取向硅鋼氧化鎂廢棄物制造超高分子塑料添加劑的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種取向硅鋼氧化鎂廢棄物制備超高分子塑料添加劑的方法，其包括以下步驟：(1)以取向硅鋼氧化鎂廢棄物為原材料，通過(guò)高溫煅燒，去除碳，得到活化廢棄物；(2)將步驟(1)得到的活化廢棄物進(jìn)行球磨包覆，得到包覆物；(3)將步驟(2)得到的包覆物過(guò)篩，得到超高分子塑料添加劑。本發(fā)明通過(guò)將取向硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中的氧化鎂廢棄物進(jìn)行處理后制造出粗制氧化鎂，用作超高分子材料的添加劑，一方面可以作為顆粒物添加劑增強(qiáng)高分子材料的力學(xué)性能，還可作為阻燃劑提高高分子材料的阻燃性能；另一方面實(shí)現(xiàn)變廢為寶，降低了取向硅鋼的生產(chǎn)成本，同時(shí)提高了廢棄物資源化的回收利用率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
取向硅鋼氧化鎂廢棄物制造超高分子塑料添加劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域
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[0001]本發(fā)明涉及超高分子塑料添加劑的制造方法，特別是涉及一種利用生產(chǎn)取向硅鋼產(chǎn)生的氧化鎂廢棄物制造超高分子塑料添加劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在取向硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中，當(dāng)硅鋼乳制到成品厚度后，必須進(jìn)行脫碳和高溫退火處理。在進(jìn)行高溫退火前需在帶鋼表面涂覆一定量的氧化鎂漿液，高溫退火時(shí)，帶鋼表面涂覆的氧化鎂和脫碳退火時(shí)帶鋼表面生成的氧化膜在IlOOcC時(shí)將發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(2Mg0+Si02 =Mg2S14),形成硅酸鎂玻璃膜，即常說(shuō)的硅酸鎂底層。其主要目的有以下幾個(gè)方面:第一，可以防止硅鋼在高溫退火時(shí)互相粘結(jié)；第二，可以降低制造鐵芯材料的渦流損耗；第三，高溫退火時(shí)，促進(jìn)脫硫和脫氮反應(yīng)。
[0003]在實(shí)際生產(chǎn)中，高溫退火前氧化鎂的涂敷需要有一定的厚度要求，才能達(dá)到上述的目的。而退火完成后，硅鋼表面形成硅酸鎂底層的同時(shí)還殘留一部分氧化鎂，這部分氧化鎂在鋼卷開(kāi)卷時(shí)以固態(tài)粉塵被除塵系統(tǒng)收集后成為廢棄物，被除塵系統(tǒng)收集的固態(tài)氧化鎂粉塵因已經(jīng)過(guò)高溫?zé)Y(jié)，有些硅鋼成分元素會(huì)轉(zhuǎn)移到氧化鎂廢棄物中；其次，涂覆在硅鋼表面的氧化鎂漿液除硅鋼級(jí)氧化鎂外，還含有其他成分，這將導(dǎo)致氧化鎂廢棄物成分復(fù)雜，很難再利用，目前這些固態(tài)氧化鎂粉塵都是作為廢棄物進(jìn)行處理。如果取向硅鋼年產(chǎn)量達(dá)到30萬(wàn)噸，每年產(chǎn)生2000噸以上的氧化鎂粉塵廢棄物。這些氧化鎂的粉塵作為廢物進(jìn)行處理，一方面，增加了環(huán)境壓力，不符合綠色經(jīng)營(yíng)的管理要求；另一方面，氧化鎂廢棄物中的氧化鎂含量高達(dá)90%以上，作為廢棄物造成了資源的極大的浪費(fèi)。
[0004]超高分子材料尤其聚乙烯、聚丙烯產(chǎn)品自問(wèn)世以來(lái)，一直保持持續(xù)的消費(fèi)增長(zhǎng)，廣泛應(yīng)用于注塑、薄膜、單絲、纖維、中空成型、擠出成型領(lǐng)域，產(chǎn)品走向多樣化、功能化和高附加值化，市場(chǎng)不斷拓寬，遍及工農(nóng)業(yè)及日常生活品各個(gè)領(lǐng)域。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈以及電子和汽車(chē)等工業(yè)的發(fā)展，成本低、耐熱、力學(xué)性能及電學(xué)性能優(yōu)良、加工性能好的材料需求量越來(lái)越大。尤其聚丙烯(PP)作為三大通用塑料之一，必須在保持其他性能的同時(shí)大大提高其力學(xué)性能才能滿足現(xiàn)代社會(huì)的使用需求。隨著消費(fèi)結(jié)構(gòu)的變化，在鞏固均聚PP的同時(shí)，各大PP生產(chǎn)商都致力于開(kāi)發(fā)性能優(yōu)越的無(wú)規(guī)和抗沖的PP。為適應(yīng)不斷提出的高性能PP產(chǎn)品需求，在現(xiàn)有工業(yè)和催化劑體系下，對(duì)PP的基礎(chǔ)樹(shù)脂改性，近年成為發(fā)展主流。改性的主要手段有添加添加劑、共混以及接枝等。對(duì)于PP而言，為提高沖擊強(qiáng)度和降低成本的改性主要采用共混的方法，可以達(dá)到宏觀上均勻混合，其性能有一定的提高。另外，PP是一種極易燃燒的材料，近年來(lái)，國(guó)家愈來(lái)愈重視合成材料的阻燃問(wèn)題，PP阻燃化問(wèn)題也是亟需解決的問(wèn)題。
[0005]塑料添加劑的種類(lèi)較多，其中具有一定阻燃效果的塑料添加劑在CN103937027A，CN103788559A，CN103194076A，CN102482452A，CN101084261，CN1142234 均有公開(kāi)。但是，CN103788559A和CN103194076A說(shuō)明阻燃塑料添加劑的組成及含量等，從組分來(lái)看屬于有機(jī)含鹵阻燃材料，存在安全性隱患；CN103937027A和CN102482452A說(shuō)明了硼磷酸鹽、硼酸磷酸鹽、金屬硼磷酸混合物作為阻燃塑料添加劑，主要依賴(lài)于磷的控制阻燃效果，但是此類(lèi)物質(zhì)成本較高；CN101084261和CN1142234主要說(shuō)明S12XaCO3作為塑料添加劑，只說(shuō)明其對(duì)塑料的力學(xué)性能作用，并未指出阻燃效果。另外，CN104099469A說(shuō)明取向硅鋼熱處理后廢棄氧化鎂粉的利用，主要是對(duì)氧化鎂廢棄物與其他物質(zhì)簡(jiǎn)單混合后生產(chǎn)轉(zhuǎn)爐濺渣護(hù)爐用鎂碳球，并未對(duì)其進(jìn)行深加工處理。而超高分子塑料PP的生產(chǎn)需要多功能化的一種添加劑，既可以提高其強(qiáng)度、降低其成本，又能起到阻燃的效果。純化后的取向硅鋼氧化鎂廢棄物成為其最佳選擇。另外，關(guān)于此類(lèi)取向硅鋼氧化鎂廢棄物作為塑料添加劑及阻燃劑的報(bào)道至今未見(jiàn)報(bào)道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明通過(guò)將取向硅鋼氧化鎂廢棄物進(jìn)行處理后制造出的粗制氧化鎂，可以用作超高分子材料的添加劑，一方面可以作為顆粒物添加劑增強(qiáng)力學(xué)性能，還可作為阻燃劑提高高分子材料的阻燃性能；另一方面實(shí)現(xiàn)變廢為寶，從經(jīng)濟(jì)效益方面，降低了取向硅鋼生產(chǎn)成本；從社會(huì)效益方面，可以提高廢棄物資源化的回收利用率，對(duì)于提升企業(yè)形象具有非常重要的意義。
[0007]本發(fā)明提供了一種取向硅鋼氧化鎂廢棄物制造超高分子塑料添加劑的方法，其解決取向硅鋼用氧化鎂廢棄物的回收再利用問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)從氧化鎂廢棄物制備超高分子塑料添加劑的方法。此類(lèi)塑料添加劑既可作為顆粒物添加劑增強(qiáng)力學(xué)性能，還可作為阻燃劑提高高分子材料的阻燃性能。另外，該工藝方法操作簡(jiǎn)單，既減少了固體廢棄物的排放，又避免了資源的浪費(fèi)。
[0008]本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)“取向硅鋼氧化鎂廢棄物”和“氧化鎂廢棄物”都是指取向硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的含有大量氧化鎂的廢棄物。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的取向硅鋼氧化鎂廢棄物制造超高分子塑料添加劑的方法采用取向硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中廢棄的氧化鎂為原材料，通過(guò)高溫煅燒、球磨包覆、過(guò)篩步驟得到超高分子塑料添加劑，具體過(guò)程包括如下步驟:
[0010](I)以取向硅鋼氧化鎂廢棄物為原材料，通過(guò)高溫煅燒，去除碳，得到活化廢棄物；
[0011](2)將步驟(I)得到的活化廢棄物進(jìn)行球磨包覆，得到包覆物；
[0012](3)將步驟(2)得到的包覆物過(guò)篩，得到超高分子塑料添加劑。
[0013]優(yōu)選的，步驟⑴所述的高溫煅燒為在空氣流量為40?110ml/min，550?850°C下的管式爐煅燒2?8h。
[0014]優(yōu)選的，步驟⑵所述的球磨包覆為將活化廢棄物與為活化廢棄物質(zhì)量2?12%的硬脂酸鈉或硬脂酸鎂在球磨機(jī)中包覆。
[0015]優(yōu)選的，所述球磨機(jī)為行星式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速為90?150r/min，球磨時(shí)間為2?6h。
[0016]優(yōu)選的，步驟(3)所述的過(guò)篩為過(guò)40?500目篩，優(yōu)選為48目、80目或300目篩。
[0017]本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，所述取向硅鋼氧化鎂廢棄物制造超高分子塑料添加劑的方法可以為:
[0018](I)將取向硅鋼氧化鎂廢棄物在空氣流量為40?110ml/min，550?850°C下的管式爐煅燒2?8h，去除碳，得到灰白色活化固體物；
[0019](2)將步驟⑴所得灰白色活化固體物與為灰白色活化固體物質(zhì)量2?12%的硬脂酸鈉或硬脂酸鎂在行星式球磨機(jī)以90?150r/min轉(zhuǎn)速，球磨2?6h，得到經(jīng)包覆材料；
[0020](3)將步驟(2)所得經(jīng)包覆材料過(guò)48目、80目、300目篩得到不同粒度的超高分子塑料添加劑。
[0021]所得到的不同粒度的超高分子塑料添加劑按照10?50%的比例添加。
[0022]本發(fā)明將取向硅鋼生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量含氧化鎂的廢棄物回收再利用，制造超高分子塑料添加劑，此類(lèi)塑料添加劑即可作為顆粒物添加劑增強(qiáng)力學(xué)性能，還可作為阻燃劑提高高分子材料的阻燃性能。通過(guò)將生產(chǎn)取向硅鋼產(chǎn)生的氧化鎂廢棄物的再利用，使廢棄物中的鎂元素基本得到回用，回收效率超過(guò)96%，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了氧化鎂廢棄物的減排，避免了由此造成的環(huán)境污染。在降低取向硅鋼氧化鎂廢棄物的處置費(fèi)用的同時(shí)，制造出超高分子塑料添加劑獲取經(jīng)濟(jì)效益。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1為實(shí)施例1中過(guò)48目篩所得的超高分子塑料添加劑的X-射線衍射譜圖；
[0024]圖2為實(shí)施例1中過(guò)80目篩所得的超高分子塑料添加劑的掃描電鏡圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]所用取向硅鋼氧化鎂廢棄物為寶鋼生產(chǎn)取向硅鋼產(chǎn)生的氧化鎂廢棄物，其成份如下:MgO 彡 90%,Al2O3^ 2.2%,S12^ 2.5%，總鐵含量(TFe) ( 2.1%，其它雜質(zhì)彡 1.2%；取向硅鋼氧化鎂廢棄物粒徑為5 μ m < D50 < 15 μ m。
[0026]氧指數(shù)采用南京諾禾的NH-01-01型智能氧指數(shù)測(cè)試儀，按照國(guó)標(biāo)GB/T2406—1992測(cè)試方法進(jìn)行。利用模具，樣品制備成啞鈴形。
[0027]用CMT-100電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)，對(duì)超高分子量材料進(jìn)行拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率的測(cè)定。
[0028]利用LDH-1200，將超高分子量材料制備為80*10mm，缺口為2mm的樣條，測(cè)試其沖擊強(qiáng)度。
[0029]實(shí)施例1
[0030](I)將取向硅鋼氧化鎂廢棄物在空氣流量為50ml/min，650°C下煅燒6h，去除碳，得到灰白色活化固體物；
[0031](2)將步驟(I)所得灰白色活化固體物與為灰白色活化固體物質(zhì)量6%的硬脂酸鈉在行星式球磨機(jī)以120r/min轉(zhuǎn)速，球磨5h，得到經(jīng)包覆材料；
[0032](3)將步驟(2)所得經(jīng)包覆材料過(guò)48目、80目、300目篩得到不同粒度的超高分子塑料添加劑。
[0033]圖1顯示了過(guò)48目篩所得的超高分子塑料添加劑的X-射線衍射譜圖，圖2顯示了過(guò)80目篩所得的超高分子塑料添加劑的掃描電鏡圖。
[0034]應(yīng)用實(shí)例I
[0035]在HL-200型雙輥混煉機(jī)中，將實(shí)施例1所得的經(jīng)包覆材料過(guò)300目篩后得到的超高分子塑料添加劑，加入到超高分子量PP(分子量約100萬(wàn))中，超高分子塑料添加劑的加入質(zhì)量為超高分子量PP的40%。在轉(zhuǎn)子速度為65r/min，混煉溫度為180攝氏度的條件下，混煉1min。
[0036]檢測(cè)所得產(chǎn)品的阻燃性能、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度。結(jié)果表明，所得產(chǎn)品由原來(lái)純PP的氧指數(shù)為19提高到27，大大增加超高分子量PP的阻燃性能；拉伸強(qiáng)度為未添加前的91.2%、斷裂伸長(zhǎng)率為未添加前的67.8%、沖擊強(qiáng)度提高到未添加前的140%。
[0037]實(shí)施例2
[0038](I)將氧化鎂廢棄物在空氣流量為40ml/min，750°C下煅燒4h，去除碳，得到灰白色活化固體物；
[0039](2)將步驟⑴所得灰白色活化固體物與為灰白色活化固體物質(zhì)量10%的硬脂酸鎂在行星式球磨機(jī)以90r/min轉(zhuǎn)速，球磨6h，得到經(jīng)包覆材料；
[0040](3)將步驟(2)所得經(jīng)包覆材料過(guò)48目、80目、300目篩得到不同粒度的超高分子塑料添加劑。
[0041]應(yīng)用實(shí)例2
[0042]在HL-200型雙輥混煉機(jī)中，將實(shí)施例2所得的經(jīng)包覆材料過(guò)80目篩后得到的超高分子塑料添加劑，加入到超高分子量PP中，超高分子塑料添加劑的加入質(zhì)量為超高分子量PP的25%。在轉(zhuǎn)子速度為65r/min，混煉溫度為180攝氏度的條件下，混煉lOmin。
[0043]檢測(cè)所得產(chǎn)品的阻燃性能、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度。結(jié)果表明，所得產(chǎn)品由原來(lái)純PP的氧指數(shù)為19提高到27，大大增加超高分子量PP的阻燃性能；拉伸強(qiáng)度為未添加前的100%，斷裂伸長(zhǎng)率為未添加前的76.8%，沖擊強(qiáng)度提高到未添加前的120%。
[0044]實(shí)施例3
[0045](I)將取向硅鋼氧化鎂廢棄物在空氣流量為110ml/min，550°C下煅燒8h，去除碳，得到灰白色活化固體物；
[0046](2)將步驟(I)所得灰白色活化固體物與為灰白色活化固體物質(zhì)量4%的硬脂酸鈉在行星式球磨機(jī)以150r/min轉(zhuǎn)速，球磨2h，得到經(jīng)包覆材料；
[0047](3)將步驟⑵所得經(jīng)包覆材料過(guò)48目、80目、300目篩得到不同粒度的超高分子塑料添加劑。
[0048]應(yīng)用實(shí)例3
[0049]在HL-200型雙輥混煉機(jī)中，將實(shí)施例3所得的經(jīng)包覆材料過(guò)40目篩后得到的超高分子塑料添加劑，加入到超高分子量PP中，超高分子塑料添加劑的加入質(zhì)量為超高分子量PP的20%。在轉(zhuǎn)子速度為65r/min，混煉溫度為180攝氏度的條件下，混煉lOmin。
[0050]檢測(cè)所得產(chǎn)品的阻燃性能、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度。結(jié)果表明，所得產(chǎn)品的氧指數(shù)達(dá)到25，拉伸強(qiáng)度為未添加前的96.7%，斷裂伸長(zhǎng)率為未添加前的72.1%，沖擊強(qiáng)度提高到未添加前的123%。
[0051]實(shí)施例4
[0052](I)將取向硅鋼氧化鎂廢棄物在空氣流量為85ml/min，850°C下煅燒8h，去除碳，得到灰白色活化固體物；
[0053](2)將步驟(I)所得灰白色活化固體物與為灰白色活化固體物質(zhì)量12%的硬脂酸鈉在行星式球磨機(jī)以110r/min轉(zhuǎn)速，球磨3h，得到經(jīng)包覆材料；
[0054](3)將步驟(2)所得經(jīng)包覆材料過(guò)48目、80目、300目篩得到不同粒度的超高分子塑料添加劑。
[0055]應(yīng)用實(shí)例4
[0056]在HL-200型雙輥混煉機(jī)中，將實(shí)施例4所得的經(jīng)包覆材料過(guò)80目篩后得到的超高分子塑料添加劑加入到超高分子量PP中，超高分子塑料添加劑的加入質(zhì)量為超高分子量PP的10%。在轉(zhuǎn)子速度為65r/min，混煉溫度為180攝氏度的條件下，混煉lOmin。
[0057]檢測(cè)所得產(chǎn)品的阻燃性能、拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和沖擊強(qiáng)度。結(jié)果表明，所得產(chǎn)品氧指數(shù)達(dá)到21，拉伸強(qiáng)度為未添加前的100%，斷裂伸長(zhǎng)率為未添加前的92.3%，沖擊強(qiáng)度提高到未添加前的110.5%。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種由取向硅鋼氧化鎂廢棄物制造超高分子塑料添加劑的方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)以取向硅鋼氧化鎂廢棄物為原材料，通過(guò)高溫煅燒，去除碳，得到活化廢棄物； (2)將步驟(I)得到的活化廢棄物進(jìn)行球磨包覆，得到包覆物； (3)將步驟(2)得到的包覆物過(guò)篩，得到超高分子塑料添加劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(I)所述的高溫煅燒為在空氣流量為40?110ml/min，550?850°C下的管式爐煅燒2?8h。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，步驟(2)所述的球磨包覆為將活化廢棄物與為活化廢棄物質(zhì)量2?12%的硬脂酸鈉或硬脂酸鎂在球磨機(jī)中包覆。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述球磨機(jī)為行星式球磨機(jī)，轉(zhuǎn)速為90?150r/min，球磨時(shí)間為2?6h。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述的過(guò)篩為過(guò)40?500目篩。6.據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于:步驟(3)所述的過(guò)篩為過(guò)48目、80目或300目篩。
【文檔編號(hào)】C08K9/10GK105985533SQ201510089032
【公開(kāi)日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年2月26日
【發(fā)明人】殷玫婕, 陳硯秋, 黃雪松, 吳昊, 倪建春, 黃曉明
【申請(qǐng)人】寶山鋼鐵股份有限公司