CN109776921A

CN109776921A - 尾矿降解母料、降解膜及尾矿降解母料和降解膜的制备方法

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Publication number: CN109776921A
Application number: CN201910076509.7A
Authority: CN
Inventors: 郑志坚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-01-26
Filing date: 2019-01-26
Publication date: 2019-05-21

Abstract

本发明公开了尾矿降解母料、降解膜及尾矿降解母料和降解膜的制备方法。其中所述的尾矿降解母料，由下列重量百分比的原料配制而成：尾矿粉60‑80%、线性聚乙烯10‑25%、聚乙烯脂1～5%、硬脂酸3～5%、钛酸酯0.2～0.8%、铝酸酯0.1～0.9%、过渡金属降解剂0.5～4.0%、抗氧化稳定剂1～5%。本发明利用尾矿制备一种尾矿降解母料，使用该尾矿降解母料又可以制备生产包装袋、垃圾袋、农业地膜用的降解膜。这不但利用了尾矿，变废为宝，还可以按需要的周期降解，其中少量的有机成分可以分解成二氧化碳和水。由此解决了尾矿对环境的污染，消除尾矿溃坝，山体滑坡，空气粉尘等危害。

Description

尾矿降解母料、降解膜及尾矿降解母料和降解膜的制备方法

技术领域

本发明涉及矿山开采的废弃尾矿粉末的环保处理方法。尤其涉及一种利用尾矿生产包装袋、垃圾袋或农用地膜的降解母料和利用该降解母料制作的降解膜以及两者的制备方法。

背景技术

尾矿：原矿经过选别作业处理后，其主要成分已在精矿中富集，有的经过中和处理后，矿石的次要成分或其他伴生金属也得到回收后剩余的含有用成分极低的这部分残留物叫尾矿。尾矿存在的危害主要表现在侵占土地、破坏植被、导致土地退化、沙漠化、粉尘污染及水污染等。尾矿粒度较为细小，长期堆放，风化现象严重，粉尘在周边地区四处飞扬。特别是干旱和狂风季节中，细粒尾矿腾空而起，可形成长达数公里的“黄龙”，造成周围环境污染，严重的影响居民的身体健康。据专家论证，尾矿是沙尘暴产生的重点尘源之一。在雨季，尾矿经常会导致泥石流和山体滑坡的产生。尾矿溃坝的灾害给社会和人民的生命与财产带来重大损失。

随着现代工业化生产的迅速发展和新开矿山数量的陆续增加，尾矿的排出堆积量也越来越大。我国有尾矿库400多个，总量达到50亿吨。所以，治理尾矿带来的危害和环境污染是迫在眉睫的任务。

发明内容

本发明为了解决矿山尾矿造成土地破坏、环境污染的技术问题，提出一种有效利用尾矿生产包装袋、垃圾袋或农用地的降解母料和可降解膜的制备方法。

本发明提出的一种尾矿降解母料，由下列重量百分比的原料配制而成：

尾矿粉60-80%、线性聚乙烯10-25%、聚乙烯脂1～5%、硬脂酸3～5%、钛酸酯0.2～0.8%、铝酸酯0.1～0.9%、过渡金属降解剂0.5～4.0%、抗氧化稳定剂1～5%。

优选的，所述的尾料粉为铁矿、有色金属矿和稀土矿的尾矿粉末中的一种。

优选的，所述的过渡金属降解剂为Fe（No₃）₃、Ni（Co）₄、HCo（Co₄）₄、Fe（Ⅱ）或Co（Ⅱ）等的络合物或甲基铝氧烷中的一种。

优选的，所述的抗氧化稳定剂为1010#抗氧化稳定剂或168#抗氧化稳定剂。

优选的，所述的尾矿粉为5-15微米的粉末。

本发明提出的一种所述尾矿降解母料的制备方法，其包括步骤：

根据尾矿降解膜母料的原料配比称取各种原料，先将所述尾矿粉与线性聚乙烯、聚乙烯酯进行混合，升温到80℃-90℃搅拌10分钟，加入所述的硬脂酸混合10分钟；加入所述的铝酸酯和酞酸酯升温至100～130℃，搅拌混合10分钟；再加入所述的过渡金属催化剂和抗氧化稳定剂混合10分钟制得尾矿降解母料的混合料；等尾矿降解母料的混合料冷却后升温造粒，制得所述尾矿降解母料。

优选的，所述升温造粒时，将所述冷却后的尾矿降解母料混合料挤压通过155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃十二段温度区，通过所述每段温度区的时间为18秒。

本发明还提出一种采用所述尾矿降解母料的降解膜的制备方法，其包括步骤：

将所述的尾矿降解母料与高密度聚乙烯混合，升温至130-150℃开始吹膜；制得所述降解膜的密度为0.88-0.96g/cm²，厚度为0.008-0.012mm。

其中，所述的尾矿降解母料和高密度聚乙烯的配比是85:15、80:20、75:25、70:30、60:40或50:50中的一种。

本发明利用尾矿制备一种尾矿降解母料，使用该尾矿降解母料又可以制备生产包装袋、垃圾袋、农业地膜用的降解膜。这不但利用了尾矿，变废为宝，还可以按需要的周期降解，其中少量的有机成分可以分解成二氧化碳和水。由此解决了尾矿对环境的污染，消除尾矿溃坝，山体滑坡，空气粉尘等危害。由于尾矿都是粉碎过滤过的超细粉末。再深加工成5～15微米的粉末颗粒，其工艺简单、成本低。尾矿是大自然的产物。采矿时只是把高品位的铁、铜、有色金属和稀土金属提炼的残留物集中一起就带来环境污染和次生灾害，如果把它分洒回归大地不但没有危害，反而对大自然是一种有益的补偿。尾矿降解膜所制成的包装、地膜等，可以根据需要，调节控制其使用寿命。可以把尾矿降解膜的氧化生物降解周期调整成3-6个月、6-8个月及至三年、五年。

附图说明

图1为本发明农用尾矿降解地膜使用一天的降解状态示意图；

图2为别为本发明农用尾矿降解地膜使用三十天的降解状态示意图；

图3为别为本发明农用尾矿降解地膜使用九十天的降解状态示意图。

具体实施方式

本发明提出的一种利用尾矿生产包装袋、垃圾袋或农用地膜的尾矿降解母料，其由下列重量百分比的原料配制而成：尾矿粉60-80%、线性聚乙烯（LLPE）10-25%、聚乙烯脂1～5%、硬脂酸3～5%、钛酸酯0.2～0.8%、铝酸酯0.1～0.9%、过渡金属降解剂0.5～4.0%、抗氧化稳定剂1～5%。根据不同的需要，可以选择下表中的原料配比制备尾矿降解母料：

尾矿降解母料的配比表

其中，所述的尾料粉为铁矿、铜矿、有色金属矿和稀土矿的尾矿粉末中的一种。尾矿粉为5-15微米的粉末。过渡金属降解剂为Fe（No₃）₃、Ni（Co）₄、HCo（Co₄）₄、Fe（Ⅱ）或Co（Ⅱ）等的络合物或甲基铝氧烷（MAo）中的一种。抗氧化稳定剂可市场选购，比如，1010#抗氧化稳定剂或168#抗氧化稳定剂。

本发明提出的尾矿降解母料的制备方法，其步骤如下：

根据尾矿降解膜母料的原料配比称取各种原料，先将所述尾矿粉、线性聚乙烯（LLPE）与聚乙烯酯放进混合机进行混合，升温到80℃-90℃搅拌10分钟，加入所述的硬脂酸混合10分钟；加入所述的铝酸酯和酞酸酯升温至100～130℃，搅拌混合10分钟；再加入所述的过渡金属催化剂和抗氧化稳定剂混合10分钟，制得尾矿降解膜母料的混合料。等该混合料冷却后，用喂料机把混合料送入双螺杆挤出机造粒。双螺杆挤出机的挤压通道设置155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃十二段温度区，混合料挤压通过每段温度区的时间为18秒，由此挤出的造粒为本发明的尾矿降解母料。

本发明还提出了一种采用所述尾矿降解母料的降解膜的制备方法，其步骤如下：

将所述的尾矿降解母料与高密度聚乙烯混合，升温至130-150℃开始吹膜；可吹制密度为0.88-0.96g/cm²，厚度为0.008-0.012mm的降解膜。性能完全满足包装袋、垃圾袋、农业地膜的要求。所述的尾矿降解母料和高密度聚乙烯的配比为85:15、80:20、75:25、70:30、60:40或50:50中的一种，可以根据不同的目的和用途来选择不同配比。例如，将选择尾矿降解母料和高密度聚乙烯的比例为60:40，混合均匀，利用吹膜机吹膜，产生出比重为0.92g/cm²，厚度为0.01mm的农用的尾矿降解地膜。其中，尾矿降解母料中个原料的重量百分比：尾矿粉70%、线性聚乙烯15%、聚乙烯脂4.0%、硬脂酸5.0%、钛酸酯0.7%、铝酸酯0.7%、过渡金属降解剂2.0%、抗氧化稳定剂2.6%。尾矿降解母料的比例越高，膜的成本越低，拉力、撕裂强度就会下降。

下面是本发明的尾矿降解膜与PE膜及碳酸钙合成膜的各项性能比较。

为了解决尾矿产生的环境污染和次生灾害，本发明给制作可降解母料和膜找到了成本低廉的原料。由于尾矿是经过粉碎筛选处理过的微晶颗粒，所以其省去了原有塑料母粒填充料，如碳酸钙前期的制作及开采粉碎工艺，使得工艺简单，加工成本降低。

在利用尾矿制作包装袋、垃圾袋、农用地膜时，本发明加入的聚乙烯成份氧化生物降解催化剂，即加入过渡金属降解剂，可以控制废弃包装袋、垃圾袋、农用地膜先降解成碎块、粉末，最终降解成无公害的二氧化碳和水。过渡金属降解剂商品名称有d2w、epi、Zws-2。

在100g母料中添过渡金属降解剂（Zws-2）的量对于降解膜的寿命影响，见下表。过渡金属降解剂投入量大，降解膜的寿命降低。

利用尾矿可制作包装袋、垃圾袋、农用地膜的尾矿降解母料和膜中的有机成分的降解剂是采用“过渡金属络合物”，如由铁、锰、镍等过渡金属作为聚烯烃的氧化生物降解催化剂，这些过渡金属能与不同有机小分子生成过渡金属络合物，如Ni（Co）₄、HCo（Co）₄等，可用作烃类的均相催化加氢反应，烃基羧基化反应、氢甲氢化反应的催化剂。

过渡金属由于具有未充满价层的d轨道，基于十八电子规则，性质与其他元素有明显差别。它们电子结构中都有单电子，Pe在自然条件下，如氧气，阳光，热量，压力作用下，较容易失去电子。失去电子多的高氧化态元素经常是强氧化剂，可以打开聚烯烃分子结构中的“碳-碳”键。往往以配合物的形式存在，以水合物，氨合物，氰合物及硫合物形成“碳-碳”的新终端，进而降低聚乙烯分子量从每摩尔30万克，分解成分子量小于5000道尔顿，即可被环境中的微生物摄取作为养分。这就给土壤提供许多碳源，这些碳源和尾矿的微量元素都是天生的土壤改良剂和肥料。

本发明制作尾矿包装袋、垃圾袋、农用地膜，通过调节抗氧化稳定剂的加入量，可控制废弃物的降解周期，即袋子和膜的使用寿命，可以是4个月、6个月、8个月、12个月、18个月、24个月等。如图1、图2、图3所示，为别为本发明所述农用的尾矿降解地膜一天、三十天和九十天的降解状态示意图。

在100g母料中加入3%的zws-2，改变抗氧化稳定剂对可降解的膜的使用用寿命的影响。抗氧化稳定剂加入量大，膜的使用寿命长。下表中抗氧化稳定剂为降解膜总物料的百分比量。

本发明的尾矿包装袋、膜，在过渡金属作用下，分两阶段降解：氧化作用:尾矿袋、膜分解成碎片和粉末；生物分解作用：需要环境中的微生物（细菌，真菌）的参与，环境微生物具有嗜食塑料的特性。能分解摄取小分子聚烯烃中的碳（氢）作为养分，进一步分解。最终分解成二氧化碳，水和腐殖质，通过FDA食品合格检验、OWS环境无毒无害测试。

以上所述实施例主要是为了说明本发明的创作构思，应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种尾矿降解母料，由下列重量百分比的原料配制而成：

2.如权利要求1所述的尾矿降解母料，其特征在于，所述的尾料粉为铁矿、铜矿、有色金属矿和稀土矿的尾矿粉末中的一种。

3.如权利要求1所述的尾矿降解母料，其特征在于，所述的过渡金属降解剂为Fe（No₃）₃、Ni（Co）₄、HCo（Co₄）₄、Fe（Ⅱ）或Co（Ⅱ）的络合物或甲基铝氧烷中的一种。

4.如权利要求1所述的尾矿降解母料，其特征在于，所述的抗氧化稳定剂为1010#抗氧化稳定剂或168#抗氧化稳定剂。

5.如权利要求1所述的尾矿降解母料，其特征在于，所述的尾矿粉为5-15微米的粉末。

6.一种如权利要求1~5任一项所述尾矿降解母料的制备方法，其包括步骤：

根据尾矿降解膜母料的原料配比称取各种原料，先将所述尾矿粉与线性聚乙烯、聚乙烯酯进行混合，升温到80℃-90℃搅拌10分钟，加入所述的硬脂酸混合10分钟；加入所述的铝酸酯和酞酸酯升温至100～130℃，搅拌混合10分钟；再加入所述的过渡金属催化剂和抗氧化稳定剂混合10分钟，制得尾矿降解母料的混合料；等尾矿降解母料的混合料冷却后再升温造粒，制得所述的尾矿降解母料。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述升温造粒时，将所述冷却后的尾矿

降解母料的混合料挤压通过155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃、155℃、155℃、210℃十二段温度区，通过所述每段温度区的时间为18秒。

8.一种采用如权利要求1~5任一项所述尾矿降解母料的降解膜的制备方法，其包括步骤：

9.如权利要求8所述降解膜的制备方法，其特征在于，所述的尾矿降解母料和高密度聚乙烯比例是85:15、80:20、75:25、70:30、60:40或50:50中的一种。