[发明专利]一种改性高炉渣及其应用

说明书

本发明公开了一种改性高炉渣及其应用，该改性高炉渣通过如下步骤制得：将高炉渣球磨、筛分后，按固液比0.05～0.15:1加至酸性溶液中，振荡、过滤、离心、烘干后制得改性高炉渣；其应用于稀土溶液中金属离子的吸附。本发明的改性高炉渣疏松多孔，不仅结构稳定性强，表面粗糙度大，比表面积大，重复使用能力强，且制备工艺简单，成本低廉，可操作性强；其应用于稀土溶液中金属离子的提取，以废治废，不仅拓宽了高炉渣的利用方式和途径，有效提高了高炉渣的利用率，同时提高了金属离子的回收和利用效率，且金属离子的吸附率能够达到74.34％。

技术领域

本发明属于高炉渣领域，尤其涉及一种改性高炉渣及其应用。

背景技术

高炉渣一直是钢铁工业固体废弃物再资源化综合利用的研究热点和难点。大量高炉渣的堆积既浪费场地也浪费人力物力，而且长期堆积的高炉渣经过雨水侵蚀会渗透出一些有害物质进入地下水污染水源，进而对人类和生态环境造成一定的危害。近年来，大量文献报道了高炉渣资源化综合利用的研究现状。例如高炉渣用于水泥、砖瓦和砌块的原料、混凝土的制造、人工地基、筑路材料、生产矿渣棉、浇注铸石制品、生产玻璃、生产石膏和废水处理。在这些高炉渣的综合利用中，高炉渣吸附剂由于其环境和经济的前景，如丰富的来源、可再生性，以及易于表面修饰，在吸附领域引起了人们相当大的研究兴趣。高炉渣是炼铁高炉排出的高温熔融状态的矿渣经水急骤冷却而得，由于液相粘度迅速加大，晶核来不及形成，不具备晶体成长的环境，从而形成疏松多孔、具有很高活性的粒化矿渣，对水中重金属离子的吸附有很好的效果。

稀土元素具有良好的电学、光学、声学、磁性和热性能，在军事、冶金、石油化工、玻璃、农业等领域具有重要应用。但是中国稀土产业由于粗糙的选矿、冶炼、萃取分离等矿物加工技术落后，每年都有大量含稀土废水直接排放到环境中。这不仅造成稀土资源的巨大浪费，而且对环境和人类生命有极大危害，因此对稀土元素的提取和回收很有必要。例如镧元素，主要用于制造制特种合金精密光学玻璃、高折射光学纤维板，适合做摄影机、照相机、显微镜镜头和高级光学仪器棱镜等。现有的镧元素分离的方法有化学沉淀法、溶剂萃取法、生物分离法、反渗透膜法、吸附法等。然而，现有的提镧技术存在很多不足，如化学沉淀法会产生泥污造成二次污染、萃取和生物分离法效率低、反渗透膜法处理量小成本高。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是提供一种具有稳定性强且比表面积大的改性高炉渣；

本发明的第二目的是提供该高炉渣的应用，其应用于稀土溶液中金属离子的提取，能够高效率、无污染的提取金属离子。

技术方案：本发明的改性高炉渣，通过如下步骤制得：将高炉渣球磨、筛分后，按固液比0.05～0.15:1加至酸性溶液中，振荡、过滤、离心、烘干后制得改性高炉渣。

本发明通过对高炉渣进行改性，从而能够有效提高稳定性和比表面积。优选的，酸性溶液可为盐酸溶液、硫酸溶液或者硝酸溶液，浓度可为1～5mol/L。

进一步说，改性过程中球磨、筛分是球磨5～30min后采用200～400目进行筛分。振荡是采用超声波振荡30～60min。烘干是在95～105℃条件下反应12～24h。

本发明的改性高炉渣应用于稀土溶液中金属离子的吸附。

本发明通过对高炉渣进行改性，废渣中的Ca(Ⅱ)能够较易地溶解到水中，形成无定形的CaCO₃，金属离子吸附在无定行的CaCO₃上，且晶体结构的(SiO₄)^4-进一步促使了离子交换和吸附作用，同时协同八面体形状的Al₂O₃，增大了比表面积和机械强度，提高了吸收金属离子的能力。

更进一步说，吸附包括如下步骤：按固液比0.001～0.008:1将改性高炉渣加入稀土溶液中，在25～65℃条件下反应0.5～24h，过滤即可。