一种利用陶瓷研磨材料生产中的烟气集尘粉体制备的融雪剂及其制备方法

技术领域

本发明属于废弃资源综合利用技术领域，具体涉及一种利用陶瓷研磨材料生产中的烟气集尘粉体制备的融雪剂及其制备方法。

背景技术

中铝球及中铝衬砖在制备过程中需对原材料进行球磨、筛分、煅烧等一系列工序，其中，煅烧作业是使材料（如无机物）加热至高温，但不熔化，目的是使产生有用的物理变化和化学变化，以便转化或除去所含不需要的某种物质的过程。在煅烧过程中，会产生高温气体，这些高温气体不能直接经烟筒排放，还需要经过集尘和净化作业才能排出，以保护环境。在山西锐能新材料有限公司的集尘过程中，收集到一种白色粉末。这种白色粉末质轻，且溶于水，目前被当作固体废弃物堆存，尚未找到利用价值。

山西锐能新材料有限公司是国内专业生产陶瓷研磨材料最早的专业厂家之一，主要产品为中铝球及中铝衬砖。在生产过程中使用辊道窑，辊道窑排气系统采用专门的环保设备进行烟尘收集，经收集得到的烟尘按危废品处置，依然未找到利用价值。

发明内容

本发明为了解决目前陶瓷研磨材料制备过程中经高温煅烧产生的烟气分体无法利用等问题，提供了一种利用陶瓷研磨材料生产中的烟气集尘粉体制备的融雪剂及其制备方法。通过实验和测试，证实了此粉体可实现废弃资源综合利用，产品符合国家标准和企业规范，生产过程高效无二次污染。

本发明由如下技术方案实现的：一种利用陶瓷研磨材料生产中的烟气集尘粉体制备的融雪剂，所述融雪剂包括如下重量份的原料：氯盐10份、醋酸盐0.5-2份、防滑材料0-4份、添加剂0.02-2份、烟气粉体5-20份；所述氯盐为含结晶水氯盐或不含结晶水氯盐。其中防滑材料可以根据实际需求选择不添加。

所述氯盐为氯化钠、氯化钙或氯化镁中的一种或几种以任意比例混合的混合物；所述醋酸盐为醋酸钙或醋酸镁中的一种或两种以任意比例混合的混合物；所述防滑材料为煤渣、粉煤灰或石粉中的一种或几种以任意比例混合的混合物；所述添加剂为环烷基咪唑啉季铵盐、磷酸二氢锌盐、硫脲、脂肪胺、十二烷基苯磺酸钠或氯化铵中的一种或几种以任意比例混合的混合物；所述烟气粉体为陶瓷研磨材料经煅烧过程中烟气集尘袋中得到的集尘粉体。

所述氯盐为无水氯化钠、六水合氯化镁和二水合氯化钙，按质量比为1：(1-6)：(1-10)混合而成。

所述烟气粉体为白色粉末，主要成分包括钠离子、钙离子、氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子、碳酸根离子。

制备所述融雪剂的方法，步骤如下：

（1）添加剂配制成质量浓度为30%-80%的水溶液，均匀喷洒在烟气粉体表面，并且搅拌均匀，使得烟气粉体浸润添加剂；

（2）烟气粉体进行干燥，然后依次加入氯盐、醋酸盐、防滑材料，混合均匀即为融雪剂。

步骤（1）中搅拌时间为5-20min。

步骤（2）中干燥温度为90-105℃；混合时间为5-20min。

步骤（2）中混合均匀后使用造粒机进行造粒。

本发明所使用的烟气粉体经成分分析可知：烟气粉体中主要含有NaHCO

针对利用陶瓷研磨材料生产中的烟气集尘粉体，本发明提出了一种再利用的方法，通过实验和测试，证实了此粉体可实现废弃资源综合利用，产品符合国家标准和企业规范，生产过程高效无二次污染。经成分分析，烟气粉体中不含有重金属等有毒有害物质，绿色环保无污染。

经成分分析可知，烟气粉体中的主要物质为NaHCO

与现有技术相比，本发明方法制备的烟气粉体复合融雪剂具有0～-40℃的广泛的温度适用范围，且环保无污染，广泛适用于机场、公路、铁路及需要融雪化冰防冻场所；同等条件下融雪化冰，融雪剂的使用量降低5%以上，融化速度提高20 %以上，对金属腐蚀程度降低15 %以上，对水泥混凝土腐蚀程度降低13 %以上。

本发明方法制备的融雪剂添加了固体废弃物烟气粉体，有助于减少碳排放，实现碳中和，同时高效利用和消耗了烟气粉体，减少了烟气粉体的堆存和管理成本。具有性价比高、成本低、易得、经济环保等优点，具有较强的推广和应用价值。

附图说明

图1为实施例3所示的融冰实验结果；

图2为实施例3所示的防冻实验结果。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另有定义，所有在此使用的技术和科学术语，和本发明所属领域内的技术人员所通常理解的意思相同，在此公开引用及他们引用的材料都将以引用的方式被并入。

本领域技术人员意识到的通过常规实验就能了解到的描述的特定实施方案的等同技术，都将包含在本申请中。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的仪器设备，如无特殊说明，均为实验室常规仪器设备；下述实施例中所用的实验材料，如无特殊说明，均为由常规生化试剂商店购买得到的。

实施例1：一种利用耐火材料生产中的烟气粉体制备的融雪剂，具体制备方法如下：配制如下干燥后的粉体：烟气粉体40.0 %，氯化钙24.0 %，六水合氯化镁11.8 %，脂肪胺2.0 %，醋酸钙2.8 %，醋酸镁2.2 %，十二烷基苯磺酸钠1.2 %，粉煤灰13.0 %，煤渣3.0 %，合计100.0 %。

首先将脂肪胺、十二烷基苯磺酸钠配制成浓度70 %的水溶液，然后均匀喷洒于烟气粉体表面，并搅拌均匀，搅拌时间15 min，再用烘箱进行干燥，干燥温度80℃。将干燥粉体再依次与其他材料混合，在造粒机中借助常规造粒设备进行造粒，再装袋、密封、编号，最终制得融雪剂。

将制备的融雪剂按照标准GB/T 23851-2017进行测试，得到结果如表1所示。

表1：融雪剂性能参数

由表1可知，制得的融雪剂融雪效果优于氯化钠，略微低于氯化钙标准液，这是由于相同浓度的材料中，制得的融雪剂中还含有煤渣防滑剂；融雪剂pH在中性范围内，比较温和，不具有腐蚀性。固体溶解速度，-10℃下融冰速度mL ，碳钢腐蚀率，路面摩擦衰减率，植物种子相对受害率，重金属含量均达到国家标准或在国家要求的指标范围内。与此同时，通过调节配方，相对融雪化冰能力等参数还可以进行优化和调整。

本发明对烟气粉体进行取样，分别按照质量浓度为18.0%和29.0%配制成烟气粉体水溶液。按照国标GB/T 23851-2017配制标准氯化钠溶液18.0%，标准二水氯化钙溶液29.0%。按照国标GB/T 23851-2017中6.5.3.2部分进行化冰能力测试，测试结果如表2所示。

表2 融雪效果

由表2可知，单独测试烟气粉体的融雪能力，与氯化钠和二水氯化钙相比，效果分别为92 %和89 %。烟气粉体的NaCl为主要融雪成分，融雪机理如下：盐类融雪剂溶于水（雪）后，其冰点在零度下，氯化钠溶于水后冰在-10℃左右，硫酸钠在-10℃左右，碳酸氢钠在-4℃左右，氯化钙在-20℃左右，醋酸类可达-30℃左右。盐水的凝固点比水的凝固点低，因此在雪水中溶解了盐之后就难以再形成冰块。此外，融雪剂溶于水后，水中离子浓度上升，使水的液相蒸气压下降，但冰的固态蒸气压不变。为达到冰水混和物固液蒸气压等的状态，冰便融化了。这一原理也能很好地解释了盐水不易结冰的道理。简单地说，就是融雪剂降低了雪的熔点，使其更容易融化。

实施例2：一种利用耐火材料生产中的烟气粉体制备的融雪剂，具体制备方法如下：配制如下干燥后的粉体：烟气粉体40.0 %，氯化钙27.0 %，六水合氯化镁16.0 %，羧酸钙3.0 %，醋酸钙3.0 %，醋酸镁2.0 %，氯化铵1.0 %，煤渣8.0 %，合计100.0 %。然后将这些粉体在干燥环境下高速搅拌机搅拌，再装袋编号，袋体防潮密封，得到高性能融雪剂。

对融雪剂性能进行测试后得到结果如下：-10℃下融冰速度为16.5 mL (60min)，25 ℃下溶解速度为13.6 g/min，pH为7.16-8.65；添加量占待熔化冰雪质量比为20%条件下，冰点达到-29.1℃，相对融雪化冰能力：-10℃下为90%；碳钢腐蚀率为0.0081 mm/a，C30混凝土单位面积剥落量2.01 g/m

实施例3：将烟气粉体直接进行测试。用格子制冰块→配制浓度为18.0 %的氯化钠和融雪剂→将氯化钠溶液（30 mL）、融雪剂（30 mL）、和水（30 mL）分别加入50 mL的三个烧杯中并冷藏2h（冷藏温度3℃）→取出制好的冰块3块，并称重，然后迅速分别放入三个烧杯中→观察冰块融化过程→每隔一段时间用镊子取出冰块，迅速称重并记录→直到完全融化或者碎开没法取出就停止实验，重复3组，所得结果如图1。由图1可知，融雪剂融冰速率最快，其次是氯化钠，水融冰速率最慢。

准备18.0 %的氯化钠、18.0 %的融雪剂和水各40 mL，并放入烧杯中，再放入-10℃冰箱中冷冻，过一段时间后，倒出液体，称量固体的重量，计算出结冰率，重复3次，求平均值。所得结果如图2所示。

由图2可知，水结冰速率呈直线上涨，氯化钠和融雪剂在30-50 min期间结冰率出现一个平缓的阶段，50-60 min期间结冰率迅速上涨，并最终与水一同完全结冰（结冰率几乎均达到100 %）。说明氯化钠和融雪剂在50 min前均有抑制结冰的效果。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。