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含钛型高炉渣是目前世界上较难利用的工业废弃物之一。虽然各国科学家仍在积极地研究废弃的含钛高炉渣的实用方法,但均未有显著的成果。高钛型高炉渣是我国攀钢出产的特殊废渣,几十年的研究虽然取得了很大的成绩,但由于多种原因,至今利用率仍然不高。因此,含钛高炉渣依旧大量堆积,既造成占用大量的耕地面积,严重的环境污染；又加重了企业的生产成本。钛矿渣中含有多种金属元素,尤其是其中的钛、硅、铝元素若能加以利用,不但能够缓解由于堆积而造成的环境污染问题,又能降低企业的生产成本。
本文研究了以攀钢公司废弃的含钛高炉渣为原料,探讨了制备含有钛、硅、铝三种元素的复合溶胶；研究了钛硅铝复合溶胶的光催化特性及在常压下制备气凝胶。本文采用了碱熔法是钛矿渣中的钛、硅、铝三种元素最大可能地转变为可溶性成分。本文研究了钛矿渣与碱(碳酸钠)的比例、煅烧时间、煅烧温度、溶剂水与共熔渣的质量比等对钛矿渣溶解性的影响。共熔渣溶解、过滤后,将滤液通过强酸型阳离子交换树脂,得到交换后的溶液即是胶体溶液。研究了离子交换速度对溶胶液体的表观颜色的影响,溶胶的黏度、粒径、ζata电位的变化,以及溶胶对甲基橙、亚甲基蓝、品红三种有机物光催化降解随pH值、降解时间、有机物初始浓度的变化规律。同时,对制备凝胶和自清洁玻璃进行了研究。在制备凝胶的过程中研究了溶胶的胶凝化时间、老化改性、凝胶的干燥温度、干燥时间等对凝胶性能的影响,采用X射线衍射仪、扫描电镜、傅立叶红外光谱仪等手段对凝胶进行了表征,研究了凝胶对有机物的光催化降解性能随pH值、降解时间、有机物的初始浓度、凝胶加入量、凝胶煅烧温度的变化规律。在制备自清洁玻璃的过程采用浸渍-提拉法将溶胶附在玻璃上,研究了涂膜后玻璃透光率的变化。
实验结果表明:以钛矿渣为原料,制备 TiO2-SiO2-Al2O3具有光催化降解效应的溶胶、凝胶及自清洁玻璃的方法是可行的。钛矿渣的煅烧制度为碱与钛矿渣的质量比为0.96,煅烧温度为1100℃,煅烧时间为120min；在浸出时共熔渣的粉末细度为25μm,浸出液水与共熔渣的质量比为10:1,在室温条件下搅拌120min,离子交换速度为2s/d可得到无色透明的溶胶。溶胶粘度随着pH值的增加而增加,溶胶粒子的粒径在酸性条件下随pH值的增大而增大。溶胶在pH值为2.0,甲基橙溶液的初始浓度为10mg/L,光照时间为80min时,溶胶对甲基橙的降解效率可达到98.4％。在凝胶老化处理的过程中,老化温度为40℃,调节溶胶的pH值在2.5-3.0之间使之成为凝胶,凝胶的干燥温度为120℃,干燥时间为48h,最终可得到比表面积达250m2/g,平均孔径为12nm的凝胶。