[发明专利]一种纳米硅钛粉体材料及其制作方法

说明书

一种纳米硅钛粉体材料及其制作方法，包括如下步骤：S1.将原材料混合均匀后在保护气气氛下送入等离子电炉；将炉内通入含氢保护气升温,进行高温熔混；S2.熔混后的液流流入石墨旋风分离器，分离出液态含硅原料并送入激光发生器,产生的激光直接辐射熔融原料，利用激光辐射效应，使含硅原料迅速达到沸点并蒸发气化成硅蒸汽；硅蒸汽吸入冷却器并迅速冷却降温至1120‑1240摄氏度,并与其他熔混物混合后自然冷却进行后续处理。采用本发明所述纳米硅钛粉体材料及其制作方法，得到的复合硅粉堆积密度为0.9‑1.5 g/cm3，具有粒径跨度大，微观级配优良，分散性能良好，掺入混凝土中使用需水比明显降低、能有效降低混凝土干缩率等特点。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及硅粉改进技术，具体涉及一种纳米硅钛粉体材料及其制作方法。

背景技术

纳米材料改性混凝土作为传统材料与新材料技术的结合，是近年来混凝土行业发展的新的方向。纳米材料改性混凝土既提高了原始水泥基混凝土的强度与耐久性，又具备了纳米材料一些特殊的功能，研究表明，纳米材料添加量仅为硅酸盐水泥用量1%即可将早期强度提高30-40%。

目前制约纳米材料大规模使用的因素主要是原料加工工艺复杂、水泥水化热集中释放以及纳米材料高表面能而产生的团聚，另外价格也是不可忽视的因素。目前针对纳米材料改性高性能混凝土的研究与工程应用主要集中在三个方向：一是高结晶度纳米材料的制备与应用技术，二是纳米材料对硅酸盐水泥浆体性能的影响及其机理；三是内掺纳米材料对高性能混凝土对复杂工况条件下的力学性能和耐久性能。铁合金厂的普通硅灰作为高性能混凝土的掺合料应用和研究较多，对混凝土力学性能有较大提高但同时也存在来源缺乏、性能不稳定以及在混凝土中需水比、干缩等问题。

由于硅粉堆积密度小，行业中为便于运输和储存，多经过高度增密措施使的硅粉堆积密度增加到0.5-0.6g/cm3左右，增密过程破坏了硅粉比表面积大的特性。同时，普通硅粉需水比大，造成混凝土和易性差，加入硅粉后混凝土干缩率高，易开裂等缺陷，也影响其在高性能混凝土中应用的关键因素，制约了硅粉的大量使用。

发明内容

为克服现有技术存在的缺陷，本发明公开了一种纳米硅钛粉体材料及其制作方法。

本发明所述纳米硅钛粉体材料及其制作方法，包括如下步骤：

S1.将原材料混合均匀后在保护气气氛下送入等离子电炉；封闭炉门，将炉内通入含氢保护气升温,进行高温熔混；熔混温度为2700-2830摄氏度，达到熔混温度后保持时间为1-5小时；

所述原材料配比为：活性硅粉30-60wt%,石膏粉5-20 wt%，粗钛白粉3-15wt%，高钛渣尾料5-20wt%，铝钒土1-10wt%，

所述高钛渣尾料为含钛氧化物80 wt %以上的钛渣；含氢保护气为保护气与氢气的混合气体,氢体积比为15-18%；

S2.熔混后的液流流入石墨旋风分离器，分离出液态含硅原料并送入激光发生器,产生的激光直接辐射熔融原料，利用激光辐射效应，使含硅原料迅速达到沸点并蒸发气化成硅蒸汽；

将2380摄氏度以上的硅蒸汽吸入冷却器并迅速冷却降温至1120-1240摄氏度,并与其他熔混物混合后自然冷却进行后续处理。

优选的，保护气为氩气。

优选的，所述后续处理具体为：送入破碎机破碎成为粒径50-100mm的粗块；粗块通过粗磨过筛得到100-500目的粗粉；在粗粉添加助磨剂进行超细化处理成为3000-5000目的微粉；

再将微粉在110-120℃的环境中作界面处理，同时加入微量增强剂进行微复合，经冷混机冷却混合后输出成品。

优选的，所述助磨剂为步骤S2所述3000-5000目的微粉。

优选的，所述界面处理为加入偶联剂，偶联剂与微粉的添加体积比为0.5-2:100。

一种纳米硅钛粉体材料，由以上任意一项所述方法。