[發(fā)明專利]一種改性高爐渣及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811406908.7
• 申請(qǐng)日: 2018-11-23
• 公開（公告）號(hào): CN109589911A
• 公開（公告）日: 2019-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 居殿春;周夏芝;楊志彬;白妮;陳春鈺;邱家用;徐敏人;張李睿;周磊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J20/10
• 分類號(hào): B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30;C21B3/06;C22B3/24;C22B3/42
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 許云花

本發(fā)明公開了一種改性高爐渣及其應(yīng)用，該改性高爐渣通過如下步驟制得：將高爐渣球磨、篩分后，按固液比0.05～0.15:1加至酸性溶液中，振蕩、過濾、離心、烘干后制得改性高爐渣；其應(yīng)用于稀土溶液中金屬離子的吸附。本發(fā)明的改性高爐渣疏松多孔，不僅結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)，表面粗糙度大，比表面積大，重復(fù)使用能力強(qiáng)，且制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，可操作性強(qiáng)；其應(yīng)用于稀土溶液中金屬離子的提取，以廢治廢，不僅拓寬了高爐渣的利用方式和途徑，有效提高了高爐渣的利用率，同時(shí)提高了金屬離子的回收和利用效率，且金屬離子的吸附率能夠達(dá)到74.34％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高爐渣領(lǐng)域，尤其涉及一種改性高爐渣及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

高爐渣一直是鋼鐵工業(yè)固體廢棄物再資源化綜合利用的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)。大量高爐渣的堆積既浪費(fèi)場(chǎng)地也浪費(fèi)人力物力，而且長(zhǎng)期堆積的高爐渣經(jīng)過雨水侵蝕會(huì)滲透出一些有害物質(zhì)進(jìn)入地下水污染水源，進(jìn)而對(duì)人類和生態(tài)環(huán)境造成一定的危害。近年來(lái)，大量文獻(xiàn)報(bào)道了高爐渣資源化綜合利用的研究現(xiàn)狀。例如高爐渣用于水泥、磚瓦和砌塊的原料、混凝土的制造、人工地基、筑路材料、生產(chǎn)礦渣棉、澆注鑄石制品、生產(chǎn)玻璃、生產(chǎn)石膏和廢水處理。在這些高爐渣的綜合利用中，高爐渣吸附劑由于其環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的前景，如豐富的來(lái)源、可再生性，以及易于表面修飾，在吸附領(lǐng)域引起了人們相當(dāng)大的研究興趣。高爐渣是煉鐵高爐排出的高溫熔融狀態(tài)的礦渣經(jīng)水急驟冷卻而得，由于液相粘度迅速加大，晶核來(lái)不及形成，不具備晶體成長(zhǎng)的環(huán)境，從而形成疏松多孔、具有很高活性的粒化礦渣，對(duì)水中重金屬離子的吸附有很好的效果。

稀土元素具有良好的電學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、磁性和熱性能，在軍事、冶金、石油化工、玻璃、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。但是中國(guó)稀土產(chǎn)業(yè)由于粗糙的選礦、冶煉、萃取分離等礦物加工技術(shù)落后，每年都有大量含稀土廢水直接排放到環(huán)境中。這不僅造成稀土資源的巨大浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境和人類生命有極大危害，因此對(duì)稀土元素的提取和回收很有必要。例如鑭元素，主要用于制造制特種合金精密光學(xué)玻璃、高折射光學(xué)纖維板，適合做攝影機(jī)、照相機(jī)、顯微鏡鏡頭和高級(jí)光學(xué)儀器棱鏡等。現(xiàn)有的鑭元素分離的方法有化學(xué)沉淀法、溶劑萃取法、生物分離法、反滲透膜法、吸附法等。然而，現(xiàn)有的提鑭技術(shù)存在很多不足，如化學(xué)沉淀法會(huì)產(chǎn)生泥污造成二次污染、萃取和生物分離法效率低、反滲透膜法處理量小成本高。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明的第一目的是提供一種具有穩(wěn)定性強(qiáng)且比表面積大的改性高爐渣；

本發(fā)明的第二目的是提供該高爐渣的應(yīng)用，其應(yīng)用于稀土溶液中金屬離子的提取，能夠高效率、無(wú)污染的提取金屬離子。

技術(shù)方案：本發(fā)明的改性高爐渣，通過如下步驟制得：將高爐渣球磨、篩分后，按固液比0.05～0.15:1加至酸性溶液中，振蕩、過濾、離心、烘干后制得改性高爐渣。

本發(fā)明通過對(duì)高爐渣進(jìn)行改性，從而能夠有效提高穩(wěn)定性和比表面積。優(yōu)選的，酸性溶液可為鹽酸溶液、硫酸溶液或者硝酸溶液，濃度可為1～5mol/L。

進(jìn)一步說(shuō)，改性過程中球磨、篩分是球磨5～30min后采用200～400目進(jìn)行篩分。振蕩是采用超聲波振蕩30～60min。烘干是在95～105℃條件下反應(yīng)12～24h。

本發(fā)明的改性高爐渣應(yīng)用于稀土溶液中金屬離子的吸附。

本發(fā)明通過對(duì)高爐渣進(jìn)行改性，廢渣中的Ca(Ⅱ)能夠較易地溶解到水中，形成無(wú)定形的CaCO₃，金屬離子吸附在無(wú)定行的CaCO₃上，且晶體結(jié)構(gòu)的(SiO₄)^4-進(jìn)一步促使了離子交換和吸附作用，同時(shí)協(xié)同八面體形狀的Al₂O₃，增大了比表面積和機(jī)械強(qiáng)度，提高了吸收金屬離子的能力。

更進(jìn)一步說(shuō)，吸附包括如下步驟：按固液比0.001～0.008:1將改性高爐渣加入稀土溶液中，在25～65℃條件下反應(yīng)0.5～24h，過濾即可。