本发明属于固体废弃物处置技术领域，尤其涉及一种阻燃电线电缆粒料制备方法。
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，是在成煤过程中与煤层伴生的一种含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石，包括巷道掘进过程中的掘进矸石、采掘过程中从顶板、底板及夹层里采出的矸石以及洗煤过程中挑出的洗矸石。其主要成分是Al2O3、SiO2，另外还含有数量不等的Fe2O3、CaO、MgO、Na2O、K2O、P2O5、SO3和微量稀有元素(镓、钒、钛、钴)。中国历年已积存煤矸石约1000Mt，不仅堆积占地，而且还能自燃污染空气、引起火灾，还会产生滑坡泥石流等危害。目前煤矸石主要被用于生产矸石水泥、混凝土的轻质骨料、耐火砖等建筑材料，此外还可用于回收煤炭，煤与矸石混烧发电，制取结晶氯化铝、水玻璃等化工产品以及提取贵重稀有金属，也可作肥料。但目前我国的煤矸石每年仍增加排放约100Mt，亟需寻找更多的资源化利用途径。
在烟尘治理领域，袋式除尘器因其高效、稳定、操作简单，而广泛应用于很多除尘领域，袋式除尘器的市场占有率一直在60％以上。布袋作为袋式除尘器很重要的构件，由于运行工况的影响在使用过程中会逐渐被磨损，其最典型的原因是布袋表面出现粘结的粉尘，或是布袋外露部分因为温度过高而引发的粉尘堵塞，还有一个原因就是粉尘的化学成分造成布袋的腐蚀性损坏等。同时，当支撑布袋的袋笼受到外力发生变形，滤袋内部气流不正常时，也会一定程度上导致布袋损坏。当布袋损坏严重时，或当布袋滤料层内积聚的粉尘过多，使其透气性降低而影响系统风量时，即使没有损坏，也应该更换。另外，由于烟气含氧量、排烟温度等外界因素的影响而发生“糊袋”、“腐蚀”、“烧袋”等现象。因为这些因素的影响，每年都将产生大量的废旧除尘布袋。目前，对废旧除尘布袋的处理方式主要有三种：回收、填埋或焚烧。回收是处理废旧除尘布袋的最理想方式，但是由于回收工序复杂繁琐，
投入较大，没有明显的经济效益，无法得到推广和普及。填埋虽然能实现废旧除尘布袋的无害化处理，但是填埋存在许多缺点，如占用土地资源，渗滤液可能会对地下水造成污染等。焚烧可以对废旧布袋实施减量化，减容化，但在焚烧过程中可能存在二次污染。
由于人们环保意识的增强，无卤阻燃剂已经成为阻燃聚烯烃电线电缆材料的主力军。目前，主要的无卤阻燃材料包括氢氧化镁、氢氧化铝、磷系阻燃剂、硼系阻燃剂、硅系阻燃剂等，因为这些阻燃剂在受到高温时，不会自身或者和聚合物反应生成腐蚀性气体，受到国内外电线电缆阻燃领域的广泛关注。
随着国民经济的发展，电线电缆材料在商用和民用的应用范围越来越广泛，使用总量也十分巨大，同时考虑到大部分电线电缆对其颜色的要求不是十分苛刻，所以，将煤矸石和废旧除尘布袋应用到电线电缆制造领域中，将极大的推动煤矸石和废旧除尘布袋的资源化利用。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本发明提出一种阻燃电线电缆粒料制备方法，利用煤矸石和废旧除尘布袋为原料，制备出阻燃电线电缆粒料，解决煤矸石和废旧除尘布袋填埋占地、渗滤液污染地下水、焚烧污染大气等问题。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：
一种阻燃电线电缆粒料制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别制备改性炭灰和改性碱粉：
步骤2、取干燥后的聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性炭灰、改性碱粉、抗氧剂1010、硬脂酸镁和硼酸锌按质量比100:25:30:50:1～2 :1～2:2～10的比例混合、搅拌均匀；
步骤3、取步骤2得到混合物进行挤压和造粒，得到阻燃电线电缆粒料；
其中步骤1中制备改性炭灰的步骤为：
步骤1.1、将煤矸石粉碎后过100目筛，并将筛分后得到的煤矸石粒料充分焚烧，得到煤矸石灰；
步骤1.2、将废旧除尘布袋粉碎后过100目筛，并将筛分后得到的废旧除尘布袋粒料放入管式炉中，以250ml/min的流量通入氮气，设置升温速率为10～20℃/min，设置温度为200～450℃的恒温时间为2～3h，之后冷却至室温后经粉碎和过100目筛，得到布袋炭；
步骤1.3、按3：1的质量比取煤矸石灰和布袋炭后，按1g：2ml的质量体积比浸入到去离子水中，搅拌、浸泡0.5～1小时；
步骤1.4、按1g：30~40ml的质量体积比取硬脂酸浸入到不与其反应的有机溶剂中，在30～70℃的温度条件下搅拌至硬脂酸完全溶解；
步骤1.5、将步骤1.3和步骤1.4得到的混合物按1：1的体积比混合，在30～70℃的温度条件下搅拌1～2小时后烘干并经粉碎和过100目筛，得到改性炭灰；
其中步骤1中制备改性碱粉的步骤为：
步骤1.6、按35g：100ml的质量体积比取氢氧化镁或氢氧化铝浸入到去离子水中，搅拌、浸泡0.5～1小时，得饱和悬浊液；
步骤1.7、按1g：30~40ml的质量体积比取硬脂酸浸入到不与其反应的有机溶剂中，在30～70℃的温度条件下搅拌至硬脂酸完全溶解；
步骤1.8、把步骤1.6和步骤1.7得到的混合物按1：1.5的体积比混合，在30～70℃下搅拌1～2小时后，经烘干、粉碎及过100目筛，得到改性碱粉。
作为优化、所述步骤1.4和步骤1.7中不与硬脂酸反应的有机溶剂为无水乙醇、无水甲醇、丙醇、丙酮、苯、氯苯、乙醚中的一种。
在本发明中，聚丙烯是一种半结晶的热塑性塑料，具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀，在电线电缆制造业中有广泛的应用，是常见的高分子材料之一。乙烯-醋酸乙烯共聚物树脂由于在分子链中引入了醋酸乙烯单体，从而降低了结晶度，提高了柔韧性、抗冲击性、填料相溶性和热密封性能，被广泛应用于电线电缆领域。抗氧剂1010为白色结晶粉末，化学性状稳定，广泛应用于塑料制品制造领域。硬脂酸镁用作润滑剂、抗粘剂、助流剂，制成的颗粒具有很好的流动性和可压性。硼酸锌主要用作无机类添加剂、无毒阻燃剂。而改性碱粉为其中主要的阻燃成分，是因为制备改性碱粉的主要成分是具有阻燃功能的氢氧化铝或氢氧化镁，氢氧化铝阻燃原理是吸热分解成氧化铝和水——产物是完全无毒、无腐蚀性物质，该吸热反应在聚合物的燃烧过程中吸收大量的热，从而保护聚合物避免其迅速发生分解，延缓易燃副产物的形成，所产生的水蒸气取代氧气，发挥类似惰性气体的作用。在聚合物表面形成氧化铝及碳化产物构成的保护层，进一步抑制燃烧；这层保护层还能通过吸附烟灰颗粒减低烟密度，氢氧化镁的阻燃原理类似，氢氧化镁或者氢氧化铝作为阻燃剂使用时，要达到一定的阻燃效果，添加量需要在40%以上，这严重影响材料的机械性能，氢氧化镁和氢氧化铝阻燃剂和其他无机阻燃剂一样，表面具有亲水性，当它与高分子材料共混加工时，与表面亲油性的高分子材料亲和力较差，导致分散性不好，因此必须设法改变氢氧化镁或氢氧化铝的表面性质，使其具有较好的亲油性，均匀分散就成为其加工过程中最重要的问题。加入煤矸石灰和布袋炭，可以与氢氧化镁和氢氧化铝产生一定的协同效应，煤矸石和废旧除尘布袋制备得到的改性炭灰具有较高孔隙率和比表面积，可以包覆和吸附氢氧化镁或氢氧化铝颗粒，一定程度降低氢氧化镁或氢氧化铝颗粒表面极性，提高其与有机高分子材料的相容性，改善碱粉分散性，提高阻燃效果。
本发明的制备方法在传统制备阻燃电线电缆粒料的基础上，通过添加由煤矸石和废旧除尘布袋制成的改性炭灰，改善起阻燃作用的改性碱粉分散性，提高了阻燃效果，同时还废物利用了煤矸石和废旧除尘布袋，实现煤矸石和废旧除尘布袋的资源化利用，部分解决煤矸石和废旧除尘布袋填埋占地、渗滤液污染地下水、焚烧污染大气等问题。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1：一种阻燃电线电缆粒料制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别制备改性炭灰和改性碱粉；
步骤2、取干燥后的聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性炭灰、改性碱粉、抗氧剂1010、硬脂酸镁和硼酸锌按质量比100:25:30:50:1 :1:2的比例混合、搅拌均匀；
步骤3、取步骤2得到混合物进行挤压和造粒，得到阻燃电线电缆粒料；
其中步骤1中制备改性炭灰的步骤为：
步骤1.1、将煤矸石粉碎后过100目筛，并将筛分后得到的煤矸石粒料充分焚烧，得到煤矸石灰；
步骤1.2、将废旧除尘布袋粉碎后过100目筛，并将筛分后得到的废旧除尘布袋粒料放入管式炉中，以250ml/min的流量通入氮气，设置升温速率为10℃/min，设置温度为200℃的恒温时间为3h，之后冷却至室温后经粉碎和过100目筛，得到布袋炭；
步骤1.3、按3：1的质量比取煤矸石灰和布袋炭后，按1g：2ml的质量体积比浸入到去离子水中，搅拌、浸泡0.5小时；
步骤1.4、按1g：30ml的质量体积比取硬脂酸浸入到无水乙醇中，在50℃的温度条件下搅拌至硬脂酸完全溶解；
步骤1.5、将步骤1.3和步骤1.4得到的混合物按1：1的体积比混合，在40℃的温度条件下搅拌2小时后烘干并经粉碎和过100目筛，得到改性炭灰；
其中步骤1中制备改性碱粉的步骤为：
步骤1.6、按35g：100ml的质量体积比取氢氧化镁浸入到去离子水中，搅拌、浸泡0.5小时，得饱和悬浊液；
步骤1.7、按1g：30~40ml的质量体积比取硬脂酸浸入到无水乙醇中，在40℃的温度条件下搅拌至硬脂酸完全溶解；
步骤1.8、把步骤1.6和步骤1.7得到的混合物按1：1.5的体积比混合，在40℃下搅拌2小时后，经烘干、粉碎及过100目筛，得到改性碱粉。
通过本实施例制备得到的粒料而制成的电线电缆通过了VW-1和HD21.14等检测标准（VW-1是电线的耐燃等级测试，HD21.14是无氯 电 线 中 文 标 准）。
按VW-1测试标准，实验规定试样保持垂直，用试验用的喷灯(火焰高度125mm，热功率500W)燃烧15秒钟，然后停止15秒钟，反复5次。
本样品测试了三个批次，结果为：
1、余火焰 37秒，43秒，39秒；
2、烧损18%，20%，14%；
3、垫在底部的外科用棉三次均未被落下物引燃。
VW-1测试合格标准为:1、余火焰不可超过60秒钟2、试样不可烧损25%以上，3、垫在底部的外科用棉不可被落下物引燃。因此通过本实施例制备得到的粒料而制成的电线电缆通过了VW-1测试。
HD21.14标准中无卤性要求：以HCl表述的氯和溴含量不高于0.5%；卤素氟含量低于0.1%。 按标准中规定的50267-2-1试验方法测试了三个批次的样品中的氯和溴含量，以HCl表述的氯和溴含量分别为0.24%，0.18%，0.35%；按标准中21.14试验方法测试卤素氟，结果均为阴性。因此通过本实施例制备得到的粒料而制成的电线电缆达到了HD21.14标准中无卤性要求。
实施例2：一种阻燃电线电缆粒料制备方法，包括以下步骤：
步骤1、分别制备改性炭灰和改性碱粉；
步骤2、取干燥后的聚丙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、改性炭灰、改性碱粉、抗氧剂1010、硬脂酸镁和硼酸锌按质量比100:25:30:50:2 :2:5的比例混合、搅拌均匀；
步骤3、取步骤2得到混合物进行挤压和造粒，得到阻燃电线电缆粒料；
其中步骤1中制备改性炭灰的步骤为：
步骤1.1、将煤矸石粉碎后过100目筛，并将筛分后得到的煤矸石粒料充分焚烧，得到煤矸石灰；
步骤1.2、将废旧除尘布袋粉碎后过100目筛，并将筛分后得到的废旧除尘布袋粒料放入管式炉中，以250ml/min的流量通入氮气，设置升温速率为20℃/min，设置温度为450℃的恒温时间为2h，之后冷却至室温后经粉碎和过100目筛，得到布袋炭；
步骤1.3、按3：1的质量比取煤矸石灰和布袋炭后，按1g：2ml的质量体积比浸入到去离子水中，搅拌、浸泡1小时；
步骤1.4、按1g：30ml的质量体积比取硬脂酸浸入到无水甲醇中，在60℃的温度条件下搅拌至硬脂酸完全溶解；
步骤1.5、将步骤1.3和步骤1.4得到的混合物按1：1的体积比混合，在60℃的温度条件下搅拌2小时后烘干并经粉碎和过100目筛，得到改性炭灰；
其中步骤1中制备改性碱粉的步骤为：
步骤1.6、按35g：100ml的质量体积比取氢氧化铝浸入到去离子水中，搅拌、浸泡1小时，得饱和悬浊液；
步骤1.7、按1g：30ml的质量体积比取硬脂酸浸入到无水甲醇中，在40℃的温度条件下搅拌至硬脂酸完全溶解；
步骤1.8、把步骤1.6和步骤1.7得到的混合物按1：1.5的体积比混合，在60℃下搅拌1小时后，经烘干、粉碎及过100目筛，得到改性碱粉。
通过本实施例制备得到的粒料而制成的电线电缆通过了VW-1和HD21.14等检测标准（VW-1是电线的耐燃等级测试，HD21.14是无 氯 电 线 中 文 标 准）。
按VW-1测试标准，实验规定试样保持垂直，用试验用的喷灯(火焰高度125mm，热功率500W)燃烧15秒钟，然后停止15秒钟，反复5次。
本样品测试了三个批次，结果为：
1、余火焰 39秒，46秒，34秒；
2、烧损17%，19%，13%；
3、垫在底部的外科用棉三次均未被落下物引燃。
VW-1测试合格标准为:1、余火焰不可超过60秒钟2、试样不可烧损25%以上，3、垫在底部的外科用棉不可被落下物引燃。因此通过本实施例制备得到的粒料而制成的电线电缆通过了VW-1测试。
HD21.14标准中无卤性要求：以HCl表述的氯和溴含量不高于0.5%；卤素氟含量低于0.1%。 按标准中规定的50267-2-1试验方法测试了三个批次的样品中的氯和溴含量，以HCl表述的氯和溴含量分别为0.22%，0.19%，0.29%；按标准中21.14试验方法测试卤素氟，结果均为阴性。因此通过本实施例制备得到的粒料而制成的电线电缆达到了HD21.14标准中无卤性要求。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。