多孔材料组合物和多孔材料及其制备方法和应用技术

提供一种多孔材料组合物，其包括以下重量份数的各组分：水泥15

【技术实现步骤摘要】
多孔材料组合物和多孔材料及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于多孔材料领域，具体涉及多孔材料组合物和多孔材料及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]煤气化过程是原煤在气化炉中经过高温高压条件与气化剂进行气化反应后，将原煤中的大量有机物大部分转化成气体燃料的过程。煤中无机矿物质经过不同的物理化学转变伴随着煤中残留的碳颗粒形成的固态残渣即为煤气化渣。煤气化渣是煤与氧气或富氧空气发生不完全燃烧产生的，可以分为粗渣和细渣两类。粗渣粒径一般为4
‑
16目，细渣的粒径<200目。煤气化渣产量巨大，然而与煤矸石和粉煤灰相比，煤气化渣目前缺乏成熟的规模化消纳技术。煤气化粗渣可以制备多种建筑材料，包括混凝土、墙体材料及水泥等，但因其残炭与杂质含量高等特点，导致其在建筑材料中的掺量较低，并且还会造成严重的生态二次污染等问题，环境与经济效益较差。而煤气化细渣，由于其粒径小，含碳量高，且水分在60wt％左右，并伴随有部分游离水，固液分离能耗高，进一步加大了其综合利用的难度，因而，迫切需要开发一种煤气化细渣的高效、高值化、规模化利用方法，现有技术中缺少针对煤气化细渣制备具有介孔大孔多孔材料的综合利用方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术的第一个目的在于提供一种多孔材料组合物，该多孔材料组合物利用了煤气化细渣，且能够用于制备多孔材料；
[0004]本专利技术的第二个目的在于提供一种利用前述多孔材料组合物制得的多孔材料；
[0005]本专利技术的第三个目的在于提供一种前述多孔材料的制备方法；
[0006]本专利技术的第四个目的在于提供一种前述多孔材料的应用。
[0007]为实现本专利技术的第一个目的，采用以下的技术方案：
[0008]一种多孔材料组合物，包括以下重量份数的各组分：
[0009]水泥15
‑
60；比如17、20、22、25、27、30、35、40、47、53、55和57；
[0010]煤气化细渣40
‑
85；比如45、50、55、60、65、70、75、80和85；
[0011]增强颗粒0
‑
20；比如0、2、5、7、10、12、15和17；
[0012]辅助胶凝材料0
‑
10；比如0、1、2、3、4、5、6、7、8和9。
[0013]本专利技术的多孔材料组合物，利用了煤气化细渣、且能够用于制备具有多级孔结构、气孔率高、比表面积大、抗压强度高的多孔材料。
[0014]在一种实施方式中，所述煤气化细渣的中位粒径D50为20
‑
50μm，比如25μm、30μm、35μm、40μm和45μm。
[0015]在一种实施方式中，所述煤气化细渣的比表面积为50
‑
250m2/g，比如60m2/g、70m2/g、80m2/g、100m2/g、110m2/g、120m2/g、130m2/g、140m2/g、150m2/g、160m2/g、170m2/g、180m2/g、190m2/g、200m2/g、210m2/g、220 m2/g、230m2/g和240m2/g。
[0016]在一种实施方式中，所述煤气化细渣的平均孔径为2
‑
10nm，比如2.5nm、 3nm、3.5nm、4nm、4.5nm、5nm、5.5nm、6nm、6.5nm、7nm、7.5nm、 8nm、8.5nm、9nm和9.5nm。
[0017]在一种实施方式中，所述增强颗粒为煤气化粗渣、粉煤灰、煤矸石和炉底渣中的任意一种或多种的组合；和/或
[0018]所述辅助胶凝材料包括水玻璃和/或生石灰。
[0019]为实现本专利技术的第二个目的，提供一种利用前述多孔材料组合物制得的多孔材料。
[0020]所述多孔材料具有较高的气孔率和比表面积，具有介孔和大孔的多级孔结构，且抗压强度高。
[0021]在一种实施方式中，所述多孔材料包括相互连通的第一孔结构、第二孔结构和第三孔结构；
[0022]所述第一孔结构的孔径为2
‑
50nm，比如5nm、10nm、15nm、20nm、 25nm、30nm、35nm、40nm和45nm；
[0023]所述第二孔结构的孔径为2
‑
50nm，比如5nm、10nm、15nm、20nm、 25nm、30nm、35nm、40nm和45nm；
[0024]所述第三孔结构的孔径为50
‑
500nm，比如50nm、75nm、100nm、125 nm、150nm、175nm、200nm、225nm、250nm、275nm、300nm、325nm、 350nm、375nm、400nm、425nm、450nm和475nm。
[0025]在一种实施方式中，所述第一孔结构是纳米碳颗粒聚集形成的介孔结构；所述第二孔结构是蜂窝状多孔碳形成的介孔结构。
[0026]在一种实施方式中，所述第三孔结构是柱状水化硅酸钙和纳米碳颗粒交织的大孔结构。
[0027]本专利技术中，所述多孔材料中，煤气化细渣和水泥能够起到协同作用，形成特殊的三级孔结构，且能够利用其中的两种介孔结构在不降低抗压强度的条件下显著增加其比表面积和气孔率。
[0028]在一种实施方式中，所述多孔材料的气孔率为40
‑
57％，比如41％、42％、 43％、44％、45％、46％、47％、48％、49％、50％、51％、52％、53％、 54％、55％和56％；和/或
[0029]所述多孔材料的比表面积为30
‑
150m2/g，比如35m2/g、40m2/g、50m2/g、 60m2/g、70m2/g、80m2/g、90m2/g、100m2/g、110m2/g、120m2/g、130m2/g 和140m2/g；和/或
[0030]所述多孔材料的介孔孔体积为0.15
‑
0.8cm3g
‑1，比如0.2cm3g
‑1、0.25 cm3g
‑1、0.3cm3g
‑1、0.35cm3g
‑1、0.4cm3g
‑1、0.45cm3g
‑1、0.5cm3g
‑1、0.55cm3g
‑1、0.6cm3g
‑1、0.65cm3g
‑1、0.7cm3g
‑1、0.275cm3g
‑1；和/或
[0031]所述多孔材料的抗压强度为5
‑
35Mpa，比如10Mpa、15Mpa、20Mpa、 25Mpa和30Mpa。
[0032]在一种实施方式中，所述多孔材料的吸水率为13
‑
40wt％，比如15wt％、 20wt％、25wt％、30wt％和35wt％。
[0033]在一种实施方式中，所述多孔材料的介孔平均孔径为2
‑
15nm，比如3nm、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多孔材料组合物，其特征在于，所述多孔材料组合物包括以下重量份数的各组分：水泥15
‑
60；煤气化细渣40
‑
85；增强颗粒0
‑
20；辅助胶凝材料0
‑
10。2.根据权利要求1所述的多孔材料组合物，其特征在于，所述煤气化细渣的中位粒径D50为20
‑
50μm；优选地，所述煤气化细渣的比表面积为50
‑
250m2/g；优选地，所述煤气化细渣的平均孔径为2
‑
10nm。3.根据权利要求1或2所述的多孔材料组合物，其特征在于，所述增强颗粒为煤气化粗渣、粉煤灰、煤矸石和炉底渣中的任意一种或多种的组合；和/或所述辅助胶凝材料包括水玻璃和/或生石灰。4.一种利用权利要求1
‑
3中任一项所述的多孔材料组合物制得的多孔材料。5.根据权利要求4所述的多孔材料，其特征在于，所述多孔材料包括相互连通的第一孔结构、第二孔结构和第三孔结构；所述第一孔结构的孔径为2
‑
50nm；所述第二孔结构的孔径为2
‑
50nm；所述第三孔结构的孔径为50
‑
500nm。6.根据权利要求4或5所述的多孔材料，其特征在于，所述多孔材料的气孔率为40
‑
57％；和/或所述多孔材料的比表面积为30
‑
150m2/g；和/或所述多孔材料的介孔孔体积为0.15
‑
0.8cm3g
‑1；和/或所述多孔材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：马宁，董阳，卓锦德，
申请(专利权)人：北京低碳清洁能源研究院，
类型：发明
国别省市：