一种用于有机高分子粉尘的抑爆剂及其制备方法

本发明属于粉尘抑爆剂，主要涉及用于有机高分子粉尘的抑爆剂及其制备方法，具体为一种基于磷石膏渗滤液合成的粉体抑爆剂及其制备方法。

背景技术：

1、有机高分子材料是由许多单元共价合成的，又称为聚合物材料。它与我们生活密切相关，受到包装行业、建筑业、汽车制造、电子产品、医疗器械、日用品等各个行业的青睐。根据不同特性可以分为塑料、纤维、橡胶三大类型的高分子材料，其中以聚丙烯、聚乙烯、环氧树脂和不饱和聚酯等为主的塑料类型的高分子材料通过其轻便性、耐用性、绝缘性和可塑性在各个领域发挥着重要的作用；以典型尼龙66和尼龙12等为主的纤维类型的高分子材料，适用于制造各种需要轻量、坚韧和耐久的产品；以丁腈橡胶，丁苯橡胶和顺丁橡胶等为主的橡胶类型的高分子材料因其优异的弹性、耐磨性、耐腐蚀性和绝缘性能，在工业、交通、建筑、医疗等领域中具有广泛的应用。在涉及有机高分子材料的加工过程中，常常需要进行抛光、破碎、钻孔等加工成型工艺，这些操作会伴随着大量有机高分子材料粉尘的产生。当粉尘积聚到一定程度时，一旦接触到明火或静电火花等点火源，就可能触发粉尘爆炸，从而导致人员伤亡和财产损失。此外，爆炸产生的冲击波会将地面和设备上积聚的粉尘扬起，进而引发二次爆炸，产生更严重的后果。

2、cn109897613b公开了一种抑制粉尘爆炸的复合型抑爆剂及其制备方法，其通过调节六水硫酸亚铁铵、十水焦磷酸钠、碳酸亚铁、碱式碳酸铝镁、六水合氯化镁钾和滑石粉的比重制备的复合抑爆剂在油页岩粉尘爆炸中取得优异的抑爆效果，但其原料种类繁多，工艺繁重，成本较高，不利于工业场所的大批量制备与利用。cn106089288a公开了一种吸热改性磷酸二氢钾抑爆剂的方法，使用海藻酸钠与液体石蜡复配，包覆至抑爆剂表面，通过有效的吸热熔融使其进行抑爆，但其用料复杂，操作条件要求较高，不利于大规模普及。

3、在传统的抑爆手段中，前人使用各种复杂的化学抑爆剂对煤粉、油页岩粉尘等可燃粉尘进行抑爆，所涉及原料成本较高，操作工艺复杂，制备产量无法得到保障等劣势。

技术实现思路

1、本发明为了解决上述技术问题，通过对工业废弃物磷石膏渗滤液进行改性，使其具有抑制有机高分子材料粉尘爆炸的性能，同时具有所涉及原料廉价易得，工艺操作简单，可大量制备等优势。

2、磷石膏渗滤液是由湿法磷酸生产过程中产生的副产物磷石膏经堆积渗滤而形成的一种工业废弃物。其中氟化物、磷化物、氨氮化合物等可溶性杂质是导致磷石膏渗滤液造成环境污染的主要因素。经雨水的冲刷、淋溶或残留的溶液浸透，产生的废液含可溶的杂质，表现出酸性、强腐蚀性、高浓度磷等危害。这些废液渗透到土壤中，通过生态循环转移到水体、大气中，造成生态环境污染。因此，处理此类工业废弃物的挑战逐渐凸显。如何充分发挥废液的特性以有效实现再利用，已成为该领域研究的重点。同时有研究表明磷元素和氨氮元素可以捕捉粉尘爆炸中的相关自由基，达到化学抑制作用。目前磷酸生产工艺基本一致，不同产地磷石膏渗滤液成分相对稳定，磷石膏渗滤液中主要成分为氨氮(nh4+)、磷酸盐(po43-)、氟化物(f-)，以磷石膏渗滤液中氟化物(f-)在制备抑爆剂过程中主要会以氟化镁的形式存在，而氟化镁化学性质稳定，不会影响抑爆剂的抑爆性能，同时，本发明提供的制备方法不需要对磷石膏渗滤液进行预处理，一方面降低制备费用，另一方面，减少工艺步骤，确保本专利方法工艺简单、操作方便。

3、本发明的目的是提供一种基于磷石膏渗滤液合成的粉尘抑爆剂进行抑制有机高分子材料粉尘爆炸，充分利用磷石膏渗滤液中的有效成分制备形成一种粉体抑爆剂，该方法具有适应性强、工艺简单、操作方便、反应条件温和、产品附加值高等特点，不仅解决了现有技术中存在的闲置堆存磷石膏渗滤液开发利用成本高、资源化效率低的问题，还能降低有机高分子材料粉尘爆炸的危险性。

4、第一方面，本发明提供一种用于有机高分子粉尘的抑爆剂的制备方法，包括下述步骤：

5、步骤s1，以磷石膏渗滤液为原料，所述磷石膏渗滤液来自于磷石膏堆场，基于磷石膏渗滤液中氨氮(nh4+)、磷酸盐(po43-)的含量，通过计算确定应加入的相关元素质量，采用nh4cl、na2hpo4、mgcl2溶液调整原料中的n:p:mg摩尔比，调整后的磷石膏渗滤液中n:p:mg的摩尔比为1:(1.1～1.3):(1.1～1.3)，作为反应体系溶液；

6、步骤s2，分别采用1.0mol/l的盐酸及氢氧化钠溶液，控制反应体系溶液ph为10～12，并在室温条件下，以100～200rpm搅拌反应10～30min，搅拌均匀后，静置反应30～90min，然后将产品取出抽滤，烘干，得到白色粉末，即得到用于有机高分子粉尘的抑爆剂。

7、优选的，所述步骤s2中，所述烘干温度为60～80℃，时间为3～6h。

8、第二方面，本发明提供了由上述制备方法制备获得的抑爆剂在抑制有机高分子粉尘爆炸中的应用，所述应用步骤包括：根据惰性比将上述抑爆剂与目标有机高分子粉尘通过机械搅拌混合；

9、其中，所述惰性比为抑爆剂质量占目标粉尘的质量的百分比；所述惰性比范围优选为10％～50％。

10、其中，所述有机高分子粉尘包括塑料类粉尘、纤维类粉尘、橡胶类粉尘中的任意一种或多种的混合物，所述塑料类粉尘为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯中的任意一种或多种的混合物；所述纤维类粉尘为尼龙66、尼龙12中的任意一种或多种的混合物；所述橡胶类粉尘为丁腈橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶和顺丁橡胶中的任意一种或多种的混合物。

11、优选的，所述机械搅拌是使用行星球磨机，以600rpm搅拌混合60min。

12、本发明采用上述技术方案后，主要有以下效果：

13、本发明提供的上述抑爆剂的制备方法，充分利用磷石膏渗滤液中的有用成分制备新型抑爆剂，相比其他抑爆剂的制备，本申请采用磷石膏渗滤液制备抑爆剂具有多重优势，首先，本发明提供的抑爆剂的制备方法能够实现废弃物资源的回收再利用，从而减少工业废弃物对环境生态的影响，充分利用磷石膏渗滤液自身组成特点，可以实现磷石膏渗滤液中n、p等主要元素的高效利用；其次，本发明本发明提供的抑爆剂的制备方法可在常压常温下进行，更具有明显的安全优势，该方法操作简便，原材料廉价易得，可以进行大规模制备；最重要的是，本发明通过测试验证了上述抑爆剂具有良好的抑爆效果，通过产物表征，本发明制备的抑爆剂的主要成分鸟粪石，质量占比为80％～90％，鸟粪石的化学分子式为(nh4)mgpo4·6h2o，产品稳定，本发明首次提出以其作为抑爆剂用于防爆抑爆领域，能够用于多种有机高分子材料加工过程中大量粉尘积聚引发粉尘爆炸的场景。

技术特征：

1.一种用于有机高分子粉尘的抑爆剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的所述一种用于有机高分子粉尘的抑爆剂的制备方法，其特征在于，s2中，所述烘干温度为60～80℃，时间为3～6h。

3.权利要求1或2所述制备方法制备获得的抑爆剂。

4.权利要求3所述抑爆剂在抑制有机高分子粉尘爆炸中的应用，其特征在于，所述应用步骤包括：根据惰性比将权利要求3所述抑爆剂与目标有机高分子粉尘通过机械搅拌混合；所述有机高分子粉尘包括塑料类粉尘、纤维类粉尘、橡胶类粉尘中的任意一种或多种的混合物。

5.权利要求4所述的应用，其特征在于，所述惰性比范围为10％～50％。

6.权利要求4所述的应用，其特征在于，所述塑料类粉尘为聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯中的任意一种或多种的混合物。

7.权利要求4所述的应用，其特征在于，所述纤维类粉尘为尼龙66、尼龙12中的任意一种或多种的混合物。

8.权利要求4所述的应用，其特征在于，所述橡胶类粉尘为丁腈橡胶、丁苯橡胶、异戊橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶和顺丁橡胶中的任意一种或多种的混合物。

9.权利要求4所述的应用，其特征在于，所述机械搅拌是使用行星球磨机，以600rpm搅拌混合60min。

技术总结本发明属于粉尘抑爆剂技术领域，主要涉及用于有机高分子粉尘的抑爆剂及其制备方法，所述抑爆剂是以磷石膏渗滤液为原料，通过反应体系调配和共沉淀反应后烘干获得，本发明提供的制备方法，具有适应性强、工艺简单、操作方便、反应条件温和、产品附加值高的特点；本发明提供的制备方法制备获得的抑爆剂，以磷石膏渗滤液为原料既能实现磷石膏渗滤液资源化，而且抑爆剂产品可以有效抑制有机高分子粉尘爆炸，降低目标粉尘的爆炸危险性。技术研发人员：张庆武,毕宇航,邹训,李昌新,喻源,蒋军成受保护的技术使用者：南京工业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15