阅读说明：本技术 一种钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法 (Process method for preparing rubber and plastic modified additive by using ferrous metallurgy dust and mud ) 是由 丁宝文 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明属于属于橡塑添加剂技术领域,尤其是一种钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法,该工艺方法方法简单,原料来源广泛,成本低,制备的反应过程操作简单易行,原料廉价易得,反应效率较高且重复性较好,并且对橡胶塑料具有良好的抗紫外线老化作用和耐磨作用,是对高炉瓦斯泥、烧结机头电除尘灰、炉前矿槽除尘灰的二次资源的充分利用,而且有利于环境保护,具有显著的经济价值和社会效益。(The invention belongs to the technical field of rubber and plastic additives, and particularly relates to a process method for preparing a rubber and plastic modified additive from ferrous metallurgy dust and sludge, which has the advantages of simple process, wide raw material source, low cost, simple and easy operation of the preparation reaction process, cheap and easily available raw materials, high reaction efficiency, good repeatability, good ultraviolet aging resistance and wear resistance on rubber and plastic, full utilization of secondary resources of blast furnace gas sludge, sintering machine head electric dedusting ash and furnace front ore tank dedusting ash, contribution to environmental protection and remarkable economic value and social benefit.)

一种钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法

技术领域

本发明属于橡塑添加剂技术领域，尤其是一种钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法。

背景技术

高炉瓦斯泥是炼铁厂高炉干式除尘灰和煤气洗涤污水排放于沉淀池中经沉淀处理而得到的一种很细的污泥。高炉炉尘的发生量一般为15~50kg/t。高炉瓦斯泥的主要特性为:锌含量高、水含量高、铁含量高、碳含量高、颗粒粒度细微,锌主要存在于较小的颗粒中。高炉中锌的循环和积累造成锌负荷逐渐增高，高炉内锌负荷过高又会对高炉产生一系列的危害。我国许多工厂都无法与钢厂现有技术不配套，因此，一般不用或者少用湿法来处理含锌、铅的高炉粉尘。火法火法锌回收技术是利用锌的沸点较低，在高温还原条件下，锌的氧化物被还原，并气化成锌蒸气随烟气一起排出，使锌与固相分离。在气化相中，锌蒸气又很容易被氧化而形成锌的氧化物颗粒，同烟尘一起在烟气处理系统中被收集。本领域亟待开发出一种新型的钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法，拓展高炉瓦斯泥烧结机头电除尘灰、炉前矿槽除尘灰的可回收废弃物的回收利用应用领域。

发明内容

针对上述问题，本发明旨在提供一种钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法。

本发明通过以下技术方案实现：

一种钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法，具体方法如下：

（1）将成分组成为TFe36.60高炉瓦斯泥20~25份、烧结机头电除尘灰10~13份、炉前矿槽除尘灰16~23份，破碎、干燥、磨细，均匀搅拌分散混合,得混合处理粉末，采用饱和CO₂水溶液富集浸提混合处理粉末0.5~1h，

（2）将混合处理粉末中加入微生物菌液和钙化液进行处理诱导生成钙化负载混合处理粉末和浸出液,所述混合处理粉末按每吨加入80~100L微生物菌液堆积形成,所述微生物为巴氏芽孢杆菌ATCC11859,所述钙化液为硝酸铵和氯化钙混合而成,所述硝酸铵终浓度为0.1~0.15mo1/L,所述氯化钙终浓度为0.15~0.2mol/L,钙化液总用量为所加入的菌液用量的1~2倍,所述巴氏芽孢杆菌菌液其细菌浓度为1×10⁷~1×10⁹cfu/mL；

（3）钙化处理粉末加入到硫酸溶液中进行酸浸，浸出矿浆固液分离后得滤渣和滤液，在滤液中加入双氧水溶液和石灰石氧化中和沉铁，过滤后得含铁渣和除铁后液，含铁渣用于回收铁；

（4）在温度为80℃条件下将步骤（3）得到的除铁后液中按照高炉瓦斯泥与氯化锌质量比为30：1.5~3.0加入氯化锌粉，搅拌反应沉淀1~2h，过滤得到钙镁渣和硫酸锌溶液；

（5）将步骤（4）得到的硫酸锌溶液依次加入碳酸氢铁或碳酸铵溶液进行结晶沉淀碳酸锌,经过滤洗涤，经蒸发浓缩脱水、风干，干燥后转入马弗炉锻烧即得到橡塑改性添加剂。

作为发明进一步的方案：所述步骤（1）中高炉瓦斯泥、烧结机头电除尘灰、炉前矿槽除尘灰破碎、干燥、磨细后得到粒径0.050mm~0.07mm粉状高炉瓦斯泥物料。

作为发明进一步的方案：所述步骤（4）中酸浸过程具体为：在70℃条件下将粉状钙化处理粉末按固液比2：5g/mL加入到0.5~0.8mol/L硫酸溶液中浸出5~8min，浸出结束后静置沉降5~8min，然后固液分离得滤渣与滤液。

作为发明进一步的方案：所述步骤（4）中氧化中和沉铁具体为：在室温下，按照钙化处理粉末质量与双氧水溶液体积比例为30：2~3g/mL将浓度为30wt%双氧水溶液加入到滤液中混合均匀，然后加入石灰石调节pH为5.2~5.4得到除铁后液和铁渣。

作为发明进一步的方案：所述步骤（5）得到的硫酸锌溶液蒸发浓缩至过饱和度为1.83g/ml，然后置于0℃冰水中冷却结晶10~12h得到含水，在经过脱水、风干便制得高纯含水硫酸锌。

本发明的有益效果：

本发明公开的钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法用饱和CO₂水溶液进行浸出回收有价锌经过充分浸出反应杂质元素，利用瓦斯泥中的锌以氧化锌的形式存在，钙化处理粉末的形成可以促进酸浸的浸出效果，经洗涤、干燥、灼烧即得产品氧化锌，对瓦斯泥中铁、碳浸出较少，可保证瓦斯泥返回烧结，为炼铁厂节省焦炭和铁精矿。

相比现有技术本发明具有如下优点：

本发明公开的钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂氧化锌中含丰富的有价金属,回收难降低大,分离成本低,有价金属得到充分利用,改善了低品位次氧化锌通常作为废弃物,造成大量固体废物堆积,对周边环境造成严重污染的不良状况，拓展了此种废弃物作为橡塑改性剂的应用领域，是对高炉瓦斯泥、烧结机头电除尘灰、炉前矿槽除尘灰的二次资源的充分利用,而且有利于环境保护,具有显著的经济价值和社会效益。

具体实施方式

下面用具体实施例说明本发明，但并不是对本发明的限制。

实施例1

一种钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法，具体方法如下：

（1）高炉瓦斯泥25份、烧结机头电除尘灰13份、炉前矿槽除尘灰23份，破碎、干燥、磨细，均匀搅拌分散混合,得混合处理粉末，采用饱和CO₂水溶液富集浸提浸混合处理粉末0.5~1h，烧结机头电除尘灰按质量分数组成Fe51.3%、Zn13.2%、CaO10.2%、SiO₂6.8、Al₂O₃1.85%、MgO3.5%，其余为杂质，高炉瓦斯泥按质量分数组成为Fe23.14%、C16.92%、Mn0.45%、S0.43%、Mg2.87%、CaO3.75%，其余为杂质；炉前矿槽除尘灰含TFe47.84%；

（2）将混合处理粉末中加入微生物菌液和钙化液进行处理诱导生成钙化负载混合处理粉末和浸出液,所述混合处理粉末按每吨加入100L微生物菌液堆积形成,所述微生物为巴氏芽孢杆菌ATCC11859,所述钙化液为硝酸铵和氯化钙混合而成,所述硝酸铵终浓度为0.15mo1/L,所述氯化钙终浓度为0.2mol/L,钙化液总用量为所加入的菌液用量的2倍,所述巴氏芽孢杆菌菌液其细菌浓度为1×10⁹cfu/mL；

（3）钙化处理粉末加入到硫酸溶液中进行酸浸，浸出矿浆固液分离后得滤渣和滤液，在滤液中加入双氧水溶液和石灰石氧化中和沉铁，过滤后得含铁渣和除铁后液，含铁渣用于回收铁；

（4）在温度为80℃条件下将步骤（3）得到的除铁后液中按照高炉瓦斯泥与氯化锌质量比为30：3.0加入氯化锌粉，搅拌反应沉淀2h，过滤得到钙镁渣和硫酸锌溶液；

（5）将步骤（4）得到的硫酸锌溶液依次加入碳酸氢铁或碳酸铵溶液进行结晶沉淀碳酸锌,经过滤洗涤，经蒸发浓缩脱水、风干，干燥后转入马弗炉锻烧即得到橡塑改性添加剂。

作为发明进一步的方案：所述步骤（1）中高炉瓦斯泥、烧结机头电除尘灰、炉前矿槽除尘灰破碎、干燥、磨细后得到粒径0.07mm粉状高炉瓦斯泥物料。

作为发明进一步的方案：所述步骤（4）中酸浸过程具体为：在70℃条件下将粉状钙化处理粉末按固液比2：5g/mL加入到0.8mol/L硫酸溶液中浸出8min，浸出结束后静置沉降8min，然后固液分离得滤渣与滤液。

作为发明进一步的方案：所述步骤（4）中氧化中和沉铁具体为：在室温下，按照钙化处理粉末质量与双氧水溶液体积比例为30：3g/mL将浓度为30wt%双氧水溶液加入到滤液中混合均匀，然后加入石灰石调节pH为5.4得到除铁后液和铁渣。

作为发明进一步的方案：所述步骤（5）得到的硫酸锌溶液蒸发浓缩至过饱和度为1.83g/ml，然后置于0℃冰水中冷却结晶12h得到含水，在经过脱水、风干便制得高纯含水硫酸锌。

实施例2

一种钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的工艺方法，具体方法如下：

（1）将高炉瓦斯泥20份、烧结机头电除尘灰10份、炉前矿槽除尘灰16份，破碎、干燥、磨细，均匀搅拌分散混合,得混合处理粉末，采用饱和CO₂水溶液富集浸提混合处理粉末1h，烧结机头电除尘灰按质量分数组成Fe52.3%、Zn11.2%、CaO10.4%、SiO₂6.6、Al₂O₃1.85%、MgO3.5%，其余为杂质，高炉瓦斯泥按质量分数组成为Fe23.14%、C16.92%、Mn0.45%、S0.43%、Mg2.87%、CaO3.75%，其余为杂质；炉前矿槽除尘灰含TFe47.84%；

（2）将混合处理粉末中加入微生物菌液和钙化液进行处理诱导生成钙化负载混合处理粉末和浸出液,所述混合处理粉末按每吨加入100L微生物菌液堆积形成,所述微生物为巴氏芽孢杆菌ATCC11859,所述钙化液为硝酸铵和氯化钙混合而成,所述硝酸铵终浓度为0.15mo1/L,所述氯化钙终浓度为0.2mol/L,钙化液总用量为所加入的菌液用量的2倍,所述巴氏芽孢杆菌菌液其细菌浓度为1×10⁹cfu/mL；

（3）钙化处理粉末加入到硫酸溶液中进行酸浸，浸出矿浆固液分离后得滤渣和滤液，在滤液中加入双氧水溶液和石灰石氧化中和沉铁，过滤后得含铁渣和除铁后液，含铁渣用于回收铁；

（4）在温度为80℃条件下将步骤（3）得到的除铁后液中按照高炉瓦斯泥与氯化锌质量比为30：3.0加入氯化锌粉，搅拌反应沉淀2h，过滤得到钙镁渣和硫酸锌溶液；

（5）将步骤（4）得到的硫酸锌溶液依次加入碳酸氢铁或碳酸铵溶液进行结晶沉淀碳酸锌,经过滤洗涤，经蒸发浓缩脱水、风干，干燥后转入马弗炉锻烧即得到橡塑改性添加剂。

作为发明进一步的方案：所述步骤（1）中高炉瓦斯泥、烧结机头电除尘灰、炉前矿槽除尘灰破碎、干燥、磨细后得到粒径0.07mm粉状高炉瓦斯泥物料。

作为发明进一步的方案：所述步骤（4）中酸浸过程具体为：在70℃条件下将粉状）钙化处理粉末按固液比2：5g/mL加入到0.8mol/L硫酸溶液中浸出8min，浸出结束后静置沉降5~8min，然后固液分离得滤渣与滤液。

作为发明进一步的方案：所述步骤（4）中氧化中和沉铁具体为：在室温下，按照）钙化处理粉末质量与双氧水溶液体积比例为30：3g/mL将浓度为30wt%双氧水溶液加入到滤液中混合均匀，然后加入石灰石调节pH为5.4得到除铁后液和铁渣。

作为发明进一步的方案：所述步骤（5）得到的硫酸锌溶液蒸发浓缩至过饱和度为1.83g/ml，然后置于0℃冰水中冷却结晶11h得到含水，在经过脱水、风干便制得高纯含水硫酸锌。

表1各实施例和对比例钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂的性能测试结果

吸油值按照GB5211.15进行；PH值按照GB/T1325目筛余物按照GB/T5211.14-1988进行；105℃失重值按照GB/T5221.3-1985进行；粒度按照GB/T145632008高岭土及其试验方法中5.3物理性能与水分的测定方法进行；

表2各实施例和对比例钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂改性热塑性弹性体的性能测试结果

注：测试方法为将各对比例和实施例的型钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂5.4份置于120℃恒温烘箱中干燥30min取出后置于干燥器内冷却至室温,备用。在SEBSYH-503中加入250份的石蜡油150,混合搅拌1h,再加入碳酸钙250份和PPH-T03,混合均匀,静置3h,然后将混合好的原料加入到双螺杄挤岀机中熔融挤岀造粒,挤出加工温度为190℃,再将粒子经立式注塑机注塑成标准样条,注塑温度为200℃,备用。

表3各实施例和对比例钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂改性丁腈橡胶的性能测试结果

注：测试方法采用上述对比例和实施例的例钢铁冶金尘泥制备橡塑改性添加剂分别用上海橡胶机械厂生产的SK-160B型双辊炼胶机,将丁腈橡胶N220S100份在室温下过辊,调节辊距间隙,塑炼5次后,逐步加入邻苯二甲酸二辛酯35份、碳酸钙50份、砂回收废旧树脂型砂再加工橡塑填料90份和氧化锌5份硬脂酸1份、N-环已基-2-苯骈噻唑次磺酰胺1.5份、二硫化四甲基秋兰姆1份、4,4'-二辛基二苯胺1份,然后薄通10次,最后加入硫磺0.4份,再薄通数次后打卷,室温环境下停放24h,将混炼好的生胶压片，一段硫化温度为155℃,10min,压力为15MPa；二段硫化温度为200℃,4h,常压,二段硫化在髙温烘箱内进行，状态调节后进行测试。表2和表3参考标准为：GB/T528-2008硫化橡胶或热塑性橡胶拉伸应力应变性能的测定；GB/T529-2008硫化橡胶或热塑性橡胶撕裂强度的测定(裤形、直角形和新月形试样)；GB/T532-2008硫化橡胶或热塑性橡胶与织物粘合强度的测定；GB/T533-2008硫化橡胶或热塑性橡胶密度的测定；GB/T2410-2008透明塑料透光率和雾度试验方法；GB/T2918-1998塑料试样状态调节和试验的标准环境；硬度的测定：按ASTMD240中规定的方法进行测定；断裂伸长率的测定：按ASTMD12中规定的方法进行测定；拉伸强度的测定：按ASTMD412中规定的方法进行测定；100%定伸强度的测定：按ASTMD412中规定的方法进行测定；撕裂强度的测定：按ASTMD624中规定的方法进行测定；ASTMD412热塑性弹性体拉伸强度的标准测试方法；ASTMD624热塑性弹性体的撕裂强度的标准测试方法；GB/T1689硫化橡胶耐磨耗性能的测定-用阿克隆磨耗机；耐热性GB3512-2001硫化橡胶或热塑性橡胶热空气加速老化和耐热试验；阻燃性GB/T10707-2008橡胶燃烧性能的测定B法。