一種利用粗塔爾油廢渣制備的金屬切削乳液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于松木造紙副產(chǎn)物綜合利用技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種利用松木制漿副產(chǎn)物粗 塔爾油廢渣制備的金屬切削乳液及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國南方馬尾松等松木資源豐富，常用作制漿造紙的原材料。我國近幾年隨著經(jīng) 濟的發(fā)展，以松木為原料的制漿造紙行業(yè)得到迅速發(fā)展。松木中含有松脂、木質(zhì)素、纖維素、 半纖維素等成分，在松木堿法蒸煮制漿過程中，產(chǎn)生大量的副產(chǎn)物，如塔爾油（又稱木漿浮 油）、硫酸鹽松節(jié)油、堿木素（造紙黑液）等，綜合而有效地利用副產(chǎn)物，既可節(jié)約資源、保護 環(huán)境，也能提高企業(yè)經(jīng)濟效益和社會環(huán)境。
[0003] 在以松木為原料的堿法或硫酸鹽法制漿蒸煮過程中，松木中的油脂和樹脂成分 被堿皂化而形成脂肪酸和樹脂酸的鈉鹽溶解在黑液中，同時中性油也被抽出而溶解在皂 液中，這就是硫酸鹽皂（含50-55% wt的塔爾油），木質(zhì)素則轉(zhuǎn)化為堿木素溶解在黑液 中，作為泡沫狀、深黑色并有惡臭的硫酸鹽皂就浮在黑液上面，黑液經(jīng)濃縮為固體含量 23% -32%時，放入大貯槽中，此時親水性的樹脂酸皂、脂肪酸皂被析出來，油溶性的不皂化 物也被萃取出來，浮到黑液上部形成黑液皂層，把皂化物回收貯存即得到硫酸鹽皂。
[0004] 硫酸鹽皂化物的分離提取有靜置法、充氣法和離心法等。靜置法因其生產(chǎn)過程不 發(fā)生大量泡沫，操作簡便、穩(wěn)定、效率高，不必另加設(shè)備而被廣泛采用。皂化物在貯存槽靜置 分離后，和洗滌液一起被送進洗滌槽，強堿性的洗滌液可以有效地除去皂化物中60-80 %的 木素以及大約50%的纖維和雜質(zhì)。洗滌槽內(nèi)洗滌過的皂化物再供往酸化系統(tǒng)。皂化物和酸 在反應(yīng)器里反應(yīng)后，分解成粗塔爾油、堿木素、纖維和石膏等組分，同時釋放出H 2S和0)2氣 體，反應(yīng)器上層則為純度較高的粗塔爾油，也稱為木漿浮油，下層為廢酸、廢水和固體沉淀 物等，中間層為含塔爾油、堿木素和中性不皂化物等成分的混合物，即粗塔爾油廢渣。根據(jù) 不同制漿工藝和原料，所得的粗塔爾油廢渣中粗塔爾油和堿木素的含量不同，一般干性粗 塔爾油廢渣中粗塔爾油含量在40 % - 70 %，堿木素含量在15 % - 40 %，其余為中性不皂化 物。
[0005] 粗塔爾油的主要成分為樹脂酸、脂肪酸及中性物，經(jīng)分離后即可得到浮油松香酸、 浮油脂肪酸、浮油瀝青、蒸餾浮油和頭油，是松香酸和脂肪酸的三大來源之一。若進行精制 或進一步將塔爾油分離出松香酸、脂肪酸等產(chǎn)品，則能得到更為廣泛的利用。
[0006] 浮油松香酸：浮油松香酸的結(jié)構(gòu)與脂松香相似，用途與脂松香基本相同。主要用于 造紙施膠劑、肥皂、油墨、油漆、涂料、樹脂等部門。若進一步加工成改性松香或浮油松香衍 生物，將擴大其應(yīng)用領(lǐng)域。
[0007] 浮油脂肪酸：主要成分為油酸和亞油酸，廣泛用于增塑劑、液體肥皂、合成洗滌劑、 消泡劑等。
[0008] 浮油瀝青主要由高沸點的中性物組成，除用于粘合劑、油墨、油漆、涂料等部門外， 還可提取β-谷留醇代替膽留酸用于制造各種抗動脈硬化藥品和維生素等。
[0009] 本發(fā)明針對粗塔爾油廢渣的組成，對高含油廢渣采取中和處理、塔爾油酰胺的制 備、塔爾油酰胺的分離、復合及乳化等方法制備金屬切削乳液，經(jīng)過符合國家標準的檢測， 所制備的切削乳液穩(wěn)定性好，抗腐蝕性能達到國家B級標準，且防銹性能達到國家A級標 準，能滿足鐵、鋼和銅等金屬在切削加工過程中防腐和防銹的需要。
[0010] 通過上述利用，可較大地提高廢渣的經(jīng)濟效益，消除對環(huán)境的污染，對促進資源的 循環(huán)利用、實現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展有著重大的社會及經(jīng)濟意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是利用松木制漿后的副產(chǎn)物粗塔爾油制取后的廢渣 為原料，制備有較高經(jīng)濟價值和市場需求的金屬切削乳液，減少廢棄物的排放與保護環(huán)境， 同時能提高企業(yè)生產(chǎn)利潤，降低成本。
[0012] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的利用粗塔爾油廢渣制備金屬切削乳液的方 法，采用如下步驟：
[0013] (1)粗塔爾油廢渣的中和處理：首先根據(jù)廢渣中液體的pH值，加入適量的堿性溶 液進行攪拌、中和反應(yīng)，控制所產(chǎn)生的液體PH值為弱酸性，靜置，然后除去下層液體，得到 經(jīng)處理后的粗塔爾油廢渣；
[0014] (2)粗塔爾油的分離：在上述步驟⑴處理后得到的粗塔爾油廢渣中加入有機溶 劑，充分攪拌溶解后，過濾除渣，再靜置，分離除去水層，得到粗塔爾油有機溶液；
[0015] (3)粗塔爾油酰胺的制備：在上述步驟（2)得到的粗塔爾油有機溶液中，加入需要 量的有機胺，混合均勻，升溫反應(yīng)，再減壓蒸餾除去有機溶劑，冷卻得到粘稠狀液體，即為粗 塔爾油酰胺成品；
[0016] (4)利用上述步驟（3)中得到的粗塔爾油酰胺配制金屬切削乳液。
[0017] 上述步驟（1)中所述的粗塔爾油廢渣的來源和特征是：所含油脂和樹脂在堿法蒸 煮過程中轉(zhuǎn)化為皂化物，溶解在黑液中，通過濃縮工序，皂化物浮在黑液液面上，分離收集 皂化物，然后用洗滌液進行洗滌，去除皂化物中的部分木素、纖維及其它雜質(zhì)，然后再進行 酸化反應(yīng)，通過靜置沉降分離，上層為堿木素含量很低的粗塔爾油；中間層則為粗塔爾油與 堿木素的混合層，即粗塔爾油廢渣，下層為廢酸液；所得粗塔爾油廢渣中粗塔爾油含量為 40-70 %，堿木素含量為15-40 %，其余為中性不皂化物。
[0018] 步驟（1)中和反應(yīng)所用堿液包括：氫氧化鈉或碳酸鈉或氨水或三乙醇胺的溶液。
[0019] 步驟（1)中和反應(yīng)時間為0.5-1. 0h，控制所產(chǎn)生的液體pH值為5. 5-6. 5,靜置 2_4h，然后除去下層液體，得到經(jīng)處理后的粗塔爾油廢渣。
[0020] 步驟⑵中所述溶解粗塔爾油廢渣的有機溶劑包括苯、甲苯或二甲苯。
[0021] 步驟⑶中將步驟⑵得到的粗塔爾油有機溶液中，加入需要量的有機胺，所加入 的有機胺質(zhì)量與絕干粗塔爾油廢渣的質(zhì)量比為〇. 08-0. 50,混合均勻。
[0022] 步驟（3)中所述的有機胺包括含有C2~C 6碳鏈的伯胺、仲胺、二胺、三胺、乙醇胺 中的任一種或幾種。
[0023] 步驟（3)中在N2保護條件下升溫至120-160°C，反應(yīng)2_5h，再將溶液轉(zhuǎn)到蒸餾裝 置中，減壓蒸餾除去有機溶劑，室溫下冷卻得到粘稠狀液體，即為粗塔爾油酰胺成品。
[0024] 步驟⑷利用步驟⑶中得到的粗塔爾油酰胺，與一定質(zhì)量比例的基礎(chǔ)油、穩(wěn)定 劑、消泡劑、殺菌劑、乳化劑、去離子水在40°C -70°C進行復配、溶解和乳化l-3h，最后得到 金屬切削乳液。
[0025] 本發(fā)明利用粗塔爾油廢渣制備金屬切削乳液解決了粗塔爾油制取過程中產(chǎn)生的 廢渣由于其主要成分性質(zhì)相近而難以有效分離而導致目前粗塔爾油廢渣尚未得到有效分 離和利用的問題。利用粗塔爾油廢渣中粗塔爾油含量較高的特點，通過粗塔爾油廢渣的中 和處理、粗塔爾油的分離、粗爾油酰胺的制備、復配與乳化等手段，得到抗腐蝕性能達到國 家B級標準和防銹性能達到國家A級標準且穩(wěn)定性好的金屬切削乳液，能滿足鐵、鋼、鋁、合 金鋼和銅等金屬材料在切削加工過程中防腐和防銹的需要，從而實現(xiàn)了該廢渣中塔爾油的 直接利用，制備具有較高經(jīng)濟價值和市場需求的金屬切削乳液，對提高了廢渣的經(jīng)濟價值 和企業(yè)利潤，同時減少廢渣對環(huán)境的影響，具有積極的意義。
【具體實施方式】
[0026] 下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細說明，而非形成對本發(fā)明的限制。 [0027] 實施例1 :
[0028] (1)粗塔爾油廢渣的中和與皂化，首先根據(jù)廢渣中液體的pH值，加入適量的堿性 溶液在室溫進行攪拌、中和反應(yīng)，時間為〇. 5h左右，控制中和廢液的pH值為6. 0左右，靜置 3h，然后除去下層液體，得到經(jīng)過處理的粗塔爾油廢渣；
[0029] (2)粗塔爾油的分離：在上述⑴處理后得到的粗塔爾油廢渣中加入甲苯，充分攪 拌溶解后，過濾除渣，再靜置2h，分離除去水層，得到粗塔爾油甲苯溶液；
[0030] (3)粗塔爾油酰胺的制備：在上述⑵得到的粗塔爾油甲苯溶液中，加入需要量的 乙二胺，所加入的乙二胺質(zhì)量與絕干粗塔爾油廢渣的質(zhì)量比為〇. 10,混合均勻，在N2保護條 件下升溫至150°C，反應(yīng)4h，再將溶液轉(zhuǎn)到蒸餾裝置中，減壓蒸餾除去甲苯，室溫下冷卻得 到粘稠狀液體，即為粗塔爾油酰胺成品。
[0031] (4)金屬切削乳液的制備：利用上述步驟⑶得到的粗塔爾油酰胺，以質(zhì)量百分比 18. 89%的粗塔爾油酰胺、20. 46%的基礎(chǔ)油、4. 79%的硼酸、0. 50%的二甲基硅油、10. 0% 的焦磷酸鈉、1. 54%的聚乙二醇、0. 48%的凱松、5. 19%的0P-10、9. 99%的十二烷基磺酸鈉 和余量的去離子水在60°C左右進行復合溶解和乳化Ih左右，