一種阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料及其制備方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料及其制備方法，屬于固廢資源利用領(lǐng)域。該顏填料包括鹽酸溶液、鋼渣微粉、石墨烯、高效助磨劑和紅土鎳礦渣?鉻鐵渣。所述鋼渣微粉為熱悶渣微粉、風(fēng)淬渣微粉、鐵水脫硫渣微粉、鑄余渣微粉、轉(zhuǎn)爐熱潑渣微粉、轉(zhuǎn)爐滾筒渣微粉、電爐熱潑渣微粉、電爐滾筒渣微粉中的一種或多種。本發(fā)明專利技術(shù)解決了不僅降低了現(xiàn)有防銹涂料中體質(zhì)顏填料的生產(chǎn)成本35％～50％，而且提高了防銹涂料中體質(zhì)顏填料的附著力與阻燃性，實(shí)現(xiàn)了防銹性能、阻燃性能、體質(zhì)性能與高附著力與在顏填料的一體化，大幅增強(qiáng)了顏填料市場競爭力與應(yīng)用范圍；拓展了鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣的高附加值應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“以廢增效”的新思路。

A kind of metallurgical solid waste pigments and fillers with integration of flame retardant, rust proof and constitution and its preparation method

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料及其制備方法
本專利技術(shù)屬于固廢資源利用領(lǐng)域，具體涉及一種阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料及其制備方法。
技術(shù)介紹
鋼渣是煉鋼過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，約占煉鋼產(chǎn)量的15％～20％，主要成分是CaO、Fe2O3、Al2O3、SiO2、MgO、P2O5、MnO、SO3和少量游離氧化鈣，其中CaO(35.0％～55.0％)、Fe2O3(10.0％～35.0％)、Al2O3(2.0％～12.0％)的含量較高。紅土鎳礦渣是紅土鎳礦經(jīng)過酸浸回收金屬礦物后，產(chǎn)生的以非金屬礦物為主的非金屬礦物，其主要化學(xué)成分為SiO2、CaO、Al2O3、MgO、MnO、Cr2O3、FeO等，其中SiO2(28.2％～29.3％)、CaO(26.8％～28.0％)、Al2O3(25.3％～26.6％)的含量較高。鉻鐵渣是火法冶煉含鉻鐵合金時所產(chǎn)生的含鉻廢渣，主要是礦熱爐法冶煉高碳鉻鐵時產(chǎn)生，其主要化學(xué)成分為SiO2、MgO、Al2O3、Cr2O3、Fe2O3、CaO、SO3、P2O5等，其中SiO2(34.0％～35.6％)、MgO(23.7％～26.8％)、Al2O3(22.5％～24.3％)的含量較高。目前大量鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣的堆存，不僅占用寶貴土地，而且還會對周圍環(huán)境和地下水造成污染，因此，如何大規(guī)模、高附加值的利用鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣，實(shí)現(xiàn)環(huán)境減負(fù)，企業(yè)增效，是一個迫切需要解決的問題。涂料主要由基料、溶劑、顏填料、助劑配制而成，其中顏填料不僅可以起到著色與填充作用，而且可以有效改善涂料的貯存穩(wěn)定性與漆膜的相關(guān)性能，如提高涂膜的耐久性、耐熱性、耐磨性，以及降低涂膜的收縮性。防銹涂料使用的顏填料主要分為防銹顏填料、著色顏填料與體質(zhì)顏填料，上述三種顏填料在防銹涂料中起到的作用各不相同，即防銹顏填料主要起到增強(qiáng)防銹涂料的耐腐蝕性，從而提高防銹涂料的使用壽命；著色顏填料主要起到著色的作用，從而實(shí)現(xiàn)防銹涂料具有特定的顏色；體質(zhì)顏填料主要起到填充的作用，從而提高防銹涂料的固體含量與遮蓋率。目前主要的防銹涂料顏填料主要包括氧化鐵、云母氧化鐵、氧化鉻、氧化鋅、氧化鈦、立德粉、碳酸鈣、滑石、納米黏土等，然而上述填顏料中均含有大量的鉻、鋅、鉛等重金屬氧化物，并且在使用過程中隨顏填料一同進(jìn)入防銹涂料中，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。面對上述問題，鋼渣含有較高的Fe2O3具有防銹性能、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣含有較高的Al2O3具有阻燃性能、鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣含有較高的CaO、SiO2、MgO是體質(zhì)顏填料的必需組分。因此，將鋼渣、紅土鎳礦渣、鉻鐵渣與石墨烯進(jìn)行復(fù)合，利用石墨烯進(jìn)一步提高陰極保護(hù)能力與附著力，形成阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料，實(shí)現(xiàn)工業(yè)廢料的循環(huán)利用，促進(jìn)企業(yè)增效、防銹涂料行業(yè)降成本。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了解決現(xiàn)有技術(shù)不能大規(guī)模、高附加值的利用鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣，目前使用的填顏料含有大量的鉻、鋅、鉛等重金屬氧化物進(jìn)入防銹涂料后導(dǎo)致嚴(yán)重環(huán)境污染，現(xiàn)有體質(zhì)顏填料功能單一、附著力不足、價格昂貴且性能有待提高，以及紅土鎳礦渣與鉻鐵渣易磨性差的問題。本專利技術(shù)利用鹽酸溶液、鋼渣微粉、石墨烯、高效助磨劑和紅土鎳礦渣-鉻鐵渣制備阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料，同時對粉磨轉(zhuǎn)速、粉磨時間、攪拌速度、攪拌時間、真空度等進(jìn)行控制，以期實(shí)現(xiàn)鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣的高附加值循環(huán)利用。為了解決以上技術(shù)問題，本專利技術(shù)是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。本專利技術(shù)提供了一種阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料，該顏填料按重量百分比原料如下：所述鹽酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～20％；所述鋼渣微粉為熱悶渣微粉、風(fēng)淬渣微粉、鐵水脫硫渣微粉、鑄余渣微粉、轉(zhuǎn)爐熱潑渣微粉、轉(zhuǎn)爐滾筒渣微粉、電爐熱潑渣微粉、電爐滾筒渣微粉中的一種或多種，其粒徑為25μm～45μm；所述石墨烯為分析純；所述高效助磨劑為乙二醇、三乙醇胺和無水乙醇的混合物，乙二醇、三乙醇胺和無水乙醇的質(zhì)量比1:2:3～3:2:1，其中乙二醇、三乙醇胺和無水乙醇均為分析純；所述紅土鎳礦渣-鉻鐵渣為紅土鎳礦渣和鉻鐵渣的混合物，紅土鎳礦渣和鉻鐵渣的質(zhì)量比1:2～2:1。作為一種優(yōu)化，所述鋼渣微粉粒徑為25μm～45μm。本專利技術(shù)同時提供了上述阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料的制備方法，具體包括如下步驟：首先利用恒溫磁力攪拌器在常溫條件下將鹽酸溶液與鋼渣微粉進(jìn)行混合，其攪拌速度為750r/min～1000r/min、攪拌時間為6h～8h，獲得多孔鋼渣微粉。其次將紅土鎳礦渣-鉻鐵渣與高效助磨劑進(jìn)行混合，利用變頻行星式球磨機(jī)進(jìn)行粉磨，其粉磨轉(zhuǎn)速為600r/min～1000r/min、粉磨時間為2h～4h，獲得粒徑為0.5μm～2.5μm的紅土鎳礦渣-鉻鐵渣超細(xì)粉。然后利用恒溫磁力攪拌器在常溫條件下將石墨烯與紅土鎳礦渣-鉻鐵渣超細(xì)粉進(jìn)行混合，其攪拌速度為500r/min～750r/min、攪拌時間為4h～6h，獲得石墨烯-紅土鎳礦渣-鉻鐵渣混合超細(xì)粉。最后利用恒溫磁力攪拌器在常溫與真空度為0.03MPa～0.09MPa條件下將多孔鋼渣微粉與石墨烯-紅土鎳礦渣-鉻鐵渣混合超細(xì)粉進(jìn)行混合，其攪拌速度為500r/min～1000r/min、攪拌時間為4h～8h，獲得阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料。本專利技術(shù)的科學(xué)原理：(1)鋼渣中CaO、Fe2O3、Al2O3的含量較高，紅土鎳礦渣中SiO2、CaO、Al2O3的含量較高，鉻鐵渣中SiO2、MgO、Al2O3的含量較高。利用鋼渣中Fe2O3取代價格昂貴的鐵紅發(fā)揮防銹顏填料的性能，利用鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣中難燃物質(zhì)Al2O3發(fā)揮阻燃性能，利用鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣中CaO、SiO2、MgO取代碳酸鈣、滑石粉體質(zhì)顏填料的性能。(2)利用高效助磨劑中乙二醇、三乙醇胺和無水乙醇具有的表面活性劑分子，在待磨紅土鎳礦渣-鉻鐵渣表面形成一個單分子吸附薄膜，在粉碎過程中紅土鎳礦渣-鉻鐵渣斷裂，在其斷裂面上產(chǎn)生的游離電價鍵與高效助磨劑提供的離子或分子進(jìn)行中和，以達(dá)到消除或減弱紅土鎳礦渣-鉻鐵渣超細(xì)粉聚集趨勢，以及阻止斷裂面復(fù)合。(3)利用石墨烯可以形成的卷曲片狀結(jié)構(gòu)，提高防銹涂料的耐沖擊性能；再利用石墨烯片層的共軛結(jié)構(gòu)能夠產(chǎn)生范德華作用力，提高防銹涂料的附著力。(4)利用鹽酸溶液去除鋼渣微粉中的f-CaO提高鋼渣微粉的比表面積、孔體積和孔徑，形成豐富孔結(jié)構(gòu)的多孔鋼渣微粉，有利于石墨烯與紅土鎳礦渣-鉻鐵渣超細(xì)粉在其表面吸附。(5)利用真空負(fù)壓技術(shù)，實(shí)現(xiàn)石墨烯與紅土鎳礦渣-鉻鐵渣超細(xì)粉在多孔鋼渣微粉的孔結(jié)構(gòu)中吸附，形成阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：1、本專利技術(shù)解決了現(xiàn)有技術(shù)不能大規(guī)模、高附加值的利用鋼渣、紅土鎳礦渣與鉻鐵渣，目前使用的填顏料含有大量的鉻、鋅、鉛等重金屬氧化物進(jìn)入防銹涂料后導(dǎo)致嚴(yán)重環(huán)境污染，現(xiàn)有體質(zhì)顏填料功能單一、附著力不足、價格昂貴且性能有待提高，以及紅土鎳礦渣與鉻鐵渣易磨性差的問題。上述問題的解決不僅降低了現(xiàn)有防銹涂料中體質(zhì)顏填料的生產(chǎn)成本35％～50％，而且提高了防銹涂料中體質(zhì)顏填料的附著力與阻燃性，實(shí)現(xiàn)了防銹性能、阻燃性能、體質(zhì)性能與高附著力與在顏填料的一體化，大幅增強(qiáng)了顏填料本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料，其特征在于，該顏填料按重量百分比原料如下：

【技術(shù)特征摘要】
1.一種阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料，其特征在于，該顏填料按重量百分比原料如下：所述鹽酸溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～20％；所述鋼渣微粉為熱悶渣微粉、風(fēng)淬渣微粉、鐵水脫硫渣微粉、鑄余渣微粉、轉(zhuǎn)爐熱潑渣微粉、轉(zhuǎn)爐滾筒渣微粉、電爐熱潑渣微粉、電爐滾筒渣微粉中的一種或多種；所述石墨烯為分析純；所述高效助磨劑為乙二醇、三乙醇胺和無水乙醇的混合物，乙二醇、三乙醇胺和無水乙醇的質(zhì)量比1:2:3～3:2:1，其中乙二醇、三乙醇胺和無水乙醇均為分析純；所述紅土鎳礦渣-鉻鐵渣為紅土鎳礦渣和鉻鐵渣的混合物，紅土鎳礦渣和鉻鐵渣的質(zhì)量比1:2～2:1。2.如權(quán)利要求1所述的一種阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料，其特征在于，所述鋼渣微粉粒徑為25μm～45μm。3.一種如權(quán)利要求1所述阻燃、防銹與體質(zhì)一體化冶金固廢顏填料的制備方法，其特征在于包括如下步驟：首先利用恒溫磁力攪拌器在常...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：龍紅明，張浩，鄭偉成，宗志芳，唐剛，杜曉燕，季益龍，
申請(專利權(quán))人：安徽工業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：安徽,34