本发明涉及阻燃材料领域,具体涉及一种磷化工废料制备山火隔离带阻燃材料及方法。
背景技术:
1、目前,磷化工的产业规模庞大,在磷化工生产过程中产生大量磷尾矿、磷石膏、磷渣和氟硅渣等工业固体废弃物,固体废弃物的堆积一方面占用了土地资源,可能造成土壤和地下水资源污染,另一方面还会对人体的健康造成危害。考虑到磷石膏渗滤液中主要含有氟、氮、磷等离子。目前主要通过化学沉淀法处理并回收利用这些元素,得到磷酸镁铵(俗称鸟粪石,map)。鸟粪石(mgnh4po4·6h2o)一般是从污水处理厂回收得到的,现在普遍的应用都是将它作为一种肥料。氟硅酸是生产磷酸的副产品之一,主要通过氟硅酸法生产氟化铝回收利用,但是在这个过程中又会产生含有氟化铝和二氧化硅的氟硅渣,是一种典型的高硅固废,通过对氟硅渣进行提纯,可以得到二氧化硅从而实现资源回收利用最大化。
2、近年来,森林火灾频发,不仅对生态和环境造成了严重的破坏,对人民的生命财产安全也有着巨大的威胁。目前森林发生火灾后,除了直接扑灭方法外,建立防火隔离带也是一种有效的方法,能够有效地阻断火灾、控制风险等级、缩小森林火灾的影响范围。由于地表的枯木、杂草、灌木等引起的地表火是森林火灾最常见的类型,通过建立隔离带是目前较为有效的阻止火灾蔓延的方式。当火灾蔓延趋势难以控制时,快速建立隔离带可以将火灾控制在一定范围内,降低危险。
3、常见的阻燃剂包括卤系阻燃剂,但其对环境有不良影响;而其他阻燃剂用于森林火灾通常成本较高,或阻燃性能较差。理论上可以将鸟粪石用于阻燃材料中,但目前只有少数研究试图表征鸟粪石的阻燃特性,且鸟粪石是不溶于水的,难以得到可喷洒且稳定的阻燃材料。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服上述技术不足,提供一种磷化工废料制备山火隔离带阻燃材料及方法,解决现有技术中山火隔离带阻燃材料成本高、阻燃性能差或稳定性差的技术问题。
2、为达到上述技术目的,本发明提供的技术方案是:
3、第一方面,本发明提供一种磷化工废料制备的山火隔离带阻燃材料,该阻燃材料为溶胶型阻燃材料;原料按质量百分比计,包括0.5~1.5%的海藻酸钠,4%~5%的二氧化硅,9%~11%的鸟粪石,余量为水;其中,二氧化硅和鸟粪石是由磷化工废料制得的。
4、第二方面,本发明提供一种磷化工废料制备山火隔离带阻燃材料的方法,包括以下步骤:将海藻酸钠溶液与二氧化硅溶胶混合均匀,得到混合溶胶;将鸟粪石加入到混合溶胶中,分散均匀,得到阻燃材料。
5、与现有技术相比,本发明的有益效果包括:
6、本发明以磷化工固体废弃物制得的鸟粪石和二氧化硅作为原料,复配海藻酸钠,制备可用于野外山火隔离带阻燃的鸟粪石-硅溶胶-海藻酸钠溶胶型阻燃材料,有效减少固体废弃物堆积并对其回收再利用,且鸟粪石和硅溶胶可以阻止木材的热分解,使木材的阻燃性达到难燃级别;阻燃过程中,减少燃烧的放出热量,降低烟总产量,尤其是还减少了co有毒气体的产生,且能够阻止山火复燃,阻燃效果好;同时,通过鸟粪石、二氧化硅和海藻酸钠的共同作用,使得所得溶胶型阻燃材料的稳定性强,24小时后仍能保持溶胶的流动性;且所得溶胶型阻燃材料具有喷洒或泵送的关键流动特性,同时也为鸟粪石的悬浮提供弹性,有利于溶胶材料附着在目标植被上以及阻燃层的形成。
1.一种磷化工废料制备的山火隔离带阻燃材料,其特征在于,所述阻燃材料为溶胶型阻燃材料;
2.根据权利要求1所述的磷化工废料制备的山火隔离带阻燃材料,其特征在于,所述阻燃材料的原料按质量百分比计,包括1%的海藻酸钠,4%~4.5%的二氧化硅,10%~11%的鸟粪石,余量为水。
3.根据权利要求1所述的磷化工废料制备的山火隔离带阻燃材料,其特征在于,所述阻燃材料的原料按质量百分比计,包括1%的海藻酸钠,4.25%的二氧化硅,10.60%的鸟粪石,余量为水。
4.如权利要求1-3任一项所述的山火隔离带阻燃材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
5.根据权利要求4所述的山火隔离带阻燃材料的制备方法,其特征在于,所述海藻酸钠溶液是将海藻酸钠溶解在40~60℃的水中得到的;
6.根据权利要求4所述的山火隔离带阻燃材料的制备方法,其特征在于,所述海藻酸钠溶液与二氧化硅溶胶混合后,在1500~1500rpm的转速下,磁力搅拌8~12min,得到混合溶胶;
7.根据权利要求4所述的山火隔离带阻燃材料的制备方法,其特征在于,二氧化硅的制备步骤包括:按质量体积比为(8~12)g:50ml取氟硅渣和蒸馏水混合,在85~95℃加热40~80min;随后减压过滤,将得到的滤液蒸发结晶并烘干,得到硅滤渣;然后将硅滤渣与浓硫酸按质量体积比为(2~3)g:10ml混合,在室温~170℃的油浴温度下加热0.5~1.5h,再冷却和水洗,得到纳米二氧化硅。
8.根据权利要求4所述的山火隔离带阻燃材料的制备方法,其特征在于,所述鸟粪石的制备步骤包括:取渗滤液调节ph值至7.5~9.5,再加入氯化铵,得到混合液,搅拌反应8~12min,搅拌过程中间断式加入氧化镁,反应结束后静置20h以上,分离得到鸟粪石。
9.根据权利要求8所述的山火隔离带阻燃材料的制备方法,其特征在于,鸟粪石的制备步骤中,反应配比为:mg2+、nh4+和po43+的摩尔比为1:1:1。
10.根据权利要求8所述的山火隔离带阻燃材料的制备方法,其特征在于,鸟粪石的粒径在10~30μm。