專利名稱：硅藻土阻燃劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及硅藻土阻燃劑及其生產(chǎn)方法，屬化學(xué)領(lǐng)域的無(wú)機(jī)材料加工技術(shù)。
在塑料、橡塑、涂料和油漆行業(yè)廣泛應(yīng)用的添加型無(wú)機(jī)阻燃劑，主要有氫氧化鎂、氫氧化鋁和三聚磷酸鋁等。其共同的缺點(diǎn)是在生產(chǎn)過(guò)程中均有強(qiáng)酸、強(qiáng)堿參與的化學(xué)反應(yīng)，并形成“三廢”，造成不同程度的環(huán)境污染。以氫氧化鎂為例，通常采用鹽酸溶解碳酸鎂，再用氫氧化鈉中和，生成氫氧化鎂?；瘜W(xué)反應(yīng)方程式如下-------------------(1)--------------------(2)由反應(yīng)(1)和反應(yīng)(2)可以看出，所用原料是有腐蝕性的強(qiáng)酸強(qiáng)堿，排放的廢氣為二氧化碳，排放的堿性廢水含鹽；其生產(chǎn)過(guò)程會(huì)造成環(huán)境污染。
本發(fā)明的目的是克服無(wú)機(jī)合成法上述不足，以無(wú)腐蝕性的天然硅藻土為原料，生產(chǎn)化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的阻燃劑。
本發(fā)明采用如下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)上述目的1、選用SiO2含量在85％以上的天然硅藻土為原料，通過(guò)粉碎、氣流干燥和分選除去雜質(zhì)，并按干精土重量添加3％-8％的純堿作隱蔽劑，均勻混合后在回轉(zhuǎn)窯中900-1000℃的高溫下焙燒。
2、燒成硅藻土的加工采用三級(jí)粉碎、四次氣流分級(jí)和一次性分離回收的工藝流程；即由粉碎1、分級(jí)1和分離回收依次串聯(lián)成一個(gè)主流程；在分級(jí)1粗料出口至分離回收除塵器進(jìn)口之間并聯(lián)由粉碎2、分級(jí)2和分級(jí)3依次連接的支流程；在分級(jí)3粗料出口至除塵器進(jìn)口之間并聯(lián)由粉碎3和分級(jí)4依次連接的支流程。
3、分級(jí)1、分級(jí)3、分級(jí)4的臨界粒徑在5-15μm范圍內(nèi)調(diào)整，分級(jí)2臨界粒徑在50-150μm范圍內(nèi)調(diào)整。
4、粉碎3采用超音速氣流粉碎，載氣為經(jīng)過(guò)凈化的壓縮空氣。
5、采用復(fù)膜材料制作產(chǎn)品分離回收除塵器的濾袋。
采取上述措施后，形成了一個(gè)由原料的粉碎、干燥、分選棄雜、分離、微細(xì)品回收、混合、焙燒、粉碎、產(chǎn)品分級(jí)和一次性分離回收工序組成的工藝流程。原土經(jīng)一次粉碎后由電子皮帶秤計(jì)量，并測(cè)定水份與鐵含量，確定隱蔽劑的添加量。隱蔽劑經(jīng)粉碎、分離回收和計(jì)量在精土分離前加入，加入量視原土含鐵量在3％-8％范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。在高溫焙燒中，原料里的鐵化合物與隱蔽劑純堿反應(yīng)生成穩(wěn)定的白色鐵酸鈉鹽，提高了產(chǎn)品的白度。硅藻土中的有機(jī)物完全氧化燃燒，不穩(wěn)定的碳酸鹽雜質(zhì)消化分解成穩(wěn)定的化合物，提高了產(chǎn)品的化學(xué)穩(wěn)定性。回轉(zhuǎn)窯以煤氣或柴油為燃料，燒成區(qū)溫度在900-1000℃。轉(zhuǎn)窯尾氣回收利用，作為氣流干燥的熱源。燒成熟料大部分經(jīng)粉碎1、分級(jí)1和粉碎2、分級(jí)2、分級(jí)3兩個(gè)通路分流加工進(jìn)入分離回收，降低了第三級(jí)即氣流粉碎系統(tǒng)的負(fù)荷量。由此降低了空氣壓縮、凈化和氣流粉碎設(shè)備的安裝容量，動(dòng)力消耗比只用一級(jí)氣流粉碎的工藝顯著降低；同時(shí)避免了重復(fù)粉碎與過(guò)粉碎，達(dá)到產(chǎn)品粒度分布適宜，生產(chǎn)成本較低的目的。


圖1為本發(fā)明的工藝流程示意圖。以下結(jié)合實(shí)施例具體說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案。
原料的一次粉碎進(jìn)料為含水30％的硅藻原土，SiO2含量88％，F(xiàn)e2O3含量1.5％；粉碎后最大粒徑3mm。一次粉碎后的濕料進(jìn)入氣流干燥1，其進(jìn)氣溫度300-350℃。物料經(jīng)第一次干燥后進(jìn)入二次粉碎，粉碎后最大粒徑150μm，再送入氣流干燥2干燥。氣流干燥2的進(jìn)氣溫度250-300℃。干燥后物料進(jìn)入精土分選，分選出的精土進(jìn)入分離工序；粗料進(jìn)入三次粉碎繼續(xù)粉碎，再經(jīng)雜質(zhì)分選棄去雜質(zhì)，可利用的物料送入分離工序。隱蔽劑采用純堿，添加量為4％。精土分選臨界粒徑為100μm；雜質(zhì)分選臨界粒徑為120μm；分離器臨界粒徑D100為10μm。粒徑大于10μm的物料和大部分5-10μm之間的物料在分離器被分離下來(lái)。5μm以下的微細(xì)品在除塵器分離回收，然后與分離器分離的中粗物料混合，一并進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯焙燒；水蒸汽和基本潔凈的空氣排入大氣，其含塵量不高于30mg/m3，在國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)?；剞D(zhuǎn)窯以空氣煤氣為燃料，燒成區(qū)溫度控制在950-1000℃。燒成物料最大塊徑200mm，采用錘式粉碎機(jī)粉碎，出料最大粒徑5mm。粉碎后的物料經(jīng)分級(jí)1分級(jí)，臨界粒徑為12μm。合格料流進(jìn)入除塵器分離回收。不合格的料流經(jīng)粉碎2粉碎后，由分級(jí)2分級(jí)，在100μm的臨界粒徑下棄渣；可利用的料流進(jìn)入分級(jí)3分級(jí)。分級(jí)3的臨界粒徑為12μm，分出的合格料流進(jìn)入除塵器分離回收；不合格料流進(jìn)入粉碎3進(jìn)行超音速氣流粉碎，粉碎后進(jìn)入分級(jí)4分級(jí)。分級(jí)4臨界粒徑為12μm，分出的合格料流進(jìn)入除塵器分離回收；不合格料流返回粉碎3循環(huán)粉碎，直至合格為止。除塵器采用復(fù)膜材料，1μm粒徑的粉塵除塵效率為99.99％。排放氣體含塵量20mg/m3左右，低于國(guó)家規(guī)定的60mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。所制得的產(chǎn)品為無(wú)毒、無(wú)腐蝕性、無(wú)氣味的白色固體粉末；堆積密度0.35/cm3；白度90；平均粒徑10μm；pH值8；SiO2含量90.0％；AI2O3含量4.0％；鹽酸可溶物1.0％；水可溶物0.2％。
以此產(chǎn)品與氫氧化鎂阻燃劑按相同比例添加在聚丙烯塑料中，本產(chǎn)品的阻燃聚丙烯氧指數(shù)為34，拉伸強(qiáng)度420kg/cm2；添加氫氧化鎂阻燃劑的氧指數(shù)為32，拉伸強(qiáng)度為392kg/cm2。產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)不低于氫氧化鎂阻燃劑。而在生產(chǎn)過(guò)程中卻無(wú)含鹽的堿性廢水排放，排放氣體含塵及二氧化碳指標(biāo)在國(guó)家規(guī)定范圍之內(nèi)，不會(huì)造成環(huán)境的污染。
本發(fā)明可以在規(guī)定的范圍內(nèi)改變?cè)虾椭苽涔に嚄l件，獲得指標(biāo)不同的產(chǎn)品，其物理化學(xué)指標(biāo)如下顏色及外觀白色固體粉末白度 85-95堆積密度 0.35-0.45g/cm3平均粒徑 5-15μmpH值 8.0-9.5SiO288％-93％AI2O32％-6％鹽酸可溶物≤2％水可溶物 ≤0.5％毒性 無(wú)腐蝕性無(wú)本產(chǎn)品可用于塑料、橡塑、油漆、涂料中，作為高填充量的添加型阻燃劑，也可以作為造紙?zhí)砑觿?br> 權(quán)利要求
1.一種硅藻土阻燃劑，外觀為白色固體粉末，其特征在于物化指標(biāo)如下堆積密度0.35-0.45g/cm3；白度85-95；平均粒徑5-15μm；pH值8.0-9.5；SiO2含量88％-93％；Al2O3含量2％-6％；鹽酸可溶物≤2％；水可溶物≤0.5％；無(wú)毒性；無(wú)腐蝕性。
2.權(quán)利要求1所述的硅藻土阻燃劑適用于塑料、橡塑、油漆和涂料中作添加型阻燃劑，也可以作造紙?zhí)罴觿?br> 3.一種硅藻土阻燃劑的生產(chǎn)方法，拋棄了無(wú)機(jī)合成的工藝路線，其特征是采用了天然硅藻土為原料和添加純堿作隱蔽劑在回轉(zhuǎn)窯中900-1000℃的高溫下焙燒，以及燒成品加工采用了三級(jí)粉碎、四次分級(jí)和一次性分離回收的工藝方法。
4.權(quán)利要求3所述的硅藻土阻燃劑的生產(chǎn)方法，其特征還在于所采用的硅藻土SiO2含量在85％以上，隱蔽劑的添加量視硅藻土中Fe2O3的含量在3％-8％范圍內(nèi)調(diào)整。
5.權(quán)利要求3所述的硅藻土阻燃劑的生產(chǎn)方法，其特征還在于燒成品加工的工藝流程由粉碎1、分級(jí)1和分離回收依次串聯(lián)成的主流程和在分級(jí)1粗料出口與分離回收除塵器進(jìn)口之間并聯(lián)的由粉碎2、分級(jí)2和分級(jí)3依次連接的支流程以及在分級(jí)3粗料出口與除塵器進(jìn)口之間并聯(lián)的粉碎3和分級(jí)4依次連接的支流程構(gòu)成。
6.權(quán)利要求3、5所述的硅藻土阻燃劑的生產(chǎn)方法，其特征還在于分級(jí)1、分級(jí)3和分級(jí)4的臨界粒徑在5-15μm范圍內(nèi)調(diào)整；分級(jí)2臨界粒徑在50-150μm范圍內(nèi)調(diào)整。
7.權(quán)利要求3、5所述的硅藻土阻燃劑的生產(chǎn)方法，其特征還在于粉碎3采用超音速氣流粉碎，載氣為經(jīng)過(guò)凈化的空氣。
全文摘要
一種硅藻土阻燃劑及其生產(chǎn)方法，屬化學(xué)領(lǐng)域的無(wú)機(jī)材料加工技術(shù)。采用了天然硅藻土為原料，通過(guò)粉碎、氣流干燥、分選去雜質(zhì)和添加隱蔽劑并在高溫下焙燒，使硅藻土中的有機(jī)物完全氧化燃燒，碳酸鹽礦物雜質(zhì)消化分解，鐵的化合物轉(zhuǎn)化成白色，提高了產(chǎn)品的白度和化學(xué)穩(wěn)定性。硅藻土燒成品的加工，采用了三級(jí)粉碎、四次分級(jí)和一次性分離回收的工藝流程；第三級(jí)粉碎采用了超音速氣流粉碎。所制得的產(chǎn)品無(wú)毒無(wú)腐蝕性，可用于塑料、橡塑、油漆和涂料作高填加量的添加型阻燃劑；也可以用于造紙作填加劑。
文檔編號(hào)C08K3/00GK1534055SQ0310855
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者尹興伊 申請(qǐng)人:尹興伊