[发明专利]一种渣尘泥复合型高性能橡胶功能填料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种渣尘泥复合型高性能橡胶功能填料及其制备方法，属于冶金固废资源利用领域。该橡胶功能填料包括石墨烯‑磷酸激发剂、轧钢污泥、红土镍矿渣和高炉干法除尘灰。所述石墨烯‑磷酸激发剂为石墨烯、水和磷酸的混合物，其中石墨烯和磷酸均为工业纯、水为去离子水；所述轧钢污泥的粒径为3.8～84.3μm；所述红土镍矿渣的粒径为4.4～101.8μm；所述高炉干法除尘灰的粒径为3.9～58.6μm。本发明不仅降低了补强填料与阻燃剂的成本、拓展了橡胶填料的多功能性，而且实现了难处理轧钢污泥、红土镍矿渣和高炉干法除尘灰的高性能、高附加值资源利用，促进了企业增效，符合当前节能环保、循环经济的产业发展要求。

技术领域

本发明属于冶金固废资源利用领域，具体涉及一种渣尘泥复合型高性能橡胶功能填料，并且可以用于橡胶领域。

背景技术

轧钢污泥是钢铁企业产在轧钢过程中产生的一种污泥，其铁元素含量较高，即FeO与Fe/Fe₂O₃；红土镍矿渣是红土镍矿经过酸浸回收金属矿物后，产生的非金属矿物，其主要化学成分为SiO₂、Al₂O₃、CaO与MgO；高炉干法除尘灰是钢铁企业在高炉炼铁过程中经干式除尘器收集的粉尘，其主要化学成分为FeO、Fe/Fe₂O₃、C、Zn。目前轧钢污泥、红土镍矿渣与高炉干法除尘灰均属于难处理冶金固废，其利用率均较低且大量露天堆存，不仅占用宝贵土地，而且对周围环境和地下水造成污染。因此，如何大规模、高效的综合利用轧钢污泥、红土镍矿渣与高炉干法除尘灰，实现环境减负，企业增效，是一个迫切需要解决的问题。

橡胶作为工业生产广泛应用的聚合物材料，2019年我国橡胶用量近1500万吨。在橡胶硫化过程中，不仅需要加入橡胶用量40％-60％的补强填料，即4000-6000元/吨的白炭黑或炭黑以改善力学、加工和填充增容性能；而且需要加入橡胶用量45％-65％的阻燃剂，即卤素类或无机类以提高阻燃性能。目前补强填料存在生产工艺繁杂、资源消耗大、市场价格高的缺点；卤素阻燃剂存在效果好但燃烧时有毒气释放的缺点，无机阻燃剂存在用量大时影响力学性能的缺点。面对上述问题，若能利用轧钢污泥、红土镍矿渣与高炉干法除尘灰中C、SiO₂、CaO发挥补强作用，SiO₂、FeO、Fe/Fe₂O₃、Al₂O₃与MgO发挥阻燃作用，以及Zn发挥协同作用，如硫化促进、助催化、氧化、活化等。上述技术的实施不仅开创了难处理轧钢污泥、红土镍矿渣和高炉干法除尘灰的高附加值利用新技术，而且大幅降低了橡胶工业的生产成本。

发明内容

为了解决目前补强填料存在生产工艺繁杂、资源消耗大、市场价格高的缺点；卤素阻燃剂存在效果好但燃烧时有毒气释放的缺点，无机阻燃剂存在用量大时影响力学性能的缺点；补强填料与阻燃剂均功能单一，均不具有补强阻燃协同的缺点；轧钢污泥、红土镍矿渣与高炉干法除尘灰难处理且利用附加值低的缺点。本发明提供了一种渣尘泥复合型高性能橡胶功能填料，以期解决以上问题。

为了解决以上技术问题，本发明是通过以下技术方案予以实现的。

本发明提供了一种渣尘泥复合型高性能橡胶功能填料，该橡胶功能填料按重量百分比原料如下：

所述石墨烯-磷酸激发剂为石墨烯、水和磷酸的混合物，其中石墨烯和磷酸均为工业纯、水为去离子水；所述轧钢污泥的粒径为3.8μm～84.3μm；所述红土镍矿渣的粒径为4.4μm～101.8μm；所述高炉干法除尘灰的粒径为3.9μm～58.6μm。