[发明专利]一种自析晶构筑吸附位点的多孔功能材料制备方法

说明书

本发明的一种自析晶构筑吸附位点的多孔功能材料制备方法，属于功能材料制备技术领域。采用高硅型铁尾矿制备多孔功能材料，具体将铁尾矿按照不同参量与页岩混合作为原料，并添加相应量的发泡剂与助结晶剂，调节特定的烧制过程，在高温烧至1130‑1160℃，烧制得到多孔功能材料。通过系统分析不同尾矿参量、不同烧成制度制备的多孔材料的微观结构与性能，最终实现尾矿用量达到50‑70％，制备的多孔功能材料实现自析晶，具有大量吸附位点，使得多孔功能材料的吸附效果大幅提高，对污水中TP去除具有极佳效果。

技术领域：

本发明属于功能材料制备技术领域，具体涉及一种自析晶构筑吸附位点的多孔功能材料制备方法。

背景技术：

矿产资源是人类生产、生活和社会发展的重要物质基础，在经济发展过程中起到了重要作用。然而，在矿产资源的开发中，大量伴生的脉石矿物在选矿过程中被分选出来形成尾矿。这些尾矿大量堆积，占用了土地资源，还破坏了生态系统的稳定，污染了周边的环境。积极探索和研究尾矿的资源化利用技术，并形成规模化应用，是目前社会经济发展过程中迫切需要解决的问题。

铁尾矿是铁矿石选出铁精粉后剩余的固体废弃物，是钢铁工业发展进程中的必然产物。目前中国铁尾矿总量保守估计已超过90亿吨，且随着工业化进程加快，钢铁产量增长，每年还在不断增加。在铁尾矿中有大于65％的尾矿中硅质含量高达70％以上(称为高硅铁尾矿)，活性差，不易利用。规模化和高质化利用尾矿的技术研发已迫在眉睫。

多孔陶瓷材料是由体质原料、助熔剂和增孔剂等原料经高温烧制而成的具有一定孔隙结构的新型陶瓷材料。因其极强的热稳定性和机械稳定性，较高的生物相容性，可调的孔径分布和良好的无定形网络结构等优点，在废水处理中表现出良好的应用前景。目前多孔陶瓷材料在废水处理方面仍存在污染物吸附量较低，修饰活性位点方法复杂且成本较高等问题，需要开发一种连通性较好且表面活性位点易于形成的适合废水处理的多孔功能材料。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种自析晶构筑吸附位点的多孔功能材料制备方法，具体的基于高硅铁尾矿中含有大量硅质成分和部分选余的金属氧化物等特点，根据矿物相变原理与多孔功能材料制备技术相结合，将尾矿中这些矿物组成经过物相重构，在硅质基体表面以自析晶的方式形成了赤铁矿、透辉石、铁辉石、钙长石和钠长石等矿物及其中间相的异质结构，从而构建出可对污染物进行快速吸附的位点。所制备出的具有废水降解功能的新材料，使这些大量堆积的废弃物获得有效利用，转变成为一类新资源。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种自析晶构筑吸附位点的多孔功能材料制备方法，包括以下步骤：

(1)研磨：将铁尾矿送入行星式球磨机研磨成粉，筛分出粒度分布范围在30～75μm的尾矿粉；

(2)混料：按质量比，尾矿粉：页岩：(发泡剂+助结晶剂)＝(50～70)：(20～40)：(4～12)，总份100份，称取各物料并加入球磨罐中，配去离子水混合均匀；

(3)成型：将混合料均匀填料在模具中，经表面压紧后，放入烘箱中干燥成型；

(4)烧制：将干燥后的坯体放入电窑内烧制，烧成温度为1130～1160℃，保温时间为10～30min，控制降温速率冷却到室温，制得自析晶构筑吸附位点的多孔功能材料，所述的烧制过程具体为：

以8～10℃/min的升温速度，从室温升温到600～650℃，保温30～50min进行坯体预热；

以3～5℃/min的升温速度，从600～650℃升温到900～950℃，保温60～90min促进液相生成；

以3～5℃/min的升温速度，从900～950℃升温到烧成温度1130～1160℃，保温10～30min，期前为发泡剂进行发泡作用；