CN105295099A - 一种利用化工污泥制作改性塑料的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种利用化工污泥制作改性塑料的方法，首先对化工污泥和矿石粉预处理，化工污泥烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；矿石粉烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；将预处理的化工污泥和矿石粉按比例混匀形成泥矿粉，再加入塑料母料和其它配料后在低速混合机中混匀，最后经双螺旋挤出机挤出，获得新原料。本发明以危险固废化工污泥、矿石粉和塑料为主要原料，并且经过干燥、粉碎、挤压成型，设备投资少、工艺路线简单、能源消耗低；制得的改性塑料强度高、抗冲击性强、韧性大，重金属浸出物毒性符合GB5085.3-2007，主要用于下水道水管、电线绝缘管线、一次性器皿、花盆等塑料制品的生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用化工污泥制作改性塑料的方法，属于化工行业危险固体废物处理处置及资源化技术领域。
背景技术
化工污泥含水率高，体积大且组成成分复杂，有毒性化合物和重金属成分高，净化难度高。重金属是限制污泥大规模土地利用的重要因素，因为污泥施用于土壤后，重金属将积累于地表层。另外重金属一般溶解度很小，性质较稳定、难除去，所以其潜在毒性易于在作物和动物以及人类中积累，给人们的身心健康带来很大的危害。
由于塑料具有原料来源广泛、品种繁多、易于加工、性能优异等特点，目前已经成为各行业不可缺少的重要材料。塑料制品在食品包装、饮水管材、儿童玩具、医疗器材等方面广泛使用，由于与人体有接触，因而要求这些制品是无毒或低毒的。可部分刀叉、彩色塑料热吸管、塑料砧板等含重金属超标，严重危害人们健康。以儿童玩具为例，欧洲相关玩具法规EN71明确规范了玩具重金属溶出量的上限，Sb、Cr和Hg都低于60mg/kg，As低于25mg/kg，Ba低于1000mg/kg，Cd低于75mg/kg，Pb低于90mg/kg，Se低于500mg/kg。
1）塑料母料来源及其特征
Pp：聚丙烯，是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。通常为半透明无色固体，无臭、无毒、无味，密度小，是最轻的通用塑料。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100℃左右使用，适于制作一般机械零件、耐腐蚀零件和绝缘零件。常见的酸、碱等有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。制品可用蒸汽消毒是其突出优点。具有良好的电性能和高频绝缘性且不受湿度影响，但低温时变脆，不耐磨、易老化，但可分别通过改性予以克服。
pvc：聚氯乙烯,是由氯乙烯在引发剂作用下聚合而成的热塑性树脂。Pvc塑料：为微黄色半透明状，有光泽。透明度胜于聚乙烯、聚丙烯，差于聚苯乙烯，随助剂用量不同，分为软、硬聚氯乙烯，软制品柔而韧，手感粘，硬制品的硬度高于低密度聚乙烯，而低于聚丙烯，在屈折处会出现白化现象。典型用途供水管道，家用管道，房屋墙板，商用机器壳体，电子产品包装，医疗器械，食品包装等。常见制品：板材、管材、鞋底、玩具、门窗、电线外皮、文具等。是一种使用一个氯原子取代聚乙烯中的一个氢原子的高分子材料。
刚性PVC是使用最广泛的塑料材料之一。PVC材料是一种非结晶性材料。PVC材料在实际使用中经常加入稳定剂、润滑剂、辅助加工剂、色料、抗冲击剂及其它添加剂。PVC材料具有不易燃性、高强度、耐气侯变化性以及优良的几何稳定性。PVC对氧化剂、还原剂和强酸都有很强的抵抗力。然而它能够被浓氧化酸如浓硫酸、浓硝酸所腐蚀并且也不适用与芳香烃、氯化烃接触的场合。PVC的流动特性相当差，其工艺范围很窄。特别是大分子量的PVC材料更难于加工（这种材料通常要加入润滑剂改善流动特性），因此通常使用的都是小分子量的PVC材料。PVC的收缩率相当低，一般为0.2~0.6%。
pc:聚碳酸酯,是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。其中由于脂肪族和脂肪族-芳香族聚碳酸酯的机械性能较低，从而限制了其在工程塑料方面的应用。目前仅有芳香族聚碳酸酯获得了工业化生产。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广；高度透明性及自由染色性；成形收缩率低、尺寸安定性良好；耐疲劳性佳;耐候性佳;电气特性优；无味无臭对人体无害符合卫生安全。
2）常规改性方法及本改性方法的优势
改性塑料，是指在通用塑料和工程塑料的基础上，经过填充、共混、增强等方法加工，提高了阻燃性、强度、抗冲击性、韧性等方面的性能的塑料制品。通过改性的塑料部件不仅能够达到一些钢材的强度性能，还具有质轻、色彩丰富、易成型等一系列优点，因此目前“以塑代钢”的趋势在很多行业都显现出来，而现阶段要找出一种大规模替代塑料制品的材料几乎是不可能的。改性塑料是涉及面广、科技含量高、能创造巨大经济效益的一个塑料产业领域。而塑料改性技术—填充、共混和增强改性更是深入几乎所有的塑料制品的原材料与成型加工过程。从原料树脂的生产到从多种规格及品种的改性塑料母料，为了降低塑料制品的成本，提高其功能性，离不开塑料改性技术。
普通的塑料往往会有它自身的特性和缺陷，改性塑料就是给塑料改变一下性质，基本的技术包括：1、增强：将玻璃纤维等与塑料共混以增加塑料的机械强度。2、填充：将矿物等填充物与塑料共混，使塑料的收缩率、硬度、强度等性质得到改变。3、增韧：通过给普通塑料加入增韧剂共混以提高塑料的韧性，增韧改性后的产品：铁轨垫片。4、阻燃：给普通塑料树脂里面添加阻燃剂，即可使塑料具有阻燃特性，阻燃剂可以是一种或者是几种阻燃剂的复合体系，如溴+锑系，磷系，氮系，硅系，以及其他无机阻燃体系。5、耐寒：增加塑料在低温下的强度和韧性，一般塑料在低温下固有的低温脆性，使得在低温环境中应用受限，需要添加一些耐低温增韧剂改变塑料在低温下的脆性，例如汽车保险杠等塑件，一般要求耐寒。
本改性方法优势：增韧技术
矿物质增强增韧是最为普遍的改性途径之一。向聚丙烯原料中添加的矿物质通常是碳酸钙，滑石粉，硅灰石，玻璃微珠，云母粉等。这些矿物质不仅可以在一定程度上改善聚丙烯材料的机械性能和冲击韧性，降低聚丙烯材料的成型收缩率以加强其尺寸稳定性，并且由于矿物质与聚丙烯基体在成本上的巨大差别，可以大幅度降低聚丙烯材料的成本。本发明结合危险固废化工污泥、矿石粉和塑料，经过干燥、粉碎、挤压成型，设备投资少、工艺路线简单、能源消耗低；制得制得强度高、抗冲击性强、韧性大的改性塑料。
发明内容
本发明的目的针对现有技术的不足，提供一种利用化工污泥制作改性塑料的方法，实现污泥资源化利用。
本发明的技术方案为：一种利用化工污泥制作改性塑料的方法，其具体步骤如下：
（1）化工污泥预处理，烘干，至含水率低于6%；磨粉，风选，至于80目或以下；
（2）矿石粉预处理，烘干，至含水率低于6%；磨粉，风选，至于80目或以下；
（3）改性处理：将预处理后的化工污泥和矿石粉按比例混匀形成泥矿粉；
（4）复合：加入塑料母料在低速混合机中混匀；
（5）重新造粒：送入螺杆挤出造粒机中造粒，获得新原料。
有益效果：
1、该方法不仅实现了污泥的减量化，而且彻底实现了污泥的资源化。以危险固废化工污泥、矿石粉和塑料为原料制备改性塑料，开辟了固体废弃物处理的新途径。
2、采用化工行业剩余污泥为原料，制备改性塑料达到了“变废为宝”、“以废治废”的目的，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
3、该法制得的改性塑料的金属浸出浓度远低于国标GB5085.3-2007(危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别)中规定的浸出液最高允许浓度。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
首先对化工污泥和矿石粉预处理，化工污泥烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；矿石粉烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；将预处理的化工污泥和矿石粉按比例1:1混匀形成泥矿粉；再将泥矿粉和塑料按1:1的重量比在低速混合机中混匀，最后经双螺旋挤出机挤出，制得下水道水管。
实施例2：
首先对化工污泥和矿石粉预处理，化工污泥烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；矿石粉烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；将预处理的化工污泥和矿石粉按比例1:2混匀形成泥矿粉；再将泥矿粉和塑料按1:2的重量比在低速混合机中混匀，最后经双螺旋挤出机挤出，制得花盆。
实施例3：
首先对化工污泥和矿石粉预处理，化工污泥烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；矿石粉烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；将预处理的化工污泥和矿石粉按比例1:1.5混匀形成泥矿粉；再将泥矿粉和塑料按1:1.5的重量比在低速混合机中混匀，最后经双螺旋挤出机挤出，制得电线绝缘管线。
实施例4：
首先对化工污泥和矿石粉预处理，化工污泥烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；矿石粉烘干至含水率低于6%，磨粉后风选至80目或以下；将预处理的化工污泥和矿石粉按比例1:1.2混匀形成泥矿粉；再将泥矿粉和塑料按1:1.2的重量比在低速混合机中混匀，最后经双螺旋挤出机挤出，制得一次性器皿。
Claims (9)
1.一种利用化工污泥制作改性塑料的方法，其特征在于，具体步骤如下：
（1）化工污泥预处理，烘干，至含水率低于6%；磨粉，风选，至于80目或以下；
（2）矿石粉预处理，烘干，至含水率低于6%；磨粉至于80目或以下；
（3）改性处理：将预处理后的化工污泥和矿石粉按比例混匀，在混合过程中加入酯化剂或偶联剂，95~150oC处理20分钟，形成改性泥矿粉；
（4）复合：将改性泥矿粉按比例加入塑料母料在低速混合机中混匀；改性泥矿粉与塑料母料的比例为40：39~100；
（5）重新造粒：送入螺杆挤出造粒机中造粒，获得新原料。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于改性泥矿粉与塑料母料的比例为40:50-75。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的塑料母料为聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）、聚碳酸酯（PC）、聚乳酸（PLA）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚苯乙烯（PS）中的1种或至少2种的组合，或者是回收的废旧塑料。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的矿石粉为碳酸钙，氯化钙、硫酸镁、石英粉、滑石粉、硅灰石、硅酸钙、玻璃微珠、粉煤灰等二价或三价矿物原料或多种矿石的混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述的化工污泥为，重金属浸出物浓度符合《危险废物鉴别标准浸出物毒性鉴别》规定的化工污泥，铜、锌、铍浓度小于100mg/L，铬小于15mg/L，铅、镍、砷小于5mg/L，镉小于1mg/L，汞0.1mg/L。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于泥矿粉制作方法，所述泥矿粉为化工污泥和矿石粉按重量比1：0.5~5而制得。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于泥矿粉制作方法，所述泥矿粉为化工污泥和矿石粉按重量比1:2而制得。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在改性塑料制备方法，将泥矿粉和塑料按重量比1:0.2~10而制得。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于在改性塑料制备方法，将泥矿粉和塑料按重量比1:1而制得。
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