阻燃劑、隔熱材料和表面保護(hù)劑制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及使用工業(yè)廢品鋁渣制備具有阻燃、隔熱和表面保護(hù)性質(zhì)的組合物。該組合物是通過將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)并將得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝而制成的。該組合物、由該組合物制備的或用該組合物涂覆的制品具有增強(qiáng)的阻燃、隔熱和表面保護(hù)性質(zhì)。本發(fā)明專利技術(shù)可用于制備建筑材料以用于建筑工業(yè)中，以及用于形成保護(hù)涂層。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】
本專利技術(shù)涉及由鋁渣制備的組合物，具有阻燃、隔熱和表面保護(hù)的性質(zhì)。
技術(shù)介紹
鋁熔煉和重熔工藝產(chǎn)生大量的工業(yè)廢品。鋁渣(Aluminium dross)是一種從鋁的熔煉和重熔中剩余的有害廢物。通常生成的鋁渣的兩種類型是黑渣和白渣。白渣包括兩種主要組分：鋁金屬(Al(m))和氧化鋁，而且根據(jù)熔爐中的狀態(tài)以及后續(xù)的渣盤、金屬源和加工的合金，也能包括較少量的其它組分。這些其它組分包括氮化鋁(AlN)、碳化鋁(Al4C3)和冰晶石(NA3AlF6)。冰晶石通常與來自電解槽的熔融金屬有關(guān)，而AlN和Al4C3則與熔爐或撇渣盤(dross skim pan)中發(fā)生的鋁熱反應(yīng)有關(guān)。鋁渣再循環(huán)鋁渣在陶瓷工業(yè)、鋼鐵工業(yè)和水泥工業(yè)中具有很多用途，例如在鋼鐵工業(yè)中，能夠?qū)X渣磨碎并用作熔劑。已經(jīng)描述了各種用于從鋁渣中回收額外的Al(m)的工藝，然而大多數(shù)鋁渣應(yīng)用都需要鋁渣具有可觀量的Al(m)。可替代地，使鋁渣成為中性或惰性，然后作為土地填埋處置。US 4,475,940教導(dǎo)了一種將磷酸添加到鋁渣中提供塑性組合物的方法，其最終獲得一種濕粕(wet meal)。對(duì)該粕攪動(dòng)直至其形成具有1.6mm-2.4mm粒度的顆粒產(chǎn)品，用作肥料。NZ 238178描述了非必要預(yù)處理鋁渣以除去尺寸大于0.8mm的顆粒，在(旋轉(zhuǎn))篩網(wǎng)洗滌裝置和/或旋風(fēng)洗滌中在稀酸中洗滌該粕約1小時(shí)的時(shí)間，和從生成的液體中獲得該顆粒。建議該顆粒用作噴砂的介質(zhì)。提到的該顆粒的其它用途包括用于過磷酸鹽肥料顆粒中、用作磚(包括耐火磚)中的添加劑/填料、筑路或道路材料、農(nóng)業(yè)或家用排水瓦管和油漆。US 4,320,098描述了漿化鋁渣尾料(將鋁渣研磨并過篩，以除去Al顆粒)、加熱和攪動(dòng)漿液以及然后將該漿液與30-99wt％硫酸反應(yīng)。然后升高壓力和溫度，同時(shí)在液相中保持該反應(yīng)；反應(yīng)生成了硫酸鋁。US 20050016395描述了煅燒鋁渣灰并建議將產(chǎn)物用作耐火材料。鋁渣灰被描述為在通過從鋁渣中分離和回收鋁金屬而處理鋁渣后殘留的剩余材料。阻燃在建筑工業(yè)中，將阻燃劑添加到建筑構(gòu)造材料中以延緩其在火災(zāi)發(fā)生時(shí)遭受的破壞并且使該建筑物的使用者能夠安全逃離。阻燃劑能夠加入復(fù)合材料中或者作為涂層應(yīng)用到建筑材料的表面。專利技術(shù)目的本專利技術(shù)的目的是由殘余鋁渣得到有用的產(chǎn)品，或者至少提供一種有用的選擇將殘余渣作為土地填埋處置。本專利技術(shù)的另一個(gè)單獨(dú)的目的是提供具有阻燃和/或隔熱和/或表面保護(hù)性質(zhì)的產(chǎn)品，或者至少為公眾提供有用的選擇。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
在第一個(gè)廣泛的方面中，本專利技術(shù)提供了一種制備具有阻燃、隔熱和/或表面保護(hù)性質(zhì)的組合物的方法，該方法包括將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)，和使得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝。在另一方面中，本專利技術(shù)提供了一種具有阻燃、隔熱和/或表面保護(hù)性質(zhì)的組合物，其是通過將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)，和使得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝而制備的。在另一方面中，本專利技術(shù)提供了一種包括組合物的制品，該組合物具有阻燃、隔熱和/或表面保護(hù)性質(zhì)，并且該組合物是通過將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)，和使得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝而制備的。該制品可以用該組合物涂覆或者可以包括已經(jīng)鑄造成所需形狀的該組合物。在另一方面中，本專利技術(shù)提供了一種為制品提供阻燃性的方法，該方法包括將一種阻燃劑組合物應(yīng)用于該制品，該阻燃劑組合物是通過將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)，和使得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝而制備的。該干燥工藝可以是被動(dòng)工藝、包括主動(dòng)干燥工藝或者是被動(dòng)和主動(dòng)干燥的組合。在優(yōu)選實(shí)施方案中，該制品是建筑材料。在另一方面中，本專利技術(shù)提供了鋁渣顆粒與酸的反應(yīng)產(chǎn)物用于制備具有阻燃、隔熱和/或表面保護(hù)性質(zhì)的組合物的用途。優(yōu)選地，該鋁渣顆粒的大小為2mm或更小。優(yōu)選地，該反應(yīng)混合物的液體含量為每千克鋁渣50-1000mL，更特別優(yōu)選為每千克鋁渣100-350mL。該鋁渣顆粒和該酸優(yōu)選是通過混合10-15min而反應(yīng)的。該反應(yīng)可以達(dá)到在50-90℃范圍內(nèi)的溫度，例如在65-75℃范圍內(nèi)的溫度。優(yōu)選地，該酸是無機(jī)酸，例如磷酸。優(yōu)選地，該酸具有至少50w/w％的濃度。該反應(yīng)混合物可以非必要地在進(jìn)行干燥工藝之前就應(yīng)用于該制品，例如通過噴涂、涂抹、澆鑄或成形。優(yōu)選地，將該反應(yīng)混合物被動(dòng)干燥。該干燥工藝可能耗時(shí)至少12小時(shí)，例如耗時(shí)至少24小時(shí)。附圖說明圖1顯示了涂覆有實(shí)施例3中描述的本專利技術(shù)的組合物的石膏板(左)和對(duì)照石膏板(右)的燃燒試驗(yàn)(flame test)的連續(xù)視圖。圖2顯示了涂覆有實(shí)施例4中描述的本專利技術(shù)的組合物的中密度纖維板(MDF)(左)和對(duì)照MDF(右)的丙烷爐燃燒試驗(yàn)。圖3顯示了浸漬有實(shí)施例5中描述的本專利技術(shù)的組合物的羊毛聚酯天花板墊(左)和對(duì)照羊毛聚酯天花板墊(右)的燃燒試驗(yàn)。圖4顯示了涂覆有實(shí)施例6中描述的本專利技術(shù)的組合物的聚苯乙烯塊(左)和對(duì)照聚苯乙烯塊(右)的燃燒試驗(yàn)。圖5顯示了實(shí)施例7中描述的用于鋼板燃燒試驗(yàn)的裝置，在鋼板上附著有本專利技術(shù)的組合物，該裝置包括用于記錄傳熱的熱電偶。圖6顯示了實(shí)施例7中描述的鋼板燃燒試驗(yàn)的結(jié)果，在鋼板上附著有本專利技術(shù)的組合物。具體實(shí)施方式白渣是在鋁冶煉工藝過程中通過對(duì)熔爐撇渣而產(chǎn)生的。白渣能夠包括非直接在熔爐內(nèi)形成而是在處理工藝過程中引入的復(fù)合氧化物。白渣通常不含鹽熔劑。在示例性的熱渣工藝中，將渣撇入渣桶中，然后將其進(jìn)行旋轉(zhuǎn)工藝，然后從渣桶中收集Al(m)并倒入?yún)R聚溝(catchment sow)中。然后將剩余的具有較低Al(m)含量的渣靜置冷卻。冷卻后，使用冷渣工藝容易地將該渣打碎。這能夠通過多種機(jī)械工藝實(shí)現(xiàn)。在該階段，能夠使用渦電流分選機(jī)將帶負(fù)電荷的剩余的Al(m)從鋁渣中分離出來。然后收集經(jīng)過加工的Al(m)進(jìn)一步降低的渣，其能夠具有至多10-15mm的粒度。經(jīng)過使用渦電流分選機(jī)處理的渣必須磨碎，通常不需要第二次在渦電流分選機(jī)中處理；然而在一些情況下這可能會(huì)需要。因?yàn)闄C(jī)械工藝本身會(huì)有很多塵土，也能夠使用布袋過濾收集渣塵，其收集空氣攜帶的渣顆粒。黑渣與白渣采用相同的方式機(jī)械處理，然而，當(dāng)渣來自爐時(shí)，將其冷卻，而在通常發(fā)生在旋轉(zhuǎn)爐中的重熔階段，在渣中加入鹽。這種回收稱作鹽餅工藝(salt cake process)，這樣會(huì)使該渣具有非常高的毒性。然而，在一些工藝(例如澳大利亞的韋斯頓鋁(Weston Aluminium)所用的工藝)中，隨后洗滌該鹽餅。甚至在洗滌工藝之后，該鹽餅仍可能含鹽。本專利技術(shù)涉及將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)，生成能夠用于形成阻燃和隔熱產(chǎn)品的反應(yīng)混合物。在本專利技術(shù)中使用白渣是有利的。使用黑渣不會(huì)產(chǎn)生相同強(qiáng)度的放熱反應(yīng)，然而，通過添加相當(dāng)更多的酸，使用黑渣也能實(shí)現(xiàn)反應(yīng)。反應(yīng)的強(qiáng)度可能對(duì)干燥組合物的孔隙率和結(jié)構(gòu)完整性具有影響。可用于本專利技術(shù)的工藝中的鋁渣顆粒能夠具有從大于10mm到小于1mm的范圍內(nèi)的粒度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)具有10mm或更小(特別是2mm或更小)粒度的鋁渣的使用特別適用于本專利技術(shù)中。鋁渣顆粒能夠通過本領(lǐng)域中已知的任何方法按大小分類。例如，該渣能夠通過空氣洗滌進(jìn)行篩分、使用廚房篩或其它適當(dāng)目數(shù)的篩進(jìn)行篩分，以實(shí)現(xiàn)所需的粒度；可替代地，能夠使用振動(dòng)臺(tái)或礦石篩(trommel)。定義本文所用的術(shù)語“鋁渣”指的是鋁熔煉或重熔工藝的副產(chǎn)物。本文所用的術(shù)語“反應(yīng)混合物”指的是鋁渣和酸的混合物的塑性或預(yù)干燥狀態(tài)。本文所用本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種制備具有阻燃性質(zhì)的組合物的方法，該方法包括將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)，和將得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來華專利技術(shù)】2013.12.10 NZ 6185411.一種制備具有阻燃性質(zhì)的組合物的方法，該方法包括將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)，和將得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該干燥工藝是被動(dòng)工藝、主動(dòng)干燥工藝或被動(dòng)干燥工藝和主動(dòng)干燥工藝的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，其中該鋁渣顆粒的大小為2毫米或更小。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該反應(yīng)混合物的液體含量為每千克渣50-1000毫升。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該反應(yīng)混合物的液體含量為每千克渣100-350毫升。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該鋁渣顆粒與該酸通過混合而反應(yīng)10-15分鐘。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該反應(yīng)達(dá)到在50-90℃范圍內(nèi)的溫度。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該反應(yīng)達(dá)到在65-75℃范圍內(nèi)的溫度。9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該酸是無機(jī)酸。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該酸是磷酸。11.根據(jù)權(quán)利要求1-10任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該酸具有至少50w/w％的濃度。12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中將該反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝之前應(yīng)用到制品上。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，其中該反應(yīng)混合物是通過噴涂、涂抹、澆鑄或成形而應(yīng)用的。14.根據(jù)權(quán)利要求1-13任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中將該反應(yīng)混合物被動(dòng)干燥。15.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該干燥工藝進(jìn)行至少12小時(shí)。16.根據(jù)權(quán)利要求1-15任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該干燥工藝進(jìn)行至少24小時(shí)。17.根據(jù)權(quán)利要求1-16任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，其中該組合物具有隔熱和/或表面保護(hù)性質(zhì)。18.一種具有阻燃性質(zhì)的組合物，通過將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)并將得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝而制成。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的組合物，其特征在于，其中該干燥工藝是被動(dòng)工藝、主動(dòng)干燥工藝或被動(dòng)干燥工藝和主動(dòng)干燥工藝的組合。20.根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的組合物，其特征在于，其中該鋁渣顆粒的大小為2毫米或更小。21.根據(jù)權(quán)利要求18-20任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該反應(yīng)混合物的液體含量為每千克渣50-1000毫升。22.根據(jù)權(quán)利要求18-21任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該反應(yīng)混合物的液體含量為每千克渣100-350毫升。23.根據(jù)權(quán)利要求18-22任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該鋁渣顆粒與該酸通過混合而反應(yīng)10-15分鐘。24.根據(jù)權(quán)利要求18-23任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該反應(yīng)達(dá)到在50-90℃范圍內(nèi)的溫度。25.根據(jù)權(quán)利要求18-24任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該反應(yīng)達(dá)到在65-75℃范圍內(nèi)的溫度。26.根據(jù)權(quán)利要求18-25任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該酸是無機(jī)酸。27.根據(jù)權(quán)利要求18-26任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該酸是磷酸。28.根據(jù)權(quán)利要求18-27任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該酸具有至少50w/w％的濃度。29.根據(jù)權(quán)利要求18-28任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中將該反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝之前應(yīng)用到制品上。30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的組合物，其特征在于，其中該反應(yīng)混合物是通過噴涂、涂抹、澆鑄或成形而應(yīng)用的。31.根據(jù)權(quán)利要求18-30任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中將該反應(yīng)混合物被動(dòng)干燥。32.根據(jù)權(quán)利要求18-31任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該干燥工藝進(jìn)行至少12小時(shí)。33.根據(jù)權(quán)利要求18-32任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該干燥工藝進(jìn)行至少24小時(shí)。34.根據(jù)權(quán)利要求18-33任一項(xiàng)所述的組合物，其特征在于，其中該組合物具有隔熱和/或表面保護(hù)性質(zhì)。35.一種包括一種組合物的制品，該組合物具有阻燃性質(zhì)，且是通過將鋁渣顆粒與酸反應(yīng)并將得到的反應(yīng)混合物進(jìn)行干燥工藝而制成的。36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制品，其特征在于，其中該干燥工藝是被動(dòng)工藝、主動(dòng)干燥工藝或被動(dòng)干燥工藝和主動(dòng)干燥工藝的組合。37.根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的制品，其特征在于，其中用該組合物涂覆該制品。38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的制品，其特征在于，其中該反應(yīng)混合物是通過噴涂、涂抹、澆鑄或成形而應(yīng)用的。39.根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的制品，其特征在于，其中該制品包括已經(jīng)澆鑄成所需形狀的組合物。40.根據(jù)權(quán)利要求35-39任一項(xiàng)所述的制品，其特征在于，其中該制品是建筑材料。41.根據(jù)權(quán)利要求35-40任一項(xiàng)所述的制品，其特征在于，其中該鋁...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：H·L·麥卡勒姆，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：CMT工業(yè)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：新西蘭;NZ