利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法。所述方法包括：预处理煤矸石，所述预处理煤矸石包括对煤矸石进行筛选和将筛选后的煤矸石进行粗粉碎；对预处理后的煤矸石进行热处理，其中所述热处理包括两次煅烧所述煤矸石；由超细粉碎设备执行热处理后的煤矸石的超细粉碎处理；对超细粉碎处理后的煤矸石进行物理改性以得到复合颜填料；对复合颜填料进行化学改性以得到改性复合颜填料。料。料。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法


[0001]本专利技术属于工业固体废弃物绿色资源化利用领域，尤其涉及一种利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法。

技术介绍

[0002]目前，炭黑是涂料领域应用最广泛着色剂(颜料)，常被用于生产黑色或灰色涂料。然而炭黑的成分、密度、粒度、亲水性等物化性质与常用无机填料(如碳酸钙、硫酸钡、煅烧高岭土、滑石、硅灰石等)差异较大，容易引起涂料中颜料、填料的分层，导致涂料的浮色和发花，进而影响涂料的储存稳定性。炭黑比表面积较大、吸油值高，易吸附大量的溶剂和助剂，造成油性涂料储存后的返粗、变稠和泛白等问题。目前，虽然通过物理包覆或化学包覆手段，制备出钛白粉基白色复合颜填料，但是由于炭黑和无机填料性质的差异，导致得到相应的复合颜填料难度较大，尚未有黑色复合颜填料的相关报道。
[0003]煤矸石是煤矿在开采和洗选过程中产生的干基灰分大于50％的岩石，约占煤炭开采量的12％，仅2020年中国就有约8亿吨煤矸石产生。据不完全统计，中国目前煤矸石的堆存量达到60亿吨，占地约20余万亩，大量的煤矸石堆积占用大量土地的同时还会造成地表下沉、水土流失、地下水污染以及空气污染。中国目前煤矸石综合利用率不足50％，主要用于煤矸石发电、生产建材、土地复垦回填和生产煅烧高岭土，总体来看存在产品附加值较低或能耗高的问题。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的现有涂料中黑色颜料和煤矸石综合利用方面存在的问题，本专利技术提供了一种利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法。
[0005]具体地，煤矸石中含有少量的煤类有机质其颜色为深黑色，在形成过程中煤和成岩矿物夹杂共生，结合非常稳定，而且煤矸石的成岩矿物高岭土、石英等涂料常用填充料，因此，煤矸石具备生产涂料用复合颜填料的潜力。
[0006]本专利技术所述的方法能够针对煤矸石的矿物特性，通过合适的生产工艺制备出复合颜填料(即该复合颜填料同时具有颜料和填料的功能)，不仅解决涂料行业难题，也实现对煤矸石的绿色高值化利用，该方法技术普适性好，对多种煤矸石都能进行综合利用。
[0007]根据本专利技术的一个方面，提供了一种利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法，所述方法包括预处理、热处理、超细粉碎、物理改性和化学改性五个步骤中的一些步骤：
[0008](1)预处理主要包括水洗、筛选、粗碎和磁选四个步骤。所述水洗是用水洗去煤矸石表面的泥沙和浮尘。所述筛选是手工剔除出颜色较浅、煤类有机质分布不均的共生矿物。所述粗碎是利用粗碎设备将原矿粉碎至80
‑
200目。所述磁选是利用磁选机将粗碎后物料中含铁量较高的颗粒去除。
[0009](2)热处理：所述热处理是对磁选后的物料进行多段煅烧，去除煤矸石中的挥发分，对于挥发分较低的煤矸石可以省去此工艺。
[0010](3)超细粉碎：选用超细粉碎设备将煤矸石粉碎至一定细度，超细粉碎后的物料可以作为复合颜填料用于水性涂料、油漆或粉末涂料。
[0011](4)物理改性：将一定量物理改性剂，在少量粘合助剂和机械力化学的作用下，与超细煤矸石粉混合均匀，并紧密结合，得到复合颜填料，可用于水性涂料、油漆或粉末涂料。
[0012](5)化学改性：利用改性设备，选择合适的改性剂及用量，在一定条件下对物理改性后物料进行表面处理，制得改性复合颜填料用于水性涂料、油漆或粉末涂料。
[0013]通过上述可知，本专利技术所述的方法所涉及的生产流程都为纯物理过程，不涉及强酸强碱、高压等过程，生产工艺安全、绿色、环保，无三废排放，对不同类型的煤矸石适应性较高。由本专利技术所述方法生产的复合颜填料，分散均匀、与树脂亲和性好、着色效果优异，可广泛应用于油漆、水漆和粉末涂料领域。本专利技术的技术方案在解决了涂料行业难题的同时，真正实现对煤矸石的绿色高附加值利用。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施方式的技术方案，下面将将结合附图和详细实施方式对本专利技术进行详细说明，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0015]图1为根据本专利技术的一个实施例所述的利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法的流程图。
具体实施方式
[0016]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0017]参见图1，本专利技术的实施例提供了一种利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法，所述方法最多包括预处理、热处理、超细粉碎、物理改性和化学改性五个步骤：
[0018](1)预处理主要包括水洗、筛选、粗碎和磁选四个步骤。所述水洗是用水洗去煤矸石表面的泥沙和浮尘。所述筛选是手工剔除出颜色较浅、煤类有机质分布不均的共生矿物。所述粗碎是利用粗碎设备将原矿粉碎至80
‑
200目。所述磁选是利用磁选机将粗碎后物料中含铁量较高的颗粒去除。
[0019](2)热处理：所述热处理是对磁选后的物料进行多段煅烧，去除煤矸石中的挥发分，对于挥发分较低的煤矸石可以省去此工艺。
[0020](3)超细粉碎：选用超细粉碎设备将煤矸石粉碎至一定细度，超细粉碎后的物料可以作为复合颜填料用于水性涂料、油漆或粉末涂料。
[0021](4)物理改性：将一定量物理改性剂，在少量粘合助剂和机械力化学的作用下，与超细煤矸石粉混合均匀，并紧密结合，得到复合颜填料，可用于水性涂料、油漆或粉末涂料。
[0022](5)化学改性：利用改性设备，选择合适的改性剂及用量，在一定条件下对物理改性后物料进行表面处理，制得改性复合颜填料用于水性涂料、油漆或粉末涂料。
[0023]预处理中的粗碎是由粗碎设备执行将筛选后的煤矸石进行粗粉碎的步骤，所述粗碎设备包括锤式破碎机、圆锥式破碎机、反击式破碎机、辊压机、立磨和雷蒙磨中的任一种
或它们的任意组合。在将煤矸石粗粉碎步骤之后，所述方法还包括对粗粉碎的煤矸石进行磁选，其中磁选出的富铁物料用作水泥原料，磁选后的煤矸石用于后续的超细加工。在一些实施例中，由干法磁选机执行对粗粉碎的煤矸石进行磁选的步骤，所述干法磁选机的磁场强度的范围为0.02
‑
2.0T。
[0024]对煤矸石进行热处理，其中所述热处理包括两次煅烧煤矸石，第一次煅烧将煤矸石中的吸附水和结合水去除，使煤系有机质与无机矿物结合更加紧密，第二次煅烧将煤矸石中的低温挥发分去除，提高煤矸石的稳定性。通常，所述煅烧煤矸石由煅烧设备在煅烧气氛下执行，所述煅烧设备包括隧道窑、内热式回转窑、外热式回转窑和推板窑中的任一种或它们的任意组合，所述煅烧气氛包括惰性气体保护气氛、还原气氛或弱氧化气氛。在一个示例中，所述煅烧包括对煤矸石进行第一次煅烧和第二次煅烧，所述第一次煅烧的温度范围为100
‑
200℃(例如150℃或180℃)并且煅烧的时间范围为10
‑
480分钟(例如200分钟或300分钟)；第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种利用煤矸石制备涂料用复合颜填料的方法，所述方法包括：预处理煤矸石，所述预处理煤矸石包括对煤矸石进行筛选和将筛选后的煤矸石进行粗粉碎；对预处理后的煤矸石进行热处理，其中所述热处理包括两次煅烧所述煤矸石；由超细粉碎设备执行热处理后的煤矸石的超细粉碎处理；对超细粉碎处理后的煤矸石进行物理改性以得到复合颜填料；对复合颜填料进行化学改性以得到改性复合颜填料。2.根据权利要求1所述的方法，其中，由改性设备执行所述化学改性的步骤，所述改性设备包括三辊改性机、高速搅拌机和塔式改性机中的任一种或它们的任意组合，所述表面改性的温度范围为50
‑
300℃。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述化学改性使用的改性剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂、稀土偶联剂、脂肪酸及其盐、聚醇类物质、高级醇类中的任一种或它们的任意组合；所述改性剂用量为超细粉碎后的煤矸石的粉体质量的0.01
‑
25％。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述物理改性在超细粉碎设备的磨腔内完成。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述物理改性是将物理改性剂、粘合助剂和超细粉碎后的煤矸石一起喂入磨腔内粉碎并混合。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述物理改性剂包括红丹、锶铬黄、锌铬黄、钡铬黄、钙铬黄、磷酸盐、磷钼酸盐、三聚磷酸二氢铝、钼酸锌、硼酸锌、云母氧化铁、钛白粉、纳米氧化锌、石墨、群青、酞菁蓝、硫酸钡、铁红、铁黑、硫酸钡等物质中的任一种或更多种的混合物；所述物理改性剂为煤矸石量的0％
‑
30％。7.根据权利要求6所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚志新，张梅，郭昊，王晨宁，马洪才，任冬寅，
申请(专利权)人：德州学院，
类型：发明
国别省市：