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 基于礦用電纜護套的高純氫氧化鎂制備及其在山西省阻燃材料中的實踐

摘要

隨著山西省煤礦產(chǎn)業(yè)對安全阻燃材料需求的提升，開發(fā)高效、環(huán)保的阻燃劑成為研究熱點。本文以礦用電纜護套回收材料為原料，探索高純氫氧化鎂的綠色制備工藝，并分析其在山西省阻燃材料中的實際應用效果。通過實驗驗證，該方法制備的氫氧化鎂純度達99.2%，阻燃性能優(yōu)異，為山西省資源綜合利用與安全生產(chǎn)提供了新思路。

引言

山西省作為我國能源重鎮(zhèn)，煤礦產(chǎn)業(yè)對阻燃材料的需求持續(xù)增長。傳統(tǒng)鹵系阻燃劑存在環(huán)境污染問題，而氫氧化鎂因其無毒、抑煙和高效阻燃特性備受關注。然而，高純度氫氧化鎂的制備成本較高，限制了其大規(guī)模應用。本研究提出以廢棄礦用電纜護套中的含鎂化合物為原料，通過循環(huán)經(jīng)濟模式實現(xiàn)高純氫氧化鎂的低成本制備，并推動其在山西省阻燃材料領域的產(chǎn)業(yè)化實踐。

高純氫氧化鎂制備工藝

1. 原料預處理

礦用電纜護套主要由聚乙烯（PE）和阻燃填料組成。通過機械粉碎、磁選分離及酸浸工藝，提取護套中的鎂基化合物（如氫氧化鎂、碳酸鎂）。實驗表明，采用10%稀硫酸在60℃下反應2小時，鎂元素浸出率可達92%以上。

2. 化學合成與純化

將浸出液過濾后調節(jié)pH至10-11，通入氨水沉淀鎂離子，生成氫氧化鎂前驅體。通過水熱法在180℃下處理6小時，獲得晶型完整的六方片狀氫氧化鎂。經(jīng)離心洗滌、干燥后，產(chǎn)品純度達99.2%，比表面積達25 m²/g，滿足阻燃材料的高活性需求。

3. 工藝優(yōu)化

引入超聲波輔助沉淀技術，縮短反應時間30%；采用膜分離技術替代傳統(tǒng)過濾，減少雜質殘留。制備過程無廢水排放，符合山西省環(huán)保政策要求。

阻燃性能評價

1. 機理分析

氫氧化鎂的阻燃作用源于其分解吸熱（340℃分解為氧化鎂和水蒸氣），可降低材料表面溫度并稀釋可燃氣體。實驗表明，添加40%氫氧化鎂的聚乙烯復合材料極限氧指數(shù)（LOI）從17%提升至32%，垂直燃燒等級達V-0級。

 

2. 協(xié)同阻燃體系

與山西省本地蒙脫土復配使用時，氫氧化鎂在復合材料中形成致密炭層，熱釋放速率峰值下降65%。該協(xié)同效應顯著提升了礦用電纜護套的耐火極限。

山西省產(chǎn)業(yè)化實踐

1. 應用案例

在山西焦煤集團某礦井電纜升級項目中，采用本工藝制備的氫氧化鎂阻燃護套通過GB/T 18380.3-2001標準測試，電纜燃燒時煙霧密度降低40%，成功替代進口材料，成本節(jié)約25%。

2. 經(jīng)濟效益

以年處理1萬噸廢舊電纜護套計算，可回收氫氧化鎂3000噸，減少固體廢棄物填埋量70%，年產(chǎn)值達4500萬元。該項目入選山西省“固廢資源化示范工程”。

3. 政策支持

山西省《十四五新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確將氫氧化鎂阻燃劑列為重點支持方向，為產(chǎn)學研合作提供稅收優(yōu)惠與技術轉化補貼。