1.本發(fā)明涉及非金屬材料技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種高鈦高爐渣非金屬磨料及其制備方法。

背景技術(shù)：

2.鈦是非常寶貴的資源，因此，較多的技術(shù)集中在對高鈦高爐渣中鈦的提取、回收方面的開發(fā)和利用。一般采用物理

?

化學方法使鈦元素富集在某一礦相(主要為鈣鈦礦)，后通過選

?

冶結(jié)合的技術(shù)方案，但現(xiàn)有技術(shù)均存在技術(shù)難度高，工藝復(fù)雜，且會產(chǎn)生嚴重的二次污染，較高的鈦含量加速了晶體礦物的成核與析出，致使玻璃體含量大幅度下降，且鈦分散在鈣鈦礦、透輝石、尖晶石等多種礦物相中，含鈦礦物相晶的平均粒徑5μm～15μm，晶體呈相互嵌布的十字晶或樹枝晶。鈣鈦礦型復(fù)合氧化物abo3是一種具有獨特物理性質(zhì)和化學性質(zhì)的新型無機非金屬材料，a位一般是稀土或堿土元素離子，b位為過渡元素離子(如mn、co、fe等)，標準鈣鈦礦中a或b位被其它金屬離子取代或部分取代后可合成各種復(fù)合氧化物，形成陰離子缺陷或不同價態(tài)的b位離子，是一類性能優(yōu)異、用途廣泛的新型功能材料。高鈦型粒化高爐礦渣(以下簡稱高鈦高爐渣)綜合利用難度較大，主要歸因于其特殊的組成和結(jié)構(gòu)。現(xiàn)階段而言，高鈦高爐渣的非提鈦利用途徑是迅速消納存量，化解新增產(chǎn)量，并解決堆場占用大量土地和環(huán)境污染等問題的必然選擇，不僅可以實現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，而且技術(shù)門檻不高，投資小，無二次污染風險等，是從根本上解決高鈦高爐渣綜合利用有效的途徑。關(guān)于高鈦高爐渣非提鈦的利用主要包括制備混凝土材料，釉面磚、陶瓷磚和地磚、新型墻體材料、微晶玻璃等幾個方面。建筑材料領(lǐng)域，特別是混凝土材料方向，是高鈦高爐渣非提鈦應(yīng)用的一個重要途徑，但活性普遍不高是高鈦高爐渣突出的技術(shù)難題，為解決這一問題，中國專利《高鈦型高爐渣復(fù)合摻合料微粉及其制備方法》(申請?zhí)枺篶n201811582851.6)提供了一種高鈦型高爐渣復(fù)合摻合料微粉，該發(fā)明為化解存量渣提供了一條思路，但其涉及的主要原料，如高鈦高爐渣、鋼渣和石灰石均為非活性填料，限制了其在混凝土中的用量，同時，給出的技術(shù)方案中，高鈦高爐渣消耗量不高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明的目的在于提供一種高鈦高爐礦渣磨料及其制備方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

4.為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案一種高鈦高爐渣非金屬磨料，按其質(zhì)量百分比計為：二氧化鈦含量15％～25％，氧化鈣含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，三氧化二鋁5％～25％，氧化錳5％～25％，三氧化二鐵5％～25％，以及堿金屬氧化物5％～25％。

5.一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，包括以下步驟：

6.s1、收集高爐廢渣，并將集高爐廢渣倒至冷卻渣池中；

7.s2、將s1收集到冷卻渣池中的高爐廢渣進行運行水冷

?

空冷脈沖冷卻制度，得到冷

卻后的高爐廢渣；

8.s3、將s2得到的冷卻后的高爐廢渣通過磨料系統(tǒng)進行破碎制砂，得到高鈦高爐渣非金屬磨料。

9.作為優(yōu)選，所述s2中的水冷

?

空冷脈沖冷卻制度是將高爐廢渣先空冷10～25min，然后啟動打水系統(tǒng)，對高爐廢渣進行打水20～30min，并循環(huán)操作4～12h。

10.作為優(yōu)選，所述水冷

?

空冷脈沖冷卻制度中的水渣比為0.8～1.8。

11.作為優(yōu)選，所述s3中的磨料系統(tǒng)包括兩級破碎機構(gòu)和制砂機構(gòu)。

12.作為優(yōu)選，每級所述破碎機構(gòu)包括一個顎式破碎機、一套磁選和一套直線篩。

13.作為優(yōu)選，所述s3中得到的高鈦高爐渣非金屬磨料的表觀密度為3.8～4.8kg/m3，莫氏硬度為5.8～7.0。

14.作為優(yōu)選，所述s3中得到的高鈦高爐渣非金屬磨料的礦物成分按其質(zhì)量百分比計為：鈣鈦礦35％～45％，鈦鐵礦10％～15％，鈦透輝石5％～15％，尖晶石25％～15％，余量為鈣鈦礦類固溶體和玻璃體。

15.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

16.1.結(jié)合熔渣冷卻速率對熔渣礦相析出和轉(zhuǎn)變的影響規(guī)律，通過精準有效的控制熔渣冷卻過程，實現(xiàn)了熔渣礦物相組成和比例可控析出與長大，提高了高硬度礦物含量，進一步，采用合理的破碎、篩分和整形措施，提升了高鈦高爐渣的整體物理性能，最終得到多菱角、硬度高和耐磨的非金屬磨料；

17.2.通過水冷

?

空冷脈沖式冷卻工藝，優(yōu)化了水冷

?

空冷時間、用水量和冷卻時間等關(guān)鍵工藝參數(shù)，實現(xiàn)了冷卻過程的智能控制，滿足定量、定時和可控的操作要求，提升了熔渣冷卻制度的可控性，提高了熔體熱傳導的均勻性，為熔渣的礦相析出和轉(zhuǎn)變提供了可控的物理化學環(huán)境，實現(xiàn)了高鈦高爐渣的高附加值應(yīng)用，所得產(chǎn)品具有硬度高、循環(huán)利用率高、作業(yè)時揚塵中的游離結(jié)晶硅含量低等優(yōu)點，特別適合船舶制造、修理、鋼結(jié)構(gòu)等除銹使用，尤其適合需要循環(huán)利用次數(shù)高的場合使用。

具體實施方式

18.本發(fā)明提供一種技術(shù)方案：

19.一種高鈦高爐渣非金屬磨料，按其質(zhì)量百分比計為：二氧化鈦含量15％～25％，氧化鈣含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，三氧化二鋁5％～25％，氧化錳5％～25％，三氧化二鐵5％～25％，以及堿金屬氧化物5％～25％。

20.一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，包括以下步驟：

21.s1、收集高爐廢渣，并將集高爐廢渣倒至冷卻渣池中；

22.s2、將s1收集到冷卻渣池中的高爐廢渣進行運行水冷

?

空冷脈沖冷卻制度，得到冷卻后的高爐廢渣；

23.s3、將s2得到的冷卻后的高爐廢渣通過磨料系統(tǒng)進行破碎制砂，得到高鈦高爐渣非金屬磨料。

24.其中，所述s2中的水冷

?

空冷脈沖冷卻制度是將高爐廢渣先空冷10～25min，然后啟動打水系統(tǒng)，對高爐廢渣進行打水20～30min，并循環(huán)操作4～12h。

25.其中，所述水冷

?

空冷脈沖冷卻制度中的水渣比為0.8～1.8。

26.其中，所述s3中的磨料系統(tǒng)包括兩級破碎機構(gòu)和制砂機構(gòu)。

27.其中，每級所述破碎機構(gòu)包括一個顎式破碎機、一套磁選和一套直線篩。

28.其中，所述s3中得到的高鈦高爐礦渣磨料的表觀密度為3.8～4.8kg/m3，莫氏硬度5.8～7.0。

29.其中，所述s3中得到的高鈦高爐礦渣磨料的主要礦物組成及其含量為：鈣鈦礦35％～45％，鈦鐵礦10％～15％，鈦透輝石5％～15％，尖晶石25％～15％，余量為鈣鈦礦類固溶體和少量玻璃體。

30.實施例1、一種高鈦高爐渣非金屬磨料，按其質(zhì)量百分比計為：二氧化鈦含量20％，氧化鈣含量30％，二氧化硅含量20％，三氧化二鋁10％，氧化錳5％，三氧化二鐵5％，以及堿金屬氧化物10％。

[0031][0032]

一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，包括以下步驟：

[0033]

s1、收集高爐廢渣300t，并將300t高爐廢渣倒至冷卻渣池中；

[0034]

s2、將s1收集到冷卻渣池中的300t高爐廢渣進行運行水冷

?

空冷脈沖冷卻制度，以30min為一循環(huán)過程，先自然冷卻10min，然后再打水冷卻20min，并持續(xù)循環(huán)4小時，打水冷卻用水量與高爐廢渣比值約為：1.5，得到冷卻后的高爐廢渣；

[0035]

s3、將s2得到的冷卻后的高爐廢渣通過磨料系統(tǒng)中的破碎機構(gòu)和制砂機構(gòu)進行破碎制砂，其中破碎機構(gòu)分為兩級，每級由一個顎式破碎機、一套磁選、一套直線篩組成，磨料完畢后得到1.0mm高鈦高爐渣非金屬磨料，結(jié)果見表1。

[0036]

實施例2、一種高鈦高爐渣非金屬磨料，按其質(zhì)量百分比計為：二氧化鈦含量15％，氧化鈣含量25％，二氧化硅含量20％，三氧化二鋁15％，氧化錳10％，三氧化二鐵10％，以及堿金屬氧化物5％。

[0037][0038]

一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，包括以下步驟：

[0039]

s1、收集高爐廢渣450t，并將450t高爐廢渣倒至冷卻渣池中；

[0040]

s2、將s1收集到冷卻渣池中的450t高爐廢渣進行運行水冷

?

空冷脈沖冷卻制度，以

30min為一循環(huán)過程，先自然冷卻10min，然后再打水冷卻20min，并持續(xù)循環(huán)8小時，打水冷卻用水量與高爐廢渣比值約為：1.8，得到冷卻后的高爐廢渣；

[0041]

s3、將s2得到的冷卻后的高爐廢渣通過磨料系統(tǒng)中的破碎機構(gòu)和制砂機構(gòu)進行破碎制砂，其中破碎機構(gòu)分為兩級，每級由一個顎式破碎機、一套磁選、一套直線篩組成，磨料完畢后得到1.2mm高鈦高爐渣非金屬磨料，結(jié)果見表1。

[0042]

實施例3、一種高鈦高爐渣非金屬磨料，按其質(zhì)量百分比計為：二氧化鈦含量20％，氧化鈣含量25％，二氧化硅含量20％，三氧化二鋁10％，氧化錳10％，三氧化二鐵10％，以及堿金屬氧化物5％。

[0043][0044]

一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，包括以下步驟：

[0045]

s1、收集高爐廢渣650t，并將650t高爐廢渣倒至冷卻渣池中；

[0046]

s2、將s1收集到冷卻渣池中的650t高爐廢渣進行運行水冷

?

空冷脈沖冷卻制度，以30min為一循環(huán)過程，先自然冷卻10min，然后再打水冷卻20min，并持續(xù)循環(huán)10小時，打水冷卻用水量與高爐廢渣比值約為：1.9，得到冷卻后的高爐廢渣；

[0047]

s3、將s2得到的冷卻后的高爐廢渣通過磨料系統(tǒng)中的破碎機構(gòu)和制砂機構(gòu)進行破碎制砂，其中破碎機構(gòu)分為兩級，每級由一個顎式破碎機、一套磁選、一套直線篩組成，磨料完畢后得到1.5mm高鈦高爐渣非金屬磨料，結(jié)果見表1。

[0048]

實施例4、一種高鈦高爐渣非金屬磨料，按其質(zhì)量百分比計為：二氧化鈦含量25％，氧化鈣含量30％，二氧化硅含量25％，三氧化二鋁5％，氧化錳5％，三氧化二鐵5％，以及堿金屬氧化物5％。

[0049][0050]

一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，包括以下步驟：

[0051]

s1、收集高爐廢渣150t，并將150t高爐廢渣倒至冷卻渣池中；

[0052]

s2、將s1收集到冷卻渣池中的150t高爐廢渣進行運行水冷

?

空冷脈沖冷卻制度，以30min為一循環(huán)過程，先自然冷卻10min，然后再打水冷卻20min，并持續(xù)循環(huán)3小時，打水冷卻用水量與高爐廢渣比值約為：1.9，得到冷卻后的高爐廢渣；

[0053]

s3、將s2得到的冷卻后的高爐廢渣通過磨料系統(tǒng)中的破碎機構(gòu)和制砂機構(gòu)進行破碎制砂，其中破碎機構(gòu)分為兩級，每級由一個顎式破碎機、一套磁選、一套直線篩組成，磨料完畢后得到0.8mm高鈦高爐渣非金屬磨料，結(jié)果見表1。

[0054]

表1各實施例高鈦高爐渣非金屬磨料檢測表

[0055][0056]

該非金屬磨料以高鈦高爐渣為主要原料，生產(chǎn)工藝簡單，無二次污染，實現(xiàn)了高鈦高爐渣的高附加值應(yīng)用，所得產(chǎn)品具有硬度高、循環(huán)利用率高、作業(yè)時揚塵中的游離結(jié)晶硅含量低等優(yōu)點，特別適合船舶制造、修理、鋼結(jié)構(gòu)等除銹使用，尤其適合需要循環(huán)利用次數(shù)高的場合使用。

[0057]

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“設(shè)置”、“連接”、“固定”、“旋接”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內(nèi)部的連通或兩個元件的相互作用關(guān)系，除非另有明確的限定，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

[0058]

盡管已經(jīng)示出和描述了本發(fā)明的實施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以理解在不脫離本發(fā)明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求及其等同物限定。技術(shù)特征：

1.一種高鈦高爐渣非金屬磨料，其特征在于，按其質(zhì)量百分比計為：二氧化鈦含量15％～25％，氧化鈣含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，三氧化二鋁5％～25％，氧化錳5％～25％，三氧化二鐵5％～25％，以及堿金屬氧化物5％～25％。2.一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：s1、收集高爐廢渣，并將集高爐廢渣倒至冷卻渣池中；s2、將s1收集到冷卻渣池中的高爐渣進行運行水冷

?

空冷脈沖冷卻制度，得到冷卻后的高爐渣；s3、將s2得到的冷卻后的高爐渣通過磨料系統(tǒng)進行破碎制砂，得到高鈦高爐渣非金屬磨料。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，其特征在于，所述s2中的水冷

?

空冷脈沖冷卻制度是將高爐廢渣先空冷10～25min，然后啟動打水系統(tǒng)，對高爐廢渣進行打水20～30min，并循環(huán)操作4～12h。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，其特征在于，所述水冷

?

空冷脈沖冷卻制度中的水渣比為0.8～1.8。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，其特征在于，所述s3中的磨料系統(tǒng)包括兩級破碎機構(gòu)和制砂機構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，其特征在于，每級所述破碎機構(gòu)包括一個顎式破碎機、一套磁選和一套直線篩。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，其特征在于，所述s3中得到的高鈦高爐渣非金屬磨料的表觀密度為3.8～4.8kg/m3，莫氏硬度為5.8～7.0。8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種高鈦高爐渣非金屬磨料的制備方法，其特征在于，所述s3中得到的高鈦高爐渣非金屬磨料的礦物成分按其質(zhì)量百分比計為：鈣鈦礦35％～45％，鈦鐵礦10％～15％，鈦透輝石5％～15％，尖晶石25％～15％，余量為鈣鈦礦類固溶體和玻璃體。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種高鈦高爐渣非金屬磨料及其制備方法，所述的一種高鈦高爐渣非金屬磨料，按其質(zhì)量百分比計為：二氧化鈦含量15％～25％，氧化鈣含量25％～35％，二氧化硅含量20％～25％，三氧化二鋁5％～25％，氧化錳5％～25％，三氧化二鐵5％～25％，以及堿金屬氧化物5％～25％，本發(fā)明的有益效果是：該非金屬磨料以高鈦高爐渣為主要原料，生產(chǎn)工藝簡單，無二次污染，結(jié)合熔渣冷卻速率對熔渣礦相析出和轉(zhuǎn)變的影響規(guī)律，通過精準有效的控制熔渣冷卻過程，實現(xiàn)了熔渣礦物相組成和比例可控析出與長大，所得產(chǎn)品具有硬度高、循環(huán)利用率高、作業(yè)時揚塵中的游離結(jié)晶硅含量低等優(yōu)點，特別適合船舶制造、修理、鋼結(jié)構(gòu)等除銹使用，尤其適合需要循環(huán)利用次數(shù)高的場合使用。要循環(huán)利用次數(shù)高的場合使用。

技術(shù)研發(fā)人員：?(74)專利代理機構(gòu)

受保護的技術(shù)使用者：成渝釩鈦科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.03.31

技術(shù)公布日：2021/6/28