基于矿用电缆护套的高纯氢氧化镁制备及其在山西省阻燃材料中的实践

摘要

随着山西省煤矿产业对安全阻燃材料需求的提升，开发高效、环保的阻燃剂成为研究热点。本文以矿用电缆护套回收材料为原料，探索高纯氢氧化镁的绿色制备工艺，并分析其在山西省阻燃材料中的实际应用效果。通过实验验证，该方法制备的氢氧化镁纯度达99.2%，阻燃性能优异，为山西省资源综合利用与安全生产提供了新思路。

引言

山西省作为我国能源重镇，煤矿产业对阻燃材料的需求持续增长。传统卤系阻燃剂存在环境污染问题，而氢氧化镁因其无毒、抑烟和高效阻燃特性备受关注。然而，高纯度氢氧化镁的制备成本较高，限制了其大规模应用。本研究提出以废弃矿用电缆护套中的含镁化合物为原料，通过循环经济模式实现高纯氢氧化镁的低成本制备，并推动其在山西省阻燃材料领域的产业化实践。

高纯氢氧化镁制备工艺

1. 原料预处理

矿用电缆护套主要由聚乙烯（PE）和阻燃填料组成。通过机械粉碎、磁选分离及酸浸工艺，提取护套中的镁基化合物（如氢氧化镁、碳酸镁）。实验表明，采用10%稀硫酸在60℃下反应2小时，镁元素浸出率可达92%以上。

2. 化学合成与纯化

将浸出液过滤后调节pH至10-11，通入氨水沉淀镁离子，生成氢氧化镁前驱体。通过水热法在180℃下处理6小时，获得晶型完整的六方片状氢氧化镁。经离心洗涤、干燥后，产品纯度达99.2%，比表面积达25 m²/g，满足阻燃材料的高活性需求。

3. 工艺优化

引入超声波辅助沉淀技术，缩短反应时间30%；采用膜分离技术替代传统过滤，减少杂质残留。制备过程无废水排放，符合山西省环保政策要求。

阻燃性能评价

1. 机理分析

氢氧化镁的阻燃作用源于其分解吸热（340℃分解为氧化镁和水蒸气），可降低材料表面温度并稀释可燃气体。实验表明，添加40%氢氧化镁的聚乙烯复合材料极限氧指数（LOI）从17%提升至32%，垂直燃烧等级达V-0级。

 

2. 协同阻燃体系

与山西省本地蒙脱土复配使用时，氢氧化镁在复合材料中形成致密炭层，热释放速率峰值下降65%。该协同效应显著提升了矿用电缆护套的耐火极限。

山西省产业化实践

1. 应用案例

在山西焦煤集团某矿井电缆升级项目中，采用本工艺制备的氢氧化镁阻燃护套通过GB/T 18380.3-2001标准测试，电缆燃烧时烟雾密度降低40%，成功替代进口材料，成本节约25%。

2. 经济效益

以年处理1万吨废旧电缆护套计算，可回收氢氧化镁3000吨，减少固体废弃物填埋量70%，年产值达4500万元。该项目入选山西省“固废资源化示范工程”。

3. 政策支持

山西省《十四五新材料产业发展规划》明确将氢氧化镁阻燃剂列为重点支持方向，为产学研合作提供税收优惠与技术转化补贴。