【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及固體廢棄物資源化利用，具體地指一種含鈦高爐渣制備鈣鈦礦光催化還原材料的方法。
技術介紹
1、鈦資源主要以多金屬共生的釩鈦磁鐵礦形式賦存。經多年的生產實踐和研究，已形成選礦-高爐冶煉分離回收鈦、鐵的成熟工藝。原礦中約53％的tio2經過高爐冶煉后以鈦鐵礦、鈣鈦礦、攀鈦透輝石等形式富集于高爐渣中，其tio2含量可達20％以上。目前，含鈦高爐渣的堆存量巨大，且仍以較高的速度增長。若實現含鈦高爐中有價組分清潔、高效的資源化利用，不僅可極大緩解鈦資源供需矛盾，而且對環境保護具有重要意義。
2、目前，含鈦高爐渣資源化利用的方法主要分為穩定固化法、酸浸法、活化焙燒-酸浸法、碳化-氯化法、熔鹽電解法、冶金改性-選擇性析出法等。相較而言，冶金改性-選擇性析出法是根據含鈦高爐渣中含鈦組分分散，礦相結構復雜的特性，強化含鈦組分向單一礦相定向富集與分離實現含鈦高爐渣高效利用的重要途徑。
3、二氧化碳作為一種溫室氣體，是導致全球氣候變暖的主要原因。co2的排放主要來源于工業生產過程中煤炭等化石燃料的燃燒。因此，為減少co2的排放，在開發低碳能源，推廣節能技術，從源頭上實現能源基礎設施轉型升級的基礎上，仍需開發高效的co2的捕集與轉化技術。相較于傳統的熱催化co2轉化技術轉化率低，反應條件苛刻和催化劑熱穩定性差等特點，光催化還原技術將co2高效轉化為具有經濟價值的烴類氧化物，具有重要的發展前景。
4、鈣鈦礦具有較大的比表面積和多種氧化態金屬離子等結構特性，在催化領域具有廣泛的應用前景。soltani?t，z
5、基于此，申請人考慮提供一種co2光催化還原材料的制備方法，在生產co2光催化還原材料的同時實現含鈦高爐渣的資源化利用。
技術實現思路
1、為克服上述技術的不足，本專利技術的目的提供一種含鈦高爐渣制備鈣鈦礦光催化還原材料的方法，解決含鈦高爐渣資源化利用問題的同時，制備一種co2光催化還原材料，具有催化性能好，環保的優點。
2、為實現上述目的，本專利技術采用的技術方案如下：
3、一種含鈦高爐渣制備鈣鈦礦光催化還原材料的方法，包括以下步驟：
4、1)取含鈦高爐渣，依次進行破碎、磨礦和抽濾，隨后取濾餅，烘干，獲得烘干爐渣；
5、2)取所述烘干爐渣，進行微波焙燒，然后隨爐冷卻，獲得微波焙燒渣；
6、3)將所述微波焙燒渣進行破碎、磨礦，再通過酸-堿聯合浸出處理得到鈣鈦礦光催化還原材料。
7、優選地，所述含鈦高爐渣中，tio2的重量百分比為6～25％，cao的重量百分比為22～38％。
8、進一步優選地，所述含鈦高爐渣中，sio2的重量百分比為22～32％，al2o3的重量百分比為12～19％，mgo的重量百分比為7～11％，fe2o3的重量百分比為0.2～3.8％，v2o5的重量百分比為0.2～0.5％。
9、優選地，所述鈣鈦礦為晶支狀結構。
10、優選地，所述鈣鈦礦中，catio3的含量≥80wt％，晶支狀鈣鈦礦長徑比為5～10。晶支狀鈣鈦礦的光學帶隙(2.25ev)低于無定形鈣鈦礦(3.5ev)，對可見光具有響應特性，使晶支狀鈣鈦礦具有更優異的光催化性能。
11、優選地，所述方法中，鈦的回收率≥80wt％。光催化還原材料中catio3活性組分含量高，具有特殊的晶支結構，且回收率高于傳統分選工藝。
12、優選地，步驟1)的破碎過程中，含鈦高爐渣依次進行粗碎、中碎、細碎；細碎后粒度<-45μm不低于90wt％，減少后續破碎過程中對破碎機的磨損。
13、進一步優選地，步驟1)的破碎過程中，含鈦高爐渣依次使用顎式破碎機進行粗碎、對輥破碎機進行中碎、球磨機進行細碎。該破碎過程可增加高爐渣和反應氣體的接觸面積，促進焙燒過程中的化學反應，有助于鈦的進一步提取。
14、優選地，步驟1)的磨礦過程中，將破碎后的含鈦高爐渣磨礦至-200目為90wt％以上。
15、優選地，步驟2)中在微波焙燒前還包括通過氧化鈣和/或二氧化硅調節所述烘干爐渣的堿度至0.8～1.0；通過堿度的調節促進鈣鈦礦的富集與生長。
16、優選地，所述微波焙燒的參數如下：初始溫度為20～30℃；升溫速率為15～25℃/min，微波加熱溫度為1100～1300℃，加熱時間為30～80min。微波加熱至1100～1300℃即可將含鈦高爐渣加熱至完全熔融，加熱溫度低于含鈦高爐渣在馬弗爐中的焙燒溫度(1300～1500℃)，降低了工藝流程的能量消耗。
17、優選地，步驟3)中的磨礦過程中，將破碎后的微波焙燒渣磨礦至<-74μm不低于90wt％，隨后抽濾、取濾渣干燥；增加高爐渣的表面積，使浸出液更容易與高爐渣中的鈦組分接觸，提高鈦的浸出率。
18、優選地，步驟3)的酸-堿聯合浸出處理包括以下步驟：將所述干燥處理后的微波焙燒渣濾渣采用酸液加熱至85～95℃后，保溫并浸出2.5～3.5h；再在堿液中于28～35℃浸出0.5～1.5h。反應溫度及反應時間均低于一般高爐渣浸出過程，降低工藝流程的能耗。
19、進一步優選地，所述酸液包本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種含鈦高爐渣制備鈣鈦礦光催化還原材料的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述鈣鈦礦為晶支狀結構。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述鈣鈦礦中，CaTiO3的含量≥80wt％，晶支狀鈣鈦礦長徑比為5～10。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：鈦的回收率≥80wt％。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1)中的破碎過程中，含鈦高爐渣依次進行粗碎、中碎、細碎；細碎后粒度<-45μm不低于90wt％。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2)中在微波焙燒前還包括通過氧化鈣和/或二氧化硅調節所述烘干爐渣的堿度至0.8～1.0；所述微波焙燒的參數如下：初始溫度為20～30℃；升溫速率為15～25℃/min，微波加熱溫度為1100～1300℃，加熱時間為30～80min。
7.根據權利要求1～6任意一項所述的方法，其特征在于：步驟3)中的磨礦過程中，將破碎后的微波焙燒渣磨礦至<-74μm不低于90wt％，隨后抽濾、取濾渣干
8.一種鈣鈦礦光催化還原材料，其特征在于：由權利要求1～7任意一項所述方法制備得到；所述鈣鈦礦為晶支狀結構，其長徑比為5～10；所述鈣鈦礦中，CaTiO3的含量≥80wt％。
9.一種鈣鈦礦光催化還原材料在CO2光催化還原反應中的應用，其特征在于：所述鈣鈦礦光催化還原材料為權利要求1～7任意一項所述方法制備得到的鈣鈦礦光催化還原材料或權利要求8所述的鈣鈦礦光催化還原材料。
10.一種CO2光催化還原方法，其特征在于：包括以下步驟：將光催化劑與去離子水混合后涂覆在反應器的底部，隨后往反應器中注入CO2，密閉環境下光照進行光催化反應，獲得CO和CH4；所述光催化劑為權利要求1～7任意一項所述方法制備得到的鈣鈦礦光催化還原材料或權利要求8所述鈣鈦礦光催化還原材料；所述CO的產率≥8.12μmol·g-1，CH4的產率≥2.13μmol·g-1。
...【技術特征摘要】
1.一種含鈦高爐渣制備鈣鈦礦光催化還原材料的方法，其特征在于：包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述鈣鈦礦為晶支狀結構。
3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述鈣鈦礦中，catio3的含量≥80wt％，晶支狀鈣鈦礦長徑比為5～10。
4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：鈦的回收率≥80wt％。
5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1)中的破碎過程中，含鈦高爐渣依次進行粗碎、中碎、細碎；細碎后粒度<-45μm不低于90wt％。
6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2)中在微波焙燒前還包括通過氧化鈣和/或二氧化硅調節所述烘干爐渣的堿度至0.8～1.0；所述微波焙燒的參數如下：初始溫度為20～30℃；升溫速率為15～25℃/min，微波加熱溫度為1100～1300℃，加熱時間為30～80min。
7.根據權利要求1～6任意一項所述的方法，其特征在于：步驟3)中的磨礦過程中，將破碎后的微波焙燒渣磨礦至<-74μm不低于90wt％，隨...
【專利技術屬性】
技術研發人員：葉青，廖粵，錢功明，鄒利耘，張子君，瞿智宏，
申請(專利權)人：武漢科技大學，
類型：發明
國別省市：
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