煤矸石煅烧改性在高分子绝缘材料应用研究

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畅吉庆旷天申张军

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蒋峰宋晓东

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【摘要】:本文重点阐述了煤干石煤系高岭土煅烧温度，表观色相，粒度分布，矿相晶相，并分三部分介绍了:一、高岭土煅烧的加工工艺及矿物结构，。二、改性设备(包括改性后的滤粗设备)及改性工艺、所选择的改性剂(偶联剂)适用性。三、配方设计，应用在(EPDM)橡胶电缆绝缘高压胶料生产中配方设计及性能试验。重点选择了在橡胶电缆绝缘混合胶料中可选择性的配方案例，并适合于企业在橡胶电缆绝缘料生产、工艺中的应用，提高制品的物理和机械性能、降低材料成本可选择性的技术配方。煤矸石煤系煅烧、改性高岭土的可选择性，是决定橡胶电缆材料绝缘性能、成本低廉的关键。

Abstract: This paper mainly focused on the introduction from three parts:Firstly, processing technology and mineral structure of coal gangue calcination, it mainly explained calcination temperature, apparent color, particle size distribution and selection mineral phase.Secondly, modified equipment(including the coarse filtration equipment) and modification technology, selection of applicability modifier (coupling agent). Thirdly, formula design, the application of formula design and performance test in the production of (EPDM) high voltage rubber of cable insulation. The key is selected optional formula cases from mixed rubber cable insulation. However, it is not suitable for the application of rubber cable insulation material production and technology in enterprises, as well as not suitable for taking it as selective technology formula to improve the physical and mechanical properties of the product and reduce the material cost.The selectivity of coal gangue burning, modified kaolin is the key to determine the insulation performance and low cost of rubber cable materials

【关键词】: 煤矸石、结构、EPDM、改性、工艺、 配方

Key words: coal gangue, structure, EPDM, modification, technology, formula

作者介绍:

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畅吉庆，1982年煤系高岭土国家第一批专家。中国塑料协会(无机与有机材料复合)专家，教授级高级工程师、中国地质矿产

专业委员会非金属矿填料研究会秘书长，全国橡塑电缆配方工艺会议授课专家，享受国务院补贴科技专家，广东畅吉庆粉煤灰研究所所长，广东鹏鹄试验室主任。发明专利20多项，煤矸石改性应高岭土用于电缆绝缘，电缆护套阻燃两项专利，专利号2013104724493、2013104724915。

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旷天申、国家级电缆专家、电缆阻燃专家，原沈阳电缆厂研究所主任，现上海胜华电缆集团、高级技术顾问、享受国务院补贴

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专家、教授级高级工程师。张军、上海交通大学、材料学院教授，电缆设计专家。蒋峰、高级工程师、油田用耐油电缆专家，胜利油田泵公司电缆厂总工。宋晓东、高级工程师，乙丙绝缘电缆专家，山东鲁能集团曲阜电缆总工程师。

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引言:

煤矸石伴生于煤层中1-11号层，分布有底板、顶板中间，比煤的生成还要早时期石炭纪。1983年由中国地质协会地质矿产专业委员会秘书长和地质研究所，沈宝琳高工带队对山西(于2003年逝世)、内蒙等地的可利用的煤矸石实地考察取样试验，在此以后煤矸石煤系高岭土被认为可利用的优质煤系高岭土，世界独有。可应用于橡胶、塑料高分子中，提高制品的物理和机械性能。1983年中国地质协会地质矿产专业委员会沈宝琳秘书长委托由我组成的山西煤矸石研究组与地质研究所，开始将煤矸石磨细、煅烧、改性首先应用在橡胶高压电缆绝缘料中，由沈阳电缆厂研究所旷天申教授实地试验对比，结果绝缘电阻、抗拉强度、断裂伸长率等技术性能超过美国高岭土产品,(1984-1990年沈阳电缆电缆研究所橡塑配方工程师）。当时美国高岭土售价为1.8万元人民币，当时给沈阳电缆厂为4800元/吨。到今天的延续。

1986年由沈宝琳秘书长介绍认识了轻工学院塑料研究所刘英俊老师，塑料改性应用。1993年于塑料协会农膜制品分会秦立洁会长应用于塑料农膜中提高膜的保温性，首先将煤矸石应用在塑料膜中到今天。1986年由中国矿大北京研究生部郑水林教授，任大伟(西安矿院教授)北京造纸研究所宋宝祥所长，沈宝琳秘书长(地质矿产专业委员会)提出的双90煤矸石煤系高岭土造纸用标准。当时那个年代我们几个为专家评审组，对高岭土项目的评估工作。(金洋公司的发展---)

我国煤矸石现状，2001年我国煤炭产量约37亿吨，较2005年增长近70%同年煤矸石排放总量达到7.5亿吨，较2005年增长近1倍，2015年煤矸石排放量将接近8亿吨，累计堆存量45亿吨，形成的煤矸石山2600多座，占地1.3万公顷。煤矸石综合利用率由1998年的41%提高至2013年的64%。2013年 我国煤矸石产生量约7.5亿吨，综合利用量4.8亿吨。其中，煤矸石等低热值燃料发电机组总装机容量达3000万千瓦， 年利用煤矸石1.5亿吨，综合利用发电企业达400多家，年发电 量1600亿千瓦时，占利用总量的32%;生产建材利用煤矸石量 5600多万吨，占利用总量的12%;土地复垦、筑路等利用煤矸石 2.6亿吨，占利用总量的56%。还有大量没有利用，自燃、污染环境、占用大量耕地，二次填埋。如何解决煤矸石的综合利用以成为社会问题，研究开发煤矸石的应用领域应放在首位。 一、试验部分

试验配方、工艺、试验设备名称及各地试验室图片

橡胶(高分子)试验设备:2升密炼机、100式开炼机、20公斤液压硫化机、2升粉体改性机，检测设备:万能拉力机、密度仪、磨耗仪、门尼仪、无转子硫化仪、热老化箱、电阻仪、氧指数仪、烟密度仪、燃烧试验仪。由杨州仪器厂产品。

塑料(高分子)试验设备:35型双螺杆挤出机，造粒摸具、板材摸具、管材摸具。检测设备:拉力机组、流变仪、塑性仪、悬辈梁勒锤器、密度仪、熔指数仪、老化箱，石家庄塑料设备厂产品、低温试验箱。石家庄塑料设备厂提供。