专利名称：低电阻非金属接地材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及非金属导电材料，特别是降阻用的固体无机导电材料。
背景技术：
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物。其主要成分是Al203、Si02，另外 还含有数量不等的Fe203、CaO、MgO, Na2O, K2O, P2O5, SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。我国历年已积存煤矸石约lOOOMt，并且每年仍继续排放约lOOMt，煤矸石弃置不 用，占用大片土地。煤矸石中的硫化物逸出或浸出会污染大气、农田和水体。矸石山还会自 燃发生火灾，或在雨季崩塌，淤塞河流造成灾害，影响生态环境。保护环境是中国的基本国策，随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质 量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出。接地的作用主要是防止人身遭受电击、设备和线路遭受损坏、预防火灾和防止雷 击、防止静电损害和保障电器设备正常运行。随着电子技术的飞速发展，电子计算机早已步 人类社会的各行各业。建筑物内几乎无不设有复杂程度不同的微电子设备和计算机系统， 民用建筑也不例外。只要有建筑、有设备的地方都要接地。接地可以说是无处不在，所以接 地体的需求量很大。接地电阻是电气系统接地装置的重要指标，这个值越小越好。特别是 精密的电子仪器要求接地电阻很低(0. 1欧姆 0. 25欧姆)，设备才能正常工作。要达到此 电阻，传统的方法是大面积地铺设金属接地材料，金属不仅易腐蚀而且成本高。如果能利用煤矸石生产一种低电阻的非金属接地材料，除能大幅度降低生产成本 外，还可以对环保做出贡献。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种低电阻非金属接地材料及制备方法，具 有低成本和高环保性的优点。本发明解决所述技术问题采用的技术方案是，低电阻非金属接地材料，其特征 在于，以重量百分比计算，包含下列组分石墨45% -60%，水泥20% -35%，煤矸石 10% -20%。进一步的说，各组分为石墨60%，硅酸盐水泥30%，煤矸石10%。或者，各组分为石墨60%，硅酸盐水泥20%，煤矸石20%。或者，各组分为石墨55%，硅酸盐水泥35%，煤矸石10%。本发明提供的低电阻非金属接地材料，其特征在于，按重量比为石墨水泥煤 矸石=45%-60%: 20% -35% 10%-20%混合研磨成粉状，搅拌均勻形成低电阻非金 属接地材料。进一步的，按重量比，石墨水泥煤矸石= 45% -60% 20% -35% 10% -20% ；将石墨和水泥研磨成粉状，煤矸石粉碎成100目以 上的颗粒加适量水搅拌均勻，倒入模具，和金属极芯压制成型，固化后形成低电阻非金属接地材料。本发明以工业废弃物作为原料，在满足性能要求的前提下，充分利用了废弃物，解 决了废弃煤矸石对环境造成污染的问题，利用煤矸石降低接地电阻，增加导电性能，而且成 本低，具有良好的可靠性。以下结合具体实施方式
对本发明作进一步的说明。
具体实施例方式石墨是元素碳的一种同素异形体，每个碳原子的周边连结着另外三个碳原子(排 列方式呈蜂巢式的多个六边形)以共价键结合，构成共价分子。由于每个碳原子均会放出 一个电子，那些电子能够自由移动，因此石墨属于导电体。是一种防腐性能高、廉价的导电 体。水泥是粉状水硬性无机胶凝材料。水泥加水搅拌后成浆体，能在空气中硬化或者 在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地胶结在一起。是一种价廉易得的固化剂。煤矸石是煤伴生废石。在掘进、开采和洗煤过程中排出的固体废物。是碳质、泥质 和砂质页岩的混合物。从煤炭开采来看，中国每年生产1亿t煤炭，排放矸石1400万t左右；从煤炭洗选 加工来看，每洗选1亿t炼焦煤排放矸石量2000万t，每洗1亿t动力煤，排放矸石量1500 万t。2005年，国内各类煤矿生产煤炭1045亿t，洗煤385亿t，排放矸石量19-20亿t。因 而，全国国有煤矿现有矸石山1500余座，堆积量30亿t以上(占中国工业固体废物排放总 量的40%以上)。煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境，煤矸石淋溶水将污染 周围土壤和地下水，而且煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧 化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，影响矿区居民的身体健康。如 辽宁本溪矿区曾发生过因矸石自燃造成人员中毒死亡的事故。煤矸石的无机成分主要是硅、铝、钙、镁、铁的氧化物和某些稀有金属。其化学成分 组成的百分率Si02为52 65 ；Al2O3为16 36 ；Fe2O3为2. 28 14. 63 ；CaO为0. 42 2. 32 ；MgO 为 0. 44 2. 41 ；TiO2 为 0. 90 4 ；P2O5 为 0. 007 0. 24 ；K20+Na20 为 1. 45 3. 9 ； V2O5 为 0. 008 0. 03。煤矸石中的CaO等氧化物具有吸湿性，加在接地材料中能吸收周围土壤中的水 分，降低接地电阻。土壤中活性离子的含量是影响接地电阻的因素之一。利用煤矸石中的K2O和Na2O 与水生成KOH和NaOH后是一个非常好的电解质。通过潮解作用，将活性电解离子有效释放 到周围的土壤中，使接地体成为一个离子发生装置，从而改善周边土质，降低接地电阻。将煤矸石粉碎成100目以上的颗粒，加在接地材料中可以减小产品密度，较稀疏 的密度，便于接地材料吸收土壤中的水分，降低接地电阻。同时接地材料中的水泥固化剂也 需要与砂、石一起固化。煤矸石小颗粒可以代替砂、石的作用。煤矸石中的金属氧化物和稀有金属有利于增加产品的导电性。接地可以运用于任何场所，所以接地材料的需求量很大。传统的方法是大面积地 铺设金属接地材料，金属不仅易腐蚀而且成本高。保护环境是我国的基本国策，随着国家环保执法力度的不断加大，人们对环境质量要求的提高，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出，利用煤矸石作为低电阻非金属 接地材料，变废为宝，是解决污染的有效途径之一，并且还能降低其接地电阻，增加导电性 能，降低非金属接地材料的成本。实施例1按重量百分比计算，将石墨60%，普通的硅酸盐水泥30%，煤矸石10%研磨成 粉状，搅拌均勻形成低电阻非金属接地材料。或者按上述比列将石墨、水泥研磨成粉状、煤 矸石粉碎成100目以上的颗粒加适量水搅拌均勻，倒入模具，压制成型，固化后形成低电阻 非金属接地材料。经测量，本实施例的接地材料电阻率为1. 15Ω.πι，完全满足性能指标。实施例2原料组分中，石墨60%，普通的硅酸盐水泥25%，煤矸石15%。其他同实施实 例1。实施例3原料组分中，石墨60%，普通的硅酸盐水泥20%，煤矸石20%。其他同实施实 例1。实施例4原料组分中，石墨55%，普通的硅酸盐水泥35%，煤矸石10%。其他同实施实 例1。实施例5原料组分中，石墨55%，普通的硅酸盐水泥30%，煤矸石15%。其他同实施实 例1。实施例6原料组分中，石墨55%，普通的硅酸盐水泥25%，煤矸石20%。其他同实施实 例1。实施例7原料组分中，石墨50%，普通的硅酸盐水泥35%，煤矸石15%。其他同实施实 例1。实施例8原料组分中，石墨50%，普通的硅酸盐水泥30%，煤矸石20%。其他同实施实 例1。实施例9原料组分中，石墨45%，普通的硅酸盐水泥35%，煤矸石20%。其他同实施实 例1。本发明利用对环境有污染的废物(煤矸石)、无腐蚀性的非金属导电材料(石墨) 和廉价的固化剂(水泥)按一定的比列做成低电阻非金属接地材料。本发明的低电阻非金 属接地材料的降阻效果好，无腐蚀性，寿命长；并且材料廉价，生产简单、使用方便。回收煤 矸石，能消除其对环境的污染。本产品广泛地应用于通讯行业、电力系统、建筑系统、军事设 施、交通系统、银行系统、计算机系统、广电系统等行业领域的设备地、交、直流工作地、安全 保护地。具有很大的经济和市场价值。
权利要求
低电阻非金属接地材料，组分包括石墨、水泥，其特征在于，还包括煤矸石。
2.如权利要求1低电阻非金属接地材料，其特征在于，以重量百分比计算，组分为石墨45% -60%，水泥20% -35%，煤矸石10% -20%。
3.如权利要求1所述的低电阻非金属接地材料，其特征在于，各组分为石墨60%，硅 酸盐水泥30%，煤矸石10%。
4.如权利要求1所述的低电阻非金属接地材料，其特征在于，各组分为石墨60%，硅 酸盐水泥20%，煤矸石20%。
5.如权利要求1所述的低电阻非金属接地材料，其特征在于，各组分为石墨55%，硅 酸盐水泥35%，煤矸石10%。
6.如权利要求1所述的低电阻非金属接地材料，其特征在于，按重量比为石墨水 泥煤矸石=45% -60% 20% -35% 10% -20%混合研磨成粉状，搅拌均勻形成低电 阻非金属接地材料。
7.如权利要求1所述的低电阻非金属接地材料，其特征在于，按重量比，石墨水泥 煤矸石=45%-60% 20% -35% 10%-20%；将石墨和水泥研磨成粉状，煤矸石粉碎成 100目以上的颗粒加适量水搅拌均勻，倒入模具，和金属极芯压制成型，固化后形成低电阻 非金属接地材料。
全文摘要
低电阻非金属接地材料，涉及非金属导电材料，本发明组分包括石墨、水泥，其特征在于，还包括煤矸石。本发明以工业废弃物作为原料，在满足性能要求的前提下，充分利用了废弃物，解决了废弃煤矸石对环境造成污染的问题，利用煤矸石降低接地电阻，增加导电性能，而且成本低，具有良好的可靠性。
文档编号C04B18/12GK101969153SQ20101050146
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者张以捷 申请人:什邡名仕电子有限公司