專利名稱：一種利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鎂劑脫硫廢渣回收利用領(lǐng)域和阻燃塑料制備領(lǐng)域，涉及一種利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法。
背景技術(shù)：
鎂劑脫硫廢渣來自燃煤電廠煙氣脫硫副產(chǎn)物，主要成分為硅藻土 (二氧化硅)、過量氧化鎂、氫氧化鎂、硫酸鎂、亞硫酸鎂、氧化鈣、三氧化二鋁等。目前，鎂劑脫硫廢渣處理有三種方向⑴副產(chǎn)品完全再生并生產(chǎn)硫酸，但煅燒工藝較復(fù)雜，總體運行費用高；⑵將亞硫酸鎂為主要脫硫的副產(chǎn)品直接用于肥料，但鎂含量低、產(chǎn)品附加值較低；⑶直接外排鎂鹽會導(dǎo)致污染，不符合國家清潔生產(chǎn)和循環(huán)經(jīng)濟的要求。因此，如何有效利用氧化鎂煙氣脫硫副產(chǎn)物并獲得較高的社會效益和經(jīng)濟效益是亟待解決的問題。鎂劑脫硫廢渣組成、結(jié)構(gòu)類似于水滑石和類水滑石，而現(xiàn)有技術(shù)中，水滑石和類水滑石的主要用途有⑴塑料、橡膠、化纖等高分子材料的阻燃、穩(wěn)定、絕緣、著色、抗紫外線等多功能填充改進劑。例如，目前全球阻燃劑總消耗量已超過100萬噸，其中國外無機阻燃劑已達53萬噸。國內(nèi)無鹵阻燃劑主要用于汽車、涂料、電纜行業(yè)、家用電器、塑料、橡膠制品等，發(fā)展?jié)摿薮?。鎂鋁水滑石用作PVC無毒穩(wěn)定劑替代鉛類穩(wěn)定劑需求量日益增長，特別是歐盟第2002/95/EC號指令中禁止在電子設(shè)備使用某些有害物質(zhì)，直接影響我國1500億人民幣電子設(shè)備的出口，已引起國家有關(guān)部門的高度重視。盡早實現(xiàn)環(huán)境友善的鎂基無機粉體及無鹵材料的規(guī)模生產(chǎn)是解決這一問題的有效途徑； 染料、涂料、油漆、油墨、化妝品日用化工原材料；⑶染織物廢水處理劑、放射性廢水處理劑、污染凈化絮凝劑等。'4.丨化工催化劑載體和芳構(gòu)化催化劑； 多種材料的改進劑和中間體等。但是，由于鎂劑脫硫廢渣含水30%以上，其中含有的氫氧化鎂、亞硫酸鎂、硫酸鎂、 氧化鎂等化合物存在含量低、化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、易吸潮等問題，無法直接將鎂劑脫硫廢渣用來制備阻燃塑料。因此，目前未見采用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法。為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法，包括以下步驟
(1)該步驟中以硼砂的物質(zhì)的量為1計量基準份，將Γ7份氫氧化鈉Na0H、2、份碳酸鈉、4(Γ60份氫氧化鋁和含30 200份鎂元素的鎂劑脫硫廢渣加入到500(Γ10000份水中， 調(diào)節(jié)溶液PH值為11 12，攪拌加熱至80 90°C保溫反應(yīng)3 4h，制備得到懸濁液A ；向懸濁液A中加入3 6份硫酸鋅、1 3份硼砂，調(diào)節(jié)pH值為8 9，70 80°C下保溫反應(yīng) 1 2h，得到懸濁液B ；(2)過濾懸濁液B取固相，然后水洗、烘干，得到處理后的鎂劑脫硫廢渣C；
(3)按照以下質(zhì)量配比混合各物料，處理后的鎂劑脫硫廢渣C聚氯乙烯穩(wěn)定劑 阻燃增塑劑的質(zhì)量比為40 60 50 2 2. 8 :4. 4 8. 1 ；在115 125°C下塑化7 8min，得到混合物D ；將混合物D用擠出機在168 192°C下擠壓成型得到阻燃塑料。上述技術(shù)方案中，步驟(1)中，調(diào)節(jié)溶液PH值為11 12時使用的試劑為質(zhì)量百分數(shù)5 15%的氫氧化鈉水溶液；調(diào)節(jié)pH值為8 9時使用的試劑為質(zhì)量百分數(shù)5 15% 的硫酸水溶液。上述技術(shù)方案中，步驟(3)中，所述阻燃增塑劑選自氯化聚乙烯、石蠟、硬脂酸或鄰苯二甲酸二丁酯中的一種以上的混合物；優(yōu)選的技術(shù)方案中，所述阻燃增塑劑為氯化聚乙烯、石蠟、硬脂酸和鄰苯二甲酸二丁酯的混合物，其中氯化聚乙烯、石蠟、硬脂酸和鄰苯二甲酸二丁酯的質(zhì)量比為3 6 0.5 0.7 0.4 0.7 0. 5 0. 7。上述技術(shù)方案中，步驟(3)中，所述穩(wěn)定劑選自三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、 硬脂酸鉛、2-乙基乙酸鉛、水楊酸鉛、三鹽基硬脂酸鉛、二鹽基鄰苯二甲酸鉛、三鹽基馬來酸鉛、硬脂酸鋇、丹桂酸鋇、蓖麻酸鋇、硬脂酸鎘、蓖麻酸鎘、硬脂酸鈣、蓖麻酸鈣、硬脂酸鋅或硬脂酸鎂。由于上述技術(shù)方案運用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點
1.由于本發(fā)明采用清潔合成路線對鎂劑脫硫廢渣進行改性，反應(yīng)后濾液可全部回收利用，無廢水、廢渣排放，是環(huán)境友好生產(chǎn)工藝；而傳統(tǒng)的類水滑石合成路線在反應(yīng)中消耗大量的NaOH并生成低價值的NaCl、NaNO3或Na2SO4而大量排出，一方面成本相對較高，另一方面造成環(huán)境污染。2.本發(fā)明利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃抑煙劑，具有較高附加值，原料成本大大低于市場上同類產(chǎn)品，具有良好的市場競爭能力和社會、生態(tài)環(huán)境效益。


圖1為實施例中制備改性鎂劑脫硫廢渣的流程示意圖； 圖2為實施例一中鎂劑脫硫廢渣的元素分析圖3為實施例一所得改性鎂劑脫硫廢渣的元素分析圖； 圖4為實施例一所得改性鎂劑脫硫廢渣與鎂劑脫硫廢渣的XRD圖譜。圖5為實施例中PVC添加改性鎂劑脫硫廢渣前后燃燒產(chǎn)煙情況對比。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述 實施例一參見附圖1所示步驟制備類水滑石
(1)首先對鎂劑脫硫廢渣進行改性，將0.6kg (15mol) Na0H、0· 6kg (5. 7moDNa2CO3, 12kg Al (OH)3和100kg含有195 mol鎂元素的鎂劑脫硫廢渣(其元素分析圖參見圖2，XRD 圖見圖4)加入到500kg (27777mol)水中，用10% NaOH溶液調(diào)節(jié)溶液pH值為12，攪拌加熱至85°C保溫反應(yīng)4h，制備得到懸濁液A ；
(2)向懸濁液A 中加入 3. 8kg (13. 2mol) ZnSO4 · 7Η20、0· 5 kg (1. 3mol)硼砂，用 10% H2SO4溶液調(diào)節(jié)pH值為8，70°C下保溫反應(yīng)2h，得到懸濁液B ；(3)將懸濁液B過濾、水洗、105°C烘干6h，得到處理后的鎂劑脫硫廢渣C 83.7kg (其元素分析圖參見圖3，XRD圖見圖4)，產(chǎn)品總收率96. 7%。(4)在120°C，按照以下質(zhì)量配比混合各物料C，50kg ；PVC,50kg ；氯化聚乙烯， 2. 5kg ；石蠟，0. 6kg ；穩(wěn)定劑(等質(zhì)量的三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、硬脂酸鉛)，2. 2kg ； 硬脂酸，0.6 kg ；鄰苯二甲酸二丁酯，0.6 kg;塑化7 8min，得到混合物D。(5)將D用錐形雙螺桿塑料擠出機在168 192°C下擠出塑料制品E。比較鎂劑脫硫廢渣(圖2)和改性鎂劑脫硫廢渣C (圖3)的元素分析可知，改性鎂劑脫硫廢渣中鋁含量明顯高于鎂劑脫硫廢渣。原子吸收檢測表明，廢渣中Mg、ai元素含量分別為34. 59mg/g和0. 2%ig/g，廢液中Mg,Zn元素含量分別為69. 63,0. 2117mg/L,改性鎂劑脫硫廢渣中Mg、Zn、!^元素含量分別為80. 42,11. 79,4. 98mg/g。以上分析說明鎂劑脫硫廢渣改性成功。比較鎂劑脫硫廢渣和改性鎂劑脫硫廢渣C的XRD譜(圖4)可知，鎂劑脫硫廢渣的特征衍射峰為 2 θ =14. 02°，18. 35°, 24. 27°，32. 70°，38. 04°，42. 95°，53. 88° 等，但這些衍射峰的強度在改性鎂劑脫硫廢渣中減弱或消失，在21. 93°, 26. 66。，35. 88°,46. 02°和53. 88°等處出現(xiàn)了類水滑石003，006，111，009，012，015，018，110和113晶面的特征衍射峰，與文獻報道一致，證實改性成功(參見王軍鋒，李子榮，郭雨.Mg/Al型水滑石及其焙燒產(chǎn)物對水溶液中Cl_的吸附.西安工程大學(xué)學(xué)報，2008，22 (2) :171-173;閆春燕，伊文濤，馬培華， 李法強.Mg/Al型水滑石吸附硼的實驗研究.離子交換與吸附，2009，25 (3) 233140)。實施例二 參見附圖1所示制備類水滑石
(1)將0. 6kg NaOH,0. 8kg Na2C03、12kg Al (OH) 3 和 100kg 鎂劑脫硫廢渣加入到 500kg 實施例一產(chǎn)生的廢液中，調(diào)節(jié)溶液PH值為12，攪拌加熱至90°C保溫反應(yīng)3h，制備得到懸濁液A ；
(2)向懸濁液A中加入3.8kg ZnSO4 ·7Η20、0· 5 kg硼砂，調(diào)節(jié)ρΗ值為9，60°C下保溫反應(yīng)2h，得到懸濁液B ；
(3)將懸濁液B過濾、水洗、105°C烘干5h，得到處理后的鎂劑脫硫廢渣C79Jkg，產(chǎn)品總收率94. 2%ο(4)在120°C下，按照以下質(zhì)量配比混合各物料處理后的鎂劑脫硫廢渣C 45kg ； PVC50kg ；氯化聚乙烯2. 5kg ；石蠟0. 6kg ；穩(wěn)定劑三鹽基硫酸鉛2. 2kg ；硬脂酸0. 6 kg ；鄰苯二甲酸二丁酯0. 6 kg ；塑化7 8min，得到混合物D。(5)將混合物D用錐形雙螺桿塑料擠出機在168 192°C下擠出塑料制品E。實施例三，實施例一所得改性鎂劑脫硫廢渣作為阻燃抑煙劑的燃燒試驗。改性鎂劑脫硫廢渣作為阻燃抑煙劑的燃燒試驗，包括以下步驟
從未添加和添加改性鎂劑脫硫廢渣制備的PVC塑料制品上切下一段塑料，修剪成 3 X 1 X 5cm樣條，置于酒精燈上燃燒，觀察材料的阻燃抑煙情況。比較PVC添加改性鎂劑脫硫廢渣前后燃燒產(chǎn)煙情況(圖5)可知，添加改性鎂劑脫硫廢渣的PVC點燃后離開火源立即熄滅，燃燒中產(chǎn)煙量少(右圖);而未添加改性鎂劑脫硫廢渣的PVC點燃后離開火源繼續(xù)燃燒，產(chǎn)煙量大(左圖)。這說明改性鎂劑脫硫廢渣對PVC具有良好的阻燃抑煙效果。
權(quán)利要求
1.一種利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法，其特征在于，包括以下步驟(1)該步驟中以硼砂的物質(zhì)的量為1計量基準份，將4 7份氫氧化鈉、2 4份碳酸鈉 Na2CO3>40 60份氫氧化鋁和含30 200份鎂元素的鎂劑脫硫廢渣加入到5000 10000 份水中，調(diào)節(jié)溶液PH值為11 12，攪拌加熱至80 90°C保溫反應(yīng)3 4h，制備得到懸濁液A ；向懸濁液A中加入3 6份硫酸鋅、1 3份硼砂，調(diào)節(jié)pH值為8 9，70 80°C下保溫反應(yīng)1 濁，得到懸濁液B ；(2)過濾懸濁液B取固相，然后水洗、烘干，得到處理后的鎂劑脫硫廢渣C；(3)按照以下質(zhì)量配比混合各物料，處理后的鎂劑脫硫廢渣C聚氯乙烯穩(wěn)定劑 阻燃增塑劑的質(zhì)量比為40 60 50 2 2. 8 :4. 4 8. 1 ；在115 125°C下塑化7 8min，得到混合物D ；將混合物D用擠出機在168 192°C下擠壓成型得到阻燃塑料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法，其特征在于，步驟⑴ 中，調(diào)節(jié)溶液PH值為11 12時使用的試劑為質(zhì)量百分數(shù)5 15%的氫氧化鈉水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法，其特征在于，步驟⑴ 中，調(diào)節(jié)PH值為8 9時使用的試劑為質(zhì)量百分數(shù)5 15%的硫酸水溶液。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法，其特征在于，步驟(3) 中，所述阻燃增塑劑選自氯化聚乙烯、石蠟、硬脂酸或鄰苯二甲酸二丁酯中的一種以上的混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法，其特征在于，步驟 (3)中，所述阻燃增塑劑為氯化聚乙烯、石蠟、硬脂酸和鄰苯二甲酸二丁酯的混合物，其中氯化聚乙烯、石蠟、硬脂酸和鄰苯二甲酸二丁酯的質(zhì)量比為3 6 0.5 0.7 0.4 0. 7 0. 5 0. 7。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法，其特征在于，步驟(3) 中，所述穩(wěn)定劑選自三鹽基硫酸鉛、二鹽基亞磷酸鉛、硬脂酸鉛、2-乙基乙酸鉛、水楊酸鉛、 三鹽基硬脂酸鉛、二鹽基鄰苯二甲酸鉛、三鹽基馬來酸鉛、硬脂酸鋇、丹桂酸鋇、蓖麻酸鋇、 硬脂酸鎘、蓖麻酸鎘、硬脂酸鈣、蓖麻酸鈣、硬脂酸鋅或硬脂酸鎂。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃塑料的方法，包括以下步驟(1)該步驟中以硼砂的物質(zhì)的量為1計量基準份，將4~7份氫氧化鈉、2~4份碳酸鈉、40~60份氫氧化鋁和含30～200份鎂元素的鎂劑脫硫廢渣加入到水中，調(diào)節(jié)溶液pH值為11～12，攪拌加熱制備得到懸濁液A；向懸濁液A中加入3～6份硫酸鋅、1～3份硼砂，調(diào)節(jié)pH值為8～9，70～80℃下保溫反應(yīng)得到懸濁液B；(2)過濾懸濁液B取固相，然后水洗、烘干，得到處理后的鎂劑脫硫廢渣C；(3)采用處理后的鎂劑脫硫廢渣C作為添加劑制備聚氯乙烯塑料。本發(fā)明利用鎂劑脫硫廢渣制備阻燃抑煙劑，具有較高附加值，原料成本大大低于市場上同類產(chǎn)品，具有良好的市場競爭能力和社會、生態(tài)環(huán)境效益。
文檔編號C08L27/06GK102391590SQ201110192858
公開日2012年3月28日 申請日期2011年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月11日
發(fā)明者曹建華, 江建軍, 湯濤, 董延茂, 趙丹, 鄒建, 郭葉書 申請人:南通醋酸纖維有限公司, 蘇州科技學(xué)院