[发明专利]一种利用铬铁废渣制备堇青石质材料的方法及其堇青石质材料

说明书

本发明涉及堇青石质材料技术领域，具体涉及一种利用铬铁废渣制备堇青石质材料的方法及其堇青石质材料。本发明提供的方法，包括如下步骤：对铬铁废渣进行机械活化，得到活化后的铬铁废渣，活化后的铬铁废渣的粒径D50不大于1μm；将活化后的铬铁废渣、氧化铝、AlF₃和V₂O₅混合后球磨、压制成型、烧成，得到堇青石质材料。本发明提供的方法不仅实现了铬铁废渣的大量消耗，缓解了铬铁废渣对环境的危害，降低了资源的浪费；同时为降低堇青石的生产成本提供了一个切实可行的新方法。

技术领域

本发明涉及堇青石质材料技术领域，具体涉及一种利用铬铁废渣制备堇青石质材料的方法及其堇青石质材料。

背景技术

铬铁废渣(FS)是指火法冶炼含铬铁合金过程中高温熔融后直接水淬排出的熔渣，属于一般固体废料，产量巨大。随着国内铬铁产业加速发展，其铬铁废渣的排放量也日益增加。目前国内外关于铬铁废渣的资源化利用的研究中，大部分集中在混凝土骨料、路基材料及填充料中，这方面对铬铁废渣资源化利用的方法中，较多的处理方法是直接利用铬铁废渣的物理性质，并未对其内部组成实现高效利用，因此其利用率较高，但其利用产物经济价值偏低。同时还存在部分利用铬铁废渣合成尖晶石、堇青石、橄榄石等晶相的研究，这方面的研究主要围绕铬铁废渣的内部化学组成进行资源化利用研究，而普遍忽略了铬铁废渣的物相组成特性，因此这部分研究铬铁废渣的利用率较低。

铬铁废渣主要含有SiO₂、Al₂O₃、MgO，因此具备了合成镁铝硅系晶体的化学条件，但由于其产生过程中经历了水淬急冷的处理手段，使其具备了高玻璃相的物相特性，经研究铬铁废渣的主要组成大约是70％的玻璃相及30％的尖晶石相。因此铬铁渣内部大部分SiO₂、Al₂O₃、MgO实际上是以无定形的形式存在于内部玻璃相中的。且前期实验研究发现，经1250-1350℃煅烧后的铬铁废渣的内部物相组成未发生明显变化，大量玻璃相也导致煅烧后的铬铁废渣出现明显过烧行为，这表明其内部玻璃相及晶相参与固相反应的活化能较高，仅通过煅烧处理无法促使其内部玻璃相在高温下发生固液相变。

因此，如何在实现铬铁废渣高掺量的同时实现堇青石晶体高转化率以及使获得的堇青石质材料具有较低的热膨胀系数，较高的强度，进而实现铬铁废渣高经济价值的资源化利用迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的在于克服上述问题，提供一种利用铬铁废渣制备堇青石质材料的方法及其堇青石质材料。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用铬铁废渣制备堇青石质材料的方法，包括如下步骤：

1)对铬铁废渣进行机械活化，得到活化后的铬铁废渣，活化后的铬铁废渣的粒径D50不大于1μm；

2)将活化后的铬铁废渣、氧化铝、AlF₃和V₂O₅混合后球磨、压制成型、烧成，得到堇青石质材料。

优选的，所述活化后的铬铁废渣、氧化铝、AlF₃和V₂O₅的质量比为(85-92)：(2-8)：(1-3)：(1-4)。

优选的，所述机械活化采用湿法球磨的形式进行，所述球磨转速为250-400r/min，球磨时间为36-50h。

优选的，活化后的铬铁废渣的粒径D50为0.1-1μm。

优选的，所述湿法球磨中物料、球磨子和水的质量比为1:(1.5-2):(0.6-1.2)；可以理解的，此处的物料指的是铬铁废渣。

优选的，所述球磨子采用直径为0.3-0.4mm的氧化锆球磨子和直径为0.8-1mm的氧化锆球磨子；