阅读说明：本技术 一种基于工业废碱渣的再生制造粉笔 (Regenerated chalk manufactured based on industrial waste alkaline residues ) 是由 江冰 冯研 张欣悦 罗正繁 王悦石 周亚凯 崔巍 卞馨梓 陈高峰 周俊德 吉睿琪 于 2020-08-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及无机化学材料环保文教用品技术领域,公开了一种基于工业废碱渣的再生制造粉笔,所述粉笔主要的原料成分包括：熟石膏40~60g,碳酸钙40~80g,碱渣70~110g,聚乙烯醇7~12g,水150-220g,铁素体粉末10~15g,阿拉伯胶12~18g。溶解聚乙烯醇；将碱渣风干磨粉或在120℃条件下干燥3小时,取出磨粉；将石膏粉、聚乙烯醇胶液、碳酸钙、碱渣粉、铁素体粉末溶于水中搅拌均匀并灌注成型。与现有技术相比,本发明以工业废弃物碱渣作为部分碳酸钙替代物,加入石膏粉、聚乙烯醇等配料加水拌合成型,在降低粉笔生产物料成本基础上回收利用碱厂废渣,起到节能减排的良好社会效益。(The invention relates to the technical field of inorganic chemical material environment-friendly cultural and educational supplies, and discloses a chalk manufactured based on regeneration of industrial waste caustic sludge, which mainly comprises the following raw materials: 40-60 g of calcined gypsum, 40-80 g of calcium carbonate, 70-110 g of alkaline residue, 7-12 g of polyvinyl alcohol, 220g of water, 10-15 g of ferrite powder and 12-18 g of Arabic gum. Dissolving polyvinyl alcohol; air-drying the alkaline residue, grinding into powder or drying at 120 deg.C for 3 hr, taking out, and grinding into powder; dissolving gypsum powder, polyvinyl alcohol glue solution, calcium carbonate, alkali slag powder and ferrite powder in water, uniformly stirring, and filling for molding. Compared with the prior art, the invention takes the industrial waste alkali residues as partial calcium carbonate substitutes, adds the gypsum powder, the polyvinyl alcohol and other ingredients, adds water, mixes and forms, recycles the alkali factory waste residues on the basis of reducing the cost of chalk production materials, and plays a role in energy conservation and emission reduction.)

一种基于工业废碱渣的再生制造粉笔

技术领域

本发明涉及无机化学材料环保文教用品技术领域，具体涉及一种基于工业废碱渣的再生制造粉笔。

背景技术

近年来，随着我国教育事业的不断发展，粉笔的用量大量增加，在整个教育用品中起着举足轻重的作用。目前，国内使用的粉笔只要是普通粉笔盒无尘粉笔两大类，其主要成分均为碳酸钙(石灰石)和硫酸钙(石膏)，或含有少量的氯化钙。粉笔作为一种历史较为悠久的教学耗材，其制备主要材料来源通常是石灰石或工业化工产品CaCO3，具备一定材料成本。

另一方面，碱渣是氨碱法制纯碱生产过程排放的废液经沉淀堆积而成，其主要成分有CaCO3、CaCl2、石灰石中的少量氧化物以及食盐水中未除净的杂质等。据统计，工厂每生产1t纯碱，排放约10m³的废液，其中含废渣300-600kg。盐化工废碱渣常规处理方式为地面堆积，从而导致国内碱厂周边也已经堆积了大量碱渣，沉积后形成一片“白海”，造成了周围海域的污染。随着地区经济建设的迅速发展和环境意识的增强，对碱渣的处理，目前常规方法是采用悬浊稳定液循环排放的方式，将其溶水回灌到底下数百米深的采卤废弃盐腔中，此方法每年消耗大量处理成本，同时远期环境污染无法预知。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种基于工业废碱渣的再生制造粉笔，以工业废弃物碱渣作为部分碳酸钙替代物，加入石膏粉、聚乙烯醇配料加水拌合成型生产环保型教学粉笔。在降低粉笔生产物料成本基础上回收利用碱厂废渣，起到节能减排的良好社会效益。

技术方案：本发明提供了一种基于工业废碱渣的再生制造粉笔，所述粉笔主要的原料成分包括：熟石膏40～60g，碳酸钙40～80g，碱渣70～110g，聚乙烯醇7～12g，水150-220g，铁素体粉末10～15g，***胶12～18g。

进一步地，所述粉笔主要的原料成分包括：熟石膏45～55g，碳酸钙50～70g，碱渣80～100g，聚乙烯醇8～10g，水150-220g，铁素体粉末12～14g，***胶14～17g。

进一步地，所述碳酸钙与所述碱渣总量取150g。

进一步地，所述粉笔主要的原料成分包括：熟石膏50g，碳酸钙40g，碱渣110g，聚乙烯醇9g，水150g，铁素体粉末13g，***胶16g。

进一步地，所述粉笔主要的原料成分包括：熟石膏50g，碳酸钙80g，碱渣70g，聚乙烯醇9g，水220g，铁素体粉末13g，***胶16g。

进一步地，所述粉笔主要的原料成分包括：熟石膏50g，碳酸钙60g，碱渣90g，聚乙烯醇9g，水200g，铁素体粉末13g，***胶16g。

有益效果：

本发明利用碱厂出产的工业废弃物碱渣，通过废物利用，以碱渣作为部分碳酸钙替代物，加入石膏粉、聚乙烯等配料加水拌合成型生产环保型教学粉笔。在降低粉笔生产物料成本基础上回收利用碱厂废渣，起到节能减排的良好社会效益。

附图说明

图1为本发明实施例试样损耗率随配比变化规律；

图2为本发明实施例试样折断强度随配比变化规律。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明主要是为了解决现有技术中碱厂周边也已经堆积了大量碱渣，沉积后形成一片“白海”，造成了周围海域的污染等问题，本发明公开了一种基于工业废碱渣的再生制造粉笔，以碱渣作为部分碳酸钙替代物，加入石膏粉、聚乙烯醇等配料加水拌合成型生产环保型教学粉笔。在降低粉笔生产物料成本基础上回收利用碱厂废渣，起到节能减排的良好社会效益。下面以具体实施例进行说明。

实施例1：

取原料熟石膏50g，碳酸钙80g，碱渣70g，聚乙烯醇9g，水150-220g，铁素体粉末13g，***胶16g。

将9g聚乙烯醇溶解，加热搅匀成聚乙烯醇胶液，将70g碱渣风干磨粉，或在120℃条件下干燥3小时，取出磨粉，将熟石膏50g、聚乙烯醇胶液、80g碳酸钙、碱渣粉、13g铁素体粉末溶于水中搅拌均匀备用，之后进行粉笔灌注成型。灌注成型时，用毛刷在模具内刷一下脱模剂，如先用布蘸橄榄油或火油将各凹槽沟擦试一遍，也可用较浓厚的滤过的肥皂水揩试，作为脱模准备。模具要放平，大孔向上，浇铸同时振动模具，浇满后刮去多余浆料。之后将模具静置6小时，之后120℃下1小时进一步烘干，拆模。

实施例2：

取原料熟石膏50g，碳酸钙70g，碱渣80g，聚乙烯醇9g，水150-220g，铁素体粉末13g，***胶16g。

将9g聚乙烯醇溶解，加热搅匀成聚乙烯醇胶液，将80g碱渣风干磨粉，或在120℃条件下干燥3小时，取出磨粉，将熟石膏50g、聚乙烯醇胶液、70g碳酸钙、碱渣粉、13g铁素体粉末溶于水中搅拌均匀备用，之后进行粉笔灌注成型。灌注成型时，用毛刷在模具内刷一下脱模剂，如先用布蘸橄榄油或火油将各凹槽沟擦试一遍，也可用较浓厚的滤过的肥皂水揩试，作为脱模准备。模具要放平，大孔向上，浇铸同时振动模具，浇满后刮去多余浆料。之后将模具静置6小时，之后120℃下1小时进一步烘干，拆模。

实施例3：

取原料熟石膏50g，碳酸钙60g，碱渣90g，聚乙烯醇9g，水150-220g，铁素体粉末13g，***胶16g。

将9g聚乙烯醇溶解，加热搅匀成聚乙烯醇胶液，将90g碱渣风干磨粉，或在120℃条件下干燥3小时，取出磨粉，将熟石膏50g、聚乙烯醇胶液、60g碳酸钙、碱渣粉、13g铁素体粉末溶于水中搅拌均匀备用，之后进行粉笔灌注成型。灌注成型时，用毛刷在模具内刷一下脱模剂，如先用布蘸橄榄油或火油将各凹槽沟擦试一遍，也可用较浓厚的滤过的肥皂水揩试，作为脱模准备。模具要放平，大孔向上，浇铸同时振动模具，浇满后刮去多余浆料。之后将模具静置6小时，之后120℃下1小时进一步烘干，拆模。

实施例4：

取原料熟石膏50g，碳酸钙50g，碱渣100g，聚乙烯醇9g，水150-220g，铁素体粉末13g，***胶16g。

将9g聚乙烯醇溶解，加热搅匀成聚乙烯醇胶液，将100g碱渣风干磨粉，或在120℃条件下干燥3小时，取出磨粉，将熟石膏50g、聚乙烯醇胶液、50g碳酸钙、碱渣粉、13g铁素体粉末溶于水中搅拌均匀备用，之后进行粉笔灌注成型。灌注成型时，用毛刷在模具内刷一下脱模剂，如先用布蘸橄榄油或火油将各凹槽沟擦试一遍，也可用较浓厚的滤过的肥皂水揩试，作为脱模准备。模具要放平，大孔向上，浇铸同时振动模具，浇满后刮去多余浆料。之后将模具静置6小时，之后120℃下1小时进一步烘干，拆模。

实施例4：

取原料熟石膏50g，碳酸钙40g，碱渣110g，聚乙烯醇9g，水150-220g，铁素体粉末13g，***胶16g。

将9g聚乙烯醇溶解，加热搅匀成聚乙烯醇胶液，将110g碱渣风干磨粉，或在120℃条件下干燥3小时，取出磨粉，将熟石膏50g、聚乙烯醇胶液、40g碳酸钙、碱渣粉、13g铁素体粉末溶于水中搅拌均匀备用，之后进行粉笔灌注成型。灌注成型时，用毛刷在模具内刷一下脱模剂，如先用布蘸橄榄油或火油将各凹槽沟擦试一遍，也可用较浓厚的滤过的肥皂水揩试，作为脱模准备。模具要放平，大孔向上，浇铸同时振动模具，浇满后刮去多余浆料。之后将模具静置6小时，之后120℃下1小时进一步烘干，拆模。

实施例5：

取原料熟石膏50g，碳酸钙30g，碱渣120g，聚乙烯醇9g，水150-220g，铁素体粉末13g，***胶16g。

将9g聚乙烯醇溶解，加热搅匀成聚乙烯醇胶液，将120g碱渣风干磨粉，或在120℃条件下干燥3小时，取出磨粉，将熟石膏50g、聚乙烯醇胶液、30g碳酸钙、碱渣粉、13g铁素体粉末溶于水中搅拌均匀备用，之后进行粉笔灌注成型。灌注成型时，用毛刷在模具内刷一下脱模剂，如先用布蘸橄榄油或火油将各凹槽沟擦试一遍，也可用较浓厚的滤过的肥皂水揩试，作为脱模准备。模具要放平，大孔向上，浇铸同时振动模具，浇满后刮去多余浆料。之后将模具静置6小时，之后120℃下1小时进一步烘干，拆模。

按照上述5个实施例的配方进行试验性生产，实际操作配方如下：

性能检测试验完成后，汇总试验数据，同时采用学校教室现有商品粉笔(6B型)作为对照组，列表分析如下：

表1检验结果及数据对比分析

综合上述数据，将A、B、C、D、E、F(即为上述6个实施例，分别一一对应)及6B型粉笔对照组试验结果数据整理成图，则有图1及图2。

如前文试验结果表1及图1、图2所示。在试验中，以增白剂碳酸钙与碱渣比例为变量进行对比试验。试验结果表明，在保持石膏与添加剂成分不变条件下，以碱渣逐步替代碳酸钙作为粉笔增白剂过程中，粉笔试样损耗率随着碱渣掺入率增加、粉笔折断强度随之降低。这是由于碱渣中存在CaCl₂、NaCl以及其他钙盐、镁盐等杂质等因素，但因碱渣为化工反应生成产物本身颗粒细腻，经过烘干和筛分后可满足粉笔制造使用。因此，在本发明配方中，其他成分比例不变，当碳酸钙与碱渣总量控制在150g，碳酸钙与碱渣比例在8：7～4：11范围内时，产出的粉笔试样可满足对照组6B规格粉笔的损耗率与折断强度要求，同时依照试验数据分析，标准差和变异系数相对稳定，产品质量可控。

在配方比例方面，本研究已经对碱渣替代碳酸钙制备粉笔的配方可行性进行了有效的试验验证。综上所述，本研究试验结果满足粉笔产品规格及使用要求，证明了该配方方案具备一定产业化推广价值。

上述实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。