸化處理，再加入活化劑進行造孔預處理，然后轉移至坩堝內原位反應進行活化處理，再后處理得到鐵-活性炭復合材料。

優選的，清洗處理為：稱取適量粉塵，加入去離子水充分攪拌均勻后，靜置傾倒去除上清液，加入去離子水洗滌5-8次，然后在溫度100℃～180℃，時間為1～5h下干燥。

優選的，球磨粉塵小尺寸化處理為：選用不銹鋼小球作為研磨球進行球磨，所述研磨球直徑為1.5mm～110mm，研磨球中大小球的直徑比為 1:4～1:1，所述研磨球與所述冶金粉塵的質量比為10:1～30:1。

更優選的，球磨的轉速300r/min～600r/min，球磨時間5h～30h。

優選的，造孔預處理為：稱取適量的活化劑配制成溶液，加入球磨混合物料中，混合攪拌。

更優選的，活化劑為氫氧化鉀，堿炭質量比為1:1～9:1；混合時間為 15min～4h，混合之后在100℃～180℃下干燥1～5h。

優選的，原位反應為：輕輕用力壓實，將盛有試樣的坩堝放入真空管式電爐中內進行活化處理，在50～200mL/min氮氣保護下，先以5℃ /min～20℃/min的加熱速度加熱到400℃，保溫15min～1h，再繼續以5℃ /min～20℃/min的速度加熱到500℃～1000℃，保溫0.5h～4h，然后以1℃ /min～20℃/min的降溫速度緩慢冷卻至200℃以下。