CN109627742A - 一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，涉及脱硫灰再利用领域，包括如下步骤：步骤1：脱硫灰的分离纯化，制得碳酸钙粉末；步骤2：轻质碳酸钙的表面处理，得到具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料；步骤3：聚氨酯板材的制备。本发明的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，不仅能够促进烧结烟气脱硫灰被规模化工业再利用，有效克服现有脱硫灰直接利用时其组分不可调整和各批次制备的产品的性能不稳定的问题，而且得到的聚氨酯板材性能与用同等质量的常规的200目碳酸钙制成的聚氨酯板材性能相同。

Description

一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法
技术领域
本发明涉及脱硫灰再利用领域，尤其涉及一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法。
背景技术
随着中国钢铁工业的发展，钢产量大幅度增长。钢铁产量的剧增导致矿石和燃料中的硫在烧结过程中以二氧化硫的形式大量产生，烧结过程产生的二氧化硫排放量约占钢铁企业年排放量的40-60％，烧结烟气脱硫灰是指采用半干法脱硫工艺在烧结产生的烟气中加入氧化钙或熟石灰脱硫剂，使含硫成分与脱硫剂发生化学反应生成以固体亚硫酸盐为主要成分的脱硫副产品。烧结烟气脱硫灰的具体成分为氢氧化钙5-10％，碳酸钙15-25％，亚硫酸钙50-65％以及少量的飞灰成分。大量的脱硫灰如果不能够很好地加以利用的话，将会造成大量土地资源被侵占，同时脱硫灰中的酸性物质也会对环境造成不利的影响。
当前对于脱硫灰的回收再利用，往往是把脱硫灰直接以填料的形式加入到材料中，或者是对其先进行一定的改性然后再加入到材料中。这样将脱硫灰以一种整体的形式直接使用或经过改性后使用往往具有以下缺点：
1，不同批次的脱硫灰的成分往往会有一定的差别，因此使得其在添加过程中会存在不同批次同样的配方所制备的产品的性能有差距，出现产品性能不稳定的问题；
2，脱硫灰的成分较多，如果将其作为整体引入的过程中，各组分的比例不能方便的进行调配，如果要改变脱硫灰中某一组分的含量，那么不可避免地也要同步改变其他组分的含量。
因此，本领域的技术人员致力于开发一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，既能促进烧结烟气脱硫灰被规模化工业再利用，又能有效克服现有脱硫灰直接利用时其组分不可调整和各批次制备的产品的性能不稳定的问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是怎样有效地促进烧结烟气脱硫灰被规模化工业再利用，解决现有脱硫灰直接利用时其组分不可调整和各批次制备的产品的性能不稳定的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，包括如下步骤：
步骤1：脱硫灰的分离纯化；
步骤2：轻质碳酸钙的表面处理；
步骤3：聚氨酯板材的制备。
进一步地，所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：取脱硫灰100质量份，水200～300质量份，放入第一反应器中，在室温下搅拌反应1小时；
步骤1.2：向所述第一反应器中通入二氧化碳气体，在室温下继续反应3小时后，停止通入二氧化碳气体，过滤后将反应后的滤液收集起来；
步骤1.3：将所述滤液放入第二反应器中，继续搅拌，逐步加温到60℃，直到不再产生沉淀物后停止搅拌，经过过滤后得到所述沉淀物；
步骤1.4：用去离子水对所述沉淀物进行数次清洗；
步骤1.5：将清洗后的所述沉淀物放入鼓风烘箱中1小时，所述鼓风烘箱设置的温度为100℃～110℃，最后得到第一碳酸钙；
步骤1.6：将第一碳酸钙研磨后过200目筛，得到第二碳酸钙粉末。
进一步地，所述步骤1.1中的搅拌反应的搅拌速度为100～120rpm。
进一步地，所述步骤1.4中的清洗次数为3次。
进一步地，所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：在捏合机中，取所述第二碳酸钙粉末100质量份，雾化的液体石蜡稀释的钛酸酯偶联剂2～6质量份，在搅拌速度为500～800rpm下，搅拌反应5～8分钟；
步骤2.2：加入500～1000质量份的聚氨酯A料，在搅拌速度为10～30rpm下，搅拌反应30～50分钟，最后得到具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料。
进一步地，所述步骤2.1中的所述液体石蜡稀释的钛酸酯偶联剂的液体石蜡与钛酸酯偶联剂的质量比为2～3：1。
进一步地，所述的钛酸酯偶联剂为单烷氧基型偶联剂。
进一步地，所述步骤2.2中反应前加入的所述聚氨酯A料包括聚醚多元醇4110、聚醚多元醇7050、水、N，N-二甲基环己胺(PC-8)、醋酸钾、一氟二氯乙烷(HCFC-141B)、硅油AK-8803；所述聚氨酯A料的成分的质量比为：聚醚多元醇4110：聚醚多元醇7050：水：N，N-二甲基环己胺(PC-8)：醋酸钾：一氟二氯乙烷(HCFC-141B)：硅油AK-8803＝70：30：1：1～1.5：2～4：10～15：3～6。
进一步地，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：将所述的具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料与聚氨酯B料按质量比为100：100～110的比例放入低压发泡机内；所述聚氨酯B料包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
步骤3.2：通过低压发泡机混合后挤出到聚氨酯板材生产线上，最后得到以脱硫灰分离纯化得到碳酸钙组分填充的聚氨酯板材。
进一步地，所述步骤1.1中的所述脱硫灰的成分包括氢氧化钙，碳酸钙，亚硫酸钙；所述氢氧化钙的质量百分比范围为5～10％，所述碳酸钙的质量百分比范围为15～25％，所述亚硫酸钙的质量百分比范围为50～65％。
与现有技术相比，通过本发明的实施，达到了以下明显的技术效果：
1、本发明提供的一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，可以直接再利用烧结烟气脱硫灰中有用的成分，得到性能和组分稳定的产品，有效地克服了现有技术中脱硫灰直接利用时组分不可调整和各批次制备的产品的性能不稳定的问题；
2、本发明提供的一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，能够得到与用同等质量的常规的200目碳酸钙制成的聚氨酯板材性能相同的聚氨酯板材，便于大规模地运用，有效地缓解脱硫灰对环境的负面影响。
以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。
附图说明
图1是本发明的一个较佳实施例的一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法的流程图。
具体实施方式
以下参考说明书附图介绍本发明的多个优选实施例，使其技术内容更加清楚和便于理解。本发明可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本发明的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。
实施例1：
本发明提供的一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法的一个较佳实施例如图1所示，包括如下步骤：
步骤1：脱硫灰的分离纯化；
步骤2：轻质碳酸钙的表面处理；
步骤3：聚氨酯板材的制备。
步骤1中包括如下步骤：
步骤1.1：取脱硫灰100质量份，水280质量份，放入第一反应器中，在室温下搅拌反应1小时，反应搅拌速度为100rpm；用于反应的脱硫灰的成分包括氢氧化钙，碳酸钙，亚硫酸钙；氢氧化钙的质量百分比为8％，碳酸钙的质量百分比为20％，亚硫酸钙的质量百分比为60％，其他如二氧化硅、氧化铁、氧化钾、氯化钙等共计12％；
步骤1.2：向第一反应器中通入二氧化碳气体，在室温下继续反应3小时后，停止通入二氧化碳气体，过滤后将反应后的滤液收集起来；
步骤1.3：将滤液放入第二反应器中，继续搅拌，逐步加温到60℃，直到不再产生沉淀物后停止搅拌，经过过滤后得到沉淀物；
步骤1.4：用去离子水对沉淀物进行三次清洗；
步骤1.5：将清洗后的沉淀物放入鼓风烘箱中1小时，鼓风烘箱设置的温度为110℃，最后得到第一碳酸钙；
步骤1.6：将第一碳酸钙研磨后过200目筛，得到第二碳酸钙粉末。
步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：在捏合机中，取第二碳酸钙粉末100质量份，雾化的液体石蜡稀释的三异硬脂酰基钛酸异丙酯4质量份，在搅拌速度为600rpm下，搅拌反应5分钟；液体石蜡稀释的三异硬脂酰基钛酸异丙酯的液体石蜡与三异硬脂酰基钛酸异丙酯的质量比为2.5：1；
步骤2.2：加入500质量份的聚氨酯A料，在搅拌速度为20rpm下，搅拌反应30分钟，最后得到具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料；反应前加入的聚氨酯A料的成分质量比为：聚醚多元醇4110：聚醚多元醇7050：水：N，N-二甲基环己胺(PC-8)：醋酸钾：一氟二氯乙烷(HCFC-141B)：硅油AK-8803＝70：30：1：1.2：3：12：4。
步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：将具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料与聚氨酯B料按质量比为100：108的比例放入低压发泡机内；所述聚氨酯B料包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
步骤3.2：通过低压发泡机混合后挤出到聚氨酯板材生产线上，最后得到以脱硫灰分离纯化得到碳酸钙组分填充的聚氨酯板材。
为了测得实施例1中步骤1最后得到的第二碳酸钙粉末的纯度，通过加入盐酸，收集生成的二氧化碳气体，计算得到轻质碳酸钙的纯度为99.8％。
经测定，与不加入轻质碳酸钙的聚氨酯板材相比，实施例1制备的聚氨酯板材的硬度从邵氏55D提高至75D，与加入同等质量的常规的200目碳酸钙的聚氨酯板材的74D基本相当。
实施例2：
本发明的另一个较佳实施例包括如下步骤：
步骤1：脱硫灰的分离纯化；
步骤2：轻质碳酸钙的表面处理；
步骤3：聚氨酯板材的制备。
步骤1中包括如下步骤：
步骤1.1：取脱硫灰100质量份，水280质量份，放入第一反应器中，在室温下搅拌反应1小时，反应搅拌速度为100rpm；用于反应的脱硫灰的成分包括氢氧化钙，碳酸钙，亚硫酸钙；氢氧化钙的质量百分比为10％，碳酸钙的质量百分比为23％，亚硫酸钙的质量百分比为60％，其他如二氧化硅、氧化铁、氧化钾、氯化钙等共计7％；
步骤1.2：向第一反应器中通入二氧化碳气体，在室温下继续反应3小时后，停止通入二氧化碳气体，过滤后将反应后的滤液收集起来；
步骤1.3：将滤液放入第二反应器中，继续搅拌，逐步加温到60℃，直到不再产生沉淀物后停止搅拌，经过过滤后得到沉淀物；
步骤1.4：用去离子水对沉淀物进行三次清洗；
步骤1.5：将清洗后的沉淀物放入鼓风烘箱中1小时，鼓风烘箱设置的温度为100℃，最后得到第一碳酸钙；
步骤1.6：将第一碳酸钙研磨后过200目筛，得到第二碳酸钙粉末。
步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：在捏合机中，取第二碳酸钙粉末100质量份，雾化的液体石蜡稀释的三异硬脂酰基钛酸异丙酯5质量份，在搅拌速度为700rpm下，搅拌反应6分钟；液体石蜡稀释的三异硬脂酰基钛酸异丙酯的液体石蜡与三异硬脂酰基钛酸异丙酯的质量比为2.5：1；
步骤2.2：加入800质量份的聚氨酯A料，在搅拌速度为12rpm下，搅拌反应40分钟，最后得到具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料；反应前加入的聚氨酯A料的成分质量比为：聚醚多元醇4110：聚醚多元醇7050：水：N，N-二甲基环己胺(PC-8)：醋酸钾：一氟二氯乙烷(HCFC-141B)：硅油AK-8803＝70：30：1：1.2：3.5：14：5.9。
步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：将具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料与聚氨酯B料按质量比为100：110的比例放入低压发泡机内；所述聚氨酯B料包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
步骤3.2：通过低压发泡机混合后挤出到聚氨酯板材生产线上，最后得到以脱硫灰分离纯化得到碳酸钙组分填充的聚氨酯板材。
为了测得实施例2中步骤1最后得到的第二碳酸钙粉末的纯度，通过加入盐酸，收集生成的二氧化碳气体，计算得到轻质碳酸钙的纯度为99.9％。
经测定，与不加入轻质碳酸钙的聚氨酯板材相比，实施例2制备的聚氨酯板材的硬度从邵氏55D提高至65D，与加入同等质量的常规的200目碳酸钙的聚氨酯板材的65D基本相当。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：脱硫灰的分离纯化；
步骤2：轻质碳酸钙的表面处理；
步骤3：聚氨酯板材的制备。
2.如权利要求1所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述步骤1包括如下步骤：
步骤1.1：取脱硫灰100质量份，水200～300质量份，放入第一反应器中，在室温下搅拌反应1小时；
步骤1.2：向所述第一反应器中通入二氧化碳气体，在室温下继续反应3小时后，停止通入二氧化碳气体，过滤后将反应后的滤液收集起来；
步骤1.3：将所述滤液放入第二反应器中，继续搅拌，逐步加温到60℃，直到不再产生沉淀物后停止搅拌，经过过滤后得到所述沉淀物；
步骤1.4：用去离子水对所述沉淀物进行数次清洗；
步骤1.5：将清洗后的所述沉淀物放入鼓风烘箱中1小时，所述鼓风烘箱设置的温度为100℃～110℃，最后得到第一碳酸钙；
步骤1.6：将第一碳酸钙研磨后过200目筛，得到第二碳酸钙粉末。
3.如权利要求2所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述步骤1.1中搅拌反应的搅拌速度为100～120rpm。
4.如权利要求2所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述步骤1.4中的清洗次数为3次。
5.如权利要求2所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述步骤2包括如下步骤：
步骤2.1：在捏合机中，取所述第二碳酸钙粉末100质量份，雾化的液体石蜡稀释的钛酸酯偶联剂2～6质量份，在搅拌速度为500～800rpm下，搅拌反应5～8分钟；
步骤2.2：加入500～1000质量份的聚氨酯A料，在搅拌速度为10～30rpm下，搅拌反应30～50分钟，最后得到具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料。
6.如权利要求5所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述步骤2.1中的所述液体石蜡稀释的钛酸酯偶联剂中的液体石蜡与钛酸酯偶联剂的质量比为2～3：1。
7.如权利要求6所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述的钛酸酯偶联剂为单烷氧基型偶联剂。
8.如权利要求5所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述步骤2.2中反应前加入的所述聚氨酯A料包括聚醚多元醇4110、聚醚多元醇7050、水、N，N-二甲基环己胺(PC-8)、醋酸钾、一氟二氯乙烷(HCFC-141B)、硅油AK-8803；
所述聚氨酯A料的成分的质量比为：聚醚多元醇4110：聚醚多元醇7050：水：N，N-二甲基环己胺(PC-8)：醋酸钾：一氟二氯乙烷(HCFC-141B)：硅油AK-8803＝70：30：1：1～1.5：2～4：10～15：3～6。
9.如权利要求5所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述步骤3包括如下步骤：
步骤3.1：将所述的具有轻质碳酸钙的聚氨酯A料与聚氨酯B料按质量比为100：100～110的比例放入低压发泡机内；所述聚氨酯B料包括多亚甲基多苯基多异氰酸酯；
步骤3.2：通过低压发泡机混合后挤出到聚氨酯板材生产线上，最后得到以脱硫灰分离纯化得到碳酸钙组分填充的聚氨酯板材。
10.如权利要求2所述的烧结烟气脱硫灰制备聚氨酯板材的方法，其特征在于，所述步骤1.1中的所述脱硫灰的成分包括氢氧化钙，碳酸钙，亚硫酸钙；所述氢氧化钙的质量百分比范围为5～10％，所述碳酸钙的质量百分比范围为15～25％，所述亚硫酸钙的质量百分比范围为50～65％。
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