本發明涉及生產工藝領域，具體地本發明涉及環保型鐵基材料生產工藝系統。

背景技術：

傳統生產硅鐵的主要原料是硅石、鋼屑和焦炭，而鋼屑作為冶煉硅鐵合金的重要原材料，每年的消耗量在200萬t左右，而產量卻只有180萬t左右。近年來受電價、礦石、普碳鋼屑價格上漲及產能過剩等因素的影響，鐵合金企業面臨著舉步維艱的局面。因此，采用廉價的原材料代替傳統工藝材料是鐵合金將來必定的發展方向。

另一方面我國低品位赤鐵礦資源十分豐富，大量嵌布粒度細微、嵌布關系復雜、雜質含量高、可選性差的貧鐵礦資源處于開發利用研究階段,因而，非常有必要開發出一種環保型的鐵基材料生產工藝系統。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本發明的第一個方面提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至500～2000℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，凈化后排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在50～150℃，進行攪拌反應。

作為本發明一種優選的技術方案，所述鐵料選自：鋼屑、雙光鐵料、熱軋鐵料、spcc雙光鐵料、麻面鐵料、單光鐵料、鍍鐵料、氧化鐵皮、鐵屑、鐵銹、氧化鐵、云母氧化鐵、天然云母氧化鐵、氧化鐵紅、磁性氧化鐵紅、高導磁率氧化鐵、鐵丹、鐵粉、紅粉、威尼斯紅、氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵中的一種或幾種的混合。

作為本發明一種優選的技術方案，所述還原劑選自：礦渣、碳化硅、二氧化硅、天然氣、單質碳、氫氣中的任意一種或幾種的混合。

作為本發明一種優選的技術方案，所述鐵料與還原劑的重量比為：(3～10)：(1～3)。

作為本發明一種優選的技術方案，所述鐵料與還原劑的重量比為：5：2。

作為本發明一種優選的技術方案，所述鐵料的粒徑為0.01～100mm。

作為本發明一種優選的技術方案，所述黏合劑選自：硫磺膠。

本發明的第二個方面提供了通過上述環保型鐵基材料生產工藝系統得到的環保型鐵基材料。

本發明的第三個方面提供了一種鐵路墜砣，所述鐵路墜砣通過上述環保型鐵基材料制備得到。

本發明的第四個方面提供了環保型鐵基材料在鐵路、電氣、機械領域的中的應用。

參考以下詳細說明更易于理解本申請的上述以及其他特征、方面和優點。

具體實施方式

參選以下本發明的優選實施方法的詳述以及包括的實施例可更容易地理解本發明的內容。除非另有限定，本文使用的所有技術以及科學術語具有與本發明所屬領域普通技術人員通常理解的相同的含義。當存在矛盾時，以本說明書中的定義為準。

如本文所用術語“由…制備”與“包含”同義。本文中所用的術語“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它變形，意在覆蓋非排它性的包括。例如，包含所列要素的組合物、步驟、方法、制品或裝置不必僅限于那些要素，而是可以包括未明確列出的其它要素或此種組合物、步驟、方法、制品或裝置所固有的要素。

連接詞“由…組成”排除任何未指出的要素、步驟或組分。如果用于權利要求中，此短語將使權利要求為封閉式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但與其相關的常規雜質除外。當短語“由…組成”出現在權利要求主體的子句中而不是緊接在主題之后時，其僅限定在該子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作為整體的所述權利要求之外。

當量、濃度、或者其它值或參數以范圍、優選范圍、或一系列上限優選值和下限優選值限定的范圍表示時，這應當被理解為具體公開了由任何范圍上限或優選值與任何范圍下限或優選值的任一配對所形成的所有范圍，而不論該范圍是否單獨公開了。例如，當公開了范圍“1至5”時，所描述的范圍應被解釋為包括范圍“1至4”、“1至3”、“1至2”、“1至2和4至5”、“1至3和5”等。當數值范圍在本文中被描述時，除非另外說明，否則該范圍意圖包括其端值和在該范圍內的所有整數和分數。

單數形式包括復數討論對象，除非上下文中另外清楚地指明。“任選的”或者“任意一種”是指其后描述的事項或事件可以發生或不發生，而且該描述包括事件發生的情形和事件不發生的情形。

說明書和權利要求書中的近似用語用來修飾數量，表示本發明并不限定于該具體數量，還包括與該數量接近的可接受的而不會導致相關基本功能的改變的修正的部分。相應的，用“大約”、“約”等修飾一個數值，意為本發明不限于該精確數值。在某些例子中，近似用語可能對應于測量數值的儀器的精度。在本申請說明書和權利要求書中，范圍限定可以組合和/或互換，如果沒有另外說明這些范圍包括其間所含有的所有子范圍。

此外，本發明要素或組分前的不定冠詞“一種”和“一個”對要素或組分的數量要求(即出現次數)無限制性。因此“一個”或“一種”應被解讀為包括一個或至少一個，并且單數形式的要素或組分也包括復數形式，除非所述數量明顯旨指單數形式。

為了解決上述技術問題，本發明的第一個方面提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至500～2000℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，凈化后排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在50～150℃，進行攪拌反應。

原料

本發明中，所采用的原料主要為鐵料、還原劑、黏合劑。

術語“鐵料”是指包括含鐵的一切物料，可以列舉的有：鋼屑、雙光鐵料、熱軋鐵料、spcc雙光鐵料、環保鐵料、麻面鐵料、單光鐵料、鍍鐵料、氧化鐵皮、鐵屑、鐵銹、氧化鐵、云母氧化鐵、天然云母氧化鐵、氧化鐵紅、磁性氧化鐵紅、高導磁率氧化鐵、鐵丹、鐵粉、紅粉、威尼斯紅、氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵等。

在一種優選的實施方式中，所述鐵料選自：鋼屑、雙光鐵料、熱軋鐵料、spcc雙光鐵料、麻面鐵料、單光鐵料、鍍鐵料、氧化鐵皮、鐵屑、鐵銹、氧化鐵、云母氧化鐵、天然云母氧化鐵、氧化鐵紅、磁性氧化鐵紅、高導磁率氧化鐵、鐵丹、鐵粉、紅粉、威尼斯紅、氧化亞鐵、氧化鐵、四氧化三鐵中的一種或幾種的混合。

所述氧化鐵皮是氧和鐵兩種元素的擴散過程，氧由表面向鐵的內部擴散，而鐵則向外部擴散。外層氧的濃度大，鐵的濃度小，生成鐵的高價氧化物；內層鐵的濃度大，而氧的濃度小，生成氧的低價氧化物。所以氧化鐵皮的結構是分層的。

鋼材鍛造和熱軋熱加工時，由于鋼鐵和空氣中氧的反應，常會大量形成氧化鐵皮，造成堆積，浪費資源。如果對這些資源合理利用，可以降低生產成本，同時可以起到環保節能作用。氧化鐵皮的主要成分是fe2o3、fe3o4、feo。其中，氧化鐵皮最外層為fe2o3，約占氧化鐵皮厚度10％，阻止氧化作用；中間為fe3o4，約50％，最里面與鐵相接觸為feo，約40％。

一般氧化鐵皮的層次有三層：最外一層為fe2o3，約占整個氧化鐵皮厚度的10％，其性質是：細膩有光澤、松脆、易脫落；并且有阻止內部繼續劇烈氧化的作用；第二層是fe2o3和feo的混合體，通常寫成fe3o4，約占全部厚度的50％；與金屬本體相連的第三層是feo，約占氧化鐵皮厚度的40％，feo的性質發粘，粘到鋼料上不易除掉。

氧化鐵皮可分為一次氧化鐵皮、二次氧化鐵皮、三次氧化鐵皮和紅色氧化鐵皮。

一次氧化鐵皮：鋼在熱軋前，往往要在1100～1300℃加熱和保溫。在此溫度下，鋼表面于高溫爐氣接觸發生氧化反應，生成1～3mm厚的一次鱗以及由粗軋側壓不充分、除鱗不徹底所致。該一次鱗也稱為一次氧化鐵皮。一次鱗的內部存在有較大的空穴，一次氧化鐵皮為灰黑色鱗層，呈片狀覆蓋在鋼板表面。鱗層主要成分由磁鐵礦(fe3o4)組成。

二次氧化鐵皮：熱軋鋼坯從加熱爐出來后，經高壓水除去一次鱗后，即表面氧化鐵皮脫落，進行粗軋。在短時間的粗軋過程中鋼坯表面與水和空氣接觸,鋼坯表面產生了二次鱗，也稱為一次氧化鐵皮。二次鱗受水平軋制的影響厚度較薄，鋼坯與鱗的界面應力小，所以剝離性差。如果噴射高壓水不能完全除去二次鱗,鱗殘留在鋼板表面的情況下進行精軋，產品表面就會出現缺陷。二次氧化鐵皮為紅色鱗層，呈明顯的長條、壓入狀，沿軋制方向帶狀分布，鱗層主要成分由方鐵礦(feo)、赤鐵礦(fe2o3)等微粒組成。

三次氧化鐵皮：熱軋精軋過程中，帶鋼進入每架軋機時都將產生表面氧化鐵皮層。軋制后通過最終的除鱗或在每架軋機之間時還將再次產生氧化鐵皮。因此，軋輥作用下的帶鋼表面條件將取決于進入各架軋機前形成的氧化鐵皮的數量和特性。這時的氧化鐵皮稱為三次氧化鐵皮，因為它是在除鱗之后。進入精軋機之前形成的。

術語“還原劑”是指能夠將鐵料還原的物質。

本發明中，所述還原劑包括但不限于礦渣、碳化硅、二氧化硅、天然氣、單質碳、氫氣等。

在一種優選的實施方式中，所述還原劑選自：礦渣、碳化硅、二氧化硅、天然氣、單質碳、氫氣中的任意一種或幾種的混合。

作為本發明一種優選的技術方案，所述鐵料與還原劑的重量比為：(3～10)：(1～3)；更優選地，所述鐵料與還原劑的重量比為：5：2。

作為本發明一種優選的技術方案，所述鐵料的粒徑為0.01～100mm，優選地，所述鐵料的粒徑為5～30mm，更優選地，所述鐵料的粒徑為15mm。

作為本發明一種優選的技術方案，所述還原劑的粒徑為0.01～100mm，優選地，所述還原劑的粒徑為5～20mm，更優選地，所述還原劑的粒徑為5mm。

以鐵料為氧化鐵皮和還原劑為二氧化硅和單質碳為例：

所述烘干系統內的主要化學反應方程式為：

①sio2+2c＝si+2co；

②sio2+2c＝sio+co；

③sio2+3c＝sic+2co；

④sio2+2sic＝3si+2co；

⑤sio+2c＝sic+co；

⑥fe+si＝fesi；

⑦fe+sic＝fesi+c。

在一種優選的實施方式中，所述還原劑為碳化硅，碳化硅在做還原劑的同時，還可以將碳和硅引入到環保型鐵基材料中，進一步增強了有益效果。

術語“黏合劑”主要是起到膠粘的作用。

在一種優選的實施方式中，所述黏合劑為硫磺膠。

所述“硫磺膠”并沒有特別的限制，可以市售獲得，也可以為自制得到。

在一種更優選的實施方式中，所述硫磺膠，以重量份計，至少包括以下組分：

在一種更優選的實施方式中，所述硫磺膠，以重量份計，至少包括以下組分：

在一種更優選的實施方式中，所述硫磺膠，以重量份計，至少包括以下組分：

硫磺粉

本發明中，所述的硫磺粉別名硫、膠體硫、硫黃塊。外觀為淡黃色脆性結晶或粉末，有特殊臭味。分子量為32.06，蒸汽壓是0.13kpa，閃點為207℃，熔點為119℃，沸點為444.6℃，相對密度(水＝1)為2.0。硫磺不溶于水，微溶于乙醇、醚，易溶于二硫化碳。作為易燃固體，硫磺主要用于制造染料、農藥、火柴、火藥、橡膠、人造絲等。

本發明中的硫磺粉的粒徑為1～100mm，進一步優選為1～20mm，最優選為10mm。

液態硅膠

本發明中，所述液態硅膠并沒有特別的限制，可以為市售的任何一種牌號的液態硅膠。

超支化環氧樹脂

本發明中，所述超支化環氧樹脂并沒有特別的限制，可以為市售的任何一種牌號的超支化環氧樹脂，所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司。所述超支化環氧樹脂的牌號為hypere102。

聚氨酯

本發明中，所述的聚氨酯并沒有特別的限制，可以為市售獲得，也可以自制合成。

苯并冠醚

本發明中，所述的苯并冠醚并沒有特別的限制，為市售獲得。

所述的苯并冠醚優選為苯并-18-冠醚-6。

硬脂酸鐵

本發明中，所述的硬脂酸鐵并沒有特別的限制，為市售獲得。

納米二氧化硅

本發明中，所述的納米二氧化硅為市售的任何一種牌號的納米二氧化硅。

在一種優選的實施方式中，所述的納米二氧化硅為鐵修飾納米二氧化硅。

在一種優選的實施方式中，所述的鐵修飾納米二氧化硅的制備方法為：

將100gctab、500g硅酸鈉、800ml蒸餾水加入到1000ml圓底燒瓶中，在水浴中攪拌升至70℃，待ctab、硅酸鈉完成溶解后，加入30g硫酸鐵，調節攪拌速度為300r/min攪拌6h后，于120℃下老化5天，再經過水洗，醇洗，離心，干燥，煅燒5h，即可得鐵修飾納米二氧化硅。

在一種更優選的實施方式中，所述的硫磺膠還包括0.5重量份的氧化石墨烯。

術語“氧化石墨烯”是石墨烯的一種衍生物，用強氧化劑處理過后的石墨烯包含c、h、o三種元素。與石墨相似，氧化石墨同樣為二維層狀結構，氧化石墨烯通過層間的氫鍵等作用力層層堆疊在一起。氧化石墨烯表面含有大量的含氧基團，例如羥基和羧基。

在一種更優選的實施方式中，所述的硫磺膠還包括1重量份的殼聚糖-端羥基超支化聚酯復合物。

在一種優選的實施方式中，所述殼聚糖-端羥基超支化聚酯復合物的制備方法至少包括以下步驟：

(1)將10g端羥基超支化聚酯、5g殼聚糖以及100mln,n-二甲基甲酰胺，室溫下攪拌均勻后；在60℃下反應10小時后，在甲醇中沉降和過濾，得到殼聚糖-端羥基超支化聚酯復合物。

本發明中，所使用的端羥基超支化聚酯為市售獲得，購于武漢超支化樹脂有限公司，產品牌號為h101。

在一種優選的實施方式中，所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100～300℃，反應釜內壓力控制在0.1～0.5mpa，反應0.5～5h，得到硫磺膠。

環保型鐵基材料生產工藝系統具有非常好的節能環保效果，這主要表現在環保型鐵基材料采用的原料可以為含鐵的材料，包括含鐵的廢料，可以起到資源可重復利用，節約能源的作用。所使用的還原劑也可選擇清潔環保的還原劑。整個工藝過程非常的節能環保，且得到的環保型鐵基材料具有非常好的耐寒、耐熱、耐水性能，進一步擴寬了其應用領域。因而，起到了本發明的有益效果。

本發明的第二個方面提供了通過上述環保型鐵基材料生產工藝系統得到的環保型鐵基材料。

本發明的第三個方面提供了一種鐵路墜砣，所述鐵路墜砣通過上述環保型鐵基材料制備得到。

所述鐵路墜砣的制備方法為：

(1)按照墜砣的形體特征制作鐵骨架和模板；

(2)借助模板定位鐵骨架將環保型鐵基材料澆注、固化成型。

本發明的第四個方面提供了環保型鐵基材料在鐵路、電氣上的中的應用。

下面通過實施例對本發明進行具體描述。有必要在此指出的是，以下實施例只用于對本發明作進一步說明，不能理解為對本發明保護范圍的限制，該領域的專業技術人員根據上述本發明的內容做出的一些非本質的改進和調整，仍屬于本發明的保護范圍。

另外，如果沒有其它說明，所用原料都是市售的，購于國藥化學試劑。

實施例1：

本發明的實施例1提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：礦渣；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：3：1；

所述鐵料的粒徑為100mm；所述礦渣購于鄭州邦勝建筑材料有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在100℃，進行攪拌反應2h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，所述硫磺膠購于鄭州海運特種水泥有限公司。

實施例2：

本發明的實施例2提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：礦渣；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：10：3；

所述鐵料的粒徑為50mm；所述礦渣購于鄭州邦勝建筑材料有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至800℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，所述硫磺膠購于鄭州海運特種水泥有限公司。

實施例3：

本發明的實施例3提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：礦渣；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：3：2；

所述鐵料的粒徑為30mm；所述礦渣購于鄭州邦勝建筑材料有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1000℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，所述硫磺膠購于鄭州海運特種水泥有限公司。

實施例4：

本發明的實施例4提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：礦渣；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：10：1；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述礦渣購于鄭州邦勝建筑材料有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，所述硫磺膠購于鄭州海運特種水泥有限公司。

實施例5：

本發明的實施例5提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：礦渣；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述礦渣購于鄭州邦勝建筑材料有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，所述硫磺膠購于鄭州海運特種水泥有限公司。

實施例6：

本發明的實施例6提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：鍍鐵料；還原劑：碳化硅；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述鍍鐵料購于佛山市宏萊鋼鐵有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，所述硫磺膠購于鄭州海運特種水泥有限公司。

實施例7：

本發明的實施例7提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，氧化鐵皮；還原劑：天然氣；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1000℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在80℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，所述硫磺膠購于鄭州海運特種水泥有限公司。

實施例8：

本發明的實施例8提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：氧化鐵皮；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，以重量份計，包括以下組分：

所述硫磺粉購于臨沂金磺化工有限公司；

所述液態硅膠購于深圳市紅葉杰科技有限公司；

所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司；

所述聚氨酯購于蘇州凱騰聚氨酯制品有限公司；

所述苯并冠醚為二苯并-18-冠醚-6，購于江蘇綠葉生物科技有限公司；

所述硬脂酸鐵，購于山東勝創實業有限公司；

所述納米二氧化硅，購于杜瓦化工(上海)有限公司。

所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100℃，反應釜內壓力控制在0.1mpa，反應5h，得到硫磺膠。

實施例9：

本發明的實施例9提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：氧化鐵皮；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，以重量份計，包括以下組分：

所述硫磺粉購于臨沂金磺化工有限公司；

所述液態硅膠購于深圳市紅葉杰科技有限公司；

所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司；

所述聚氨酯購于蘇州凱騰聚氨酯制品有限公司；

所述苯并冠醚為二苯并-18-冠醚-6，購于江蘇綠葉生物科技有限公司；

所述硬脂酸鐵，購于山東勝創實業有限公司；

所述納米二氧化硅，購于杜瓦化工(上海)有限公司。

所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100℃，反應釜內壓力控制在0.1mpa，反應5h，得到硫磺膠。

實施例10：

本發明的實施例10提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：氧化鐵皮；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，以重量份計，包括以下組分：

所述硫磺粉購于臨沂金磺化工有限公司；

所述液態硅膠購于深圳市紅葉杰科技有限公司；

所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司；

所述聚氨酯購于蘇州凱騰聚氨酯制品有限公司；

所述苯并冠醚為二苯并-18-冠醚-6，購于江蘇綠葉生物科技有限公司；

所述硬脂酸鐵，購于山東勝創實業有限公司；

所述納米二氧化硅，購于杜瓦化工(上海)有限公司。

所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100℃，反應釜內壓力控制在0.1mpa，反應5h，得到硫磺膠。

實施例11：

本發明的實施例11提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：氧化鐵皮；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，以重量份計，包括以下組分：

所述硫磺粉購于臨沂金磺化工有限公司；

所述液態硅膠購于深圳市紅葉杰科技有限公司；

所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司；

所述聚氨酯購于蘇州凱騰聚氨酯制品有限公司；

所述苯并冠醚為二苯并-18-冠醚-6，購于江蘇綠葉生物科技有限公司；

所述硬脂酸鐵，購于山東勝創實業有限公司；

所述納米二氧化硅，購于杜瓦化工(上海)有限公司。

所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100℃，反應釜內壓力控制在0.1mpa，反應5h，得到硫磺膠。

實施例12：

本發明的實施例12提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：氧化鐵皮；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，以重量份計，包括以下組分：

所述硫磺粉購于臨沂金磺化工有限公司；

所述液態硅膠購于深圳市紅葉杰科技有限公司；

所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司；

所述聚氨酯購于蘇州凱騰聚氨酯制品有限公司；

所述苯并冠醚為二苯并-18-冠醚-6，購于江蘇綠葉生物科技有限公司；

所述硬脂酸鐵，購于山東勝創實業有限公司；

所述納米二氧化硅，購于杜瓦化工(上海)有限公司。

所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100℃，反應釜內壓力控制在0.1mpa，反應5h，得到硫磺膠。

實施例13：

本發明的實施例13提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：氧化鐵皮；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，以重量份計，包括以下組分：

所述硫磺粉購于臨沂金磺化工有限公司；

所述液態硅膠購于深圳市紅葉杰科技有限公司；

所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司；

所述聚氨酯購于蘇州凱騰聚氨酯制品有限公司；

所述苯并冠醚為二苯并-18-冠醚-6，購于江蘇綠葉生物科技有限公司；

所述硬脂酸鐵，購于山東勝創實業有限公司；

所述鐵修飾納米二氧化硅的制備方法為：

將100gctab、500g硅酸鈉、800ml蒸餾水加入到1000ml圓底燒瓶中，在水浴中攪拌升至70℃，待ctab、硅酸鈉完成溶解后，加入30g硫酸鐵，調節攪拌速度為300r/min攪拌6h后，于120℃下老化5天，再經過水洗，醇洗，離心，干燥，煅燒5h，即可得鐵修飾納米二氧化硅。

所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100℃，反應釜內壓力控制在0.1mpa，反應5h，得到硫磺膠。

實施例14：

本發明的實施例14提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：氧化鐵皮；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，以重量份計，包括以下組分：

所述硫磺粉購于臨沂金磺化工有限公司；

所述液態硅膠購于深圳市紅葉杰科技有限公司；

所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司；

所述聚氨酯購于蘇州凱騰聚氨酯制品有限公司；

所述苯并冠醚為二苯并-18-冠醚-6，購于江蘇綠葉生物科技有限公司；

所述硬脂酸鐵，購于山東勝創實業有限公司；

所述氧化石墨烯購于蘇州恒球石墨烯有限公司；

所述鐵修飾納米二氧化硅的制備方法為：

將100gctab、500g硅酸鈉、800ml蒸餾水加入到1000ml圓底燒瓶中，在水浴中攪拌升至70℃，待ctab、硅酸鈉完成溶解后，加入30g硫酸鐵，調節攪拌速度為300r/min攪拌6h后，于120℃下老化5天，再經過水洗，醇洗，離心，干燥，煅燒5h，即可得鐵修飾納米二氧化硅。

所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100℃，反應釜內壓力控制在0.1mpa，反應5h，得到硫磺膠。

實施例15：

本發明的實施例15提供了一種環保型鐵基材料生產工藝系統，至少包括以下步驟：

(1)提供原料：將鐵料、還原劑分別稱重后按比例混合，得到混合原料；

其中，鐵料：氧化鐵皮；還原劑：單質碳；鐵料與還原劑的重量比為：5：2；

所述鐵料的粒徑為10mm；所述氧化鐵皮購于廊坊市瑞尚化工有限公司；

(2)預處理：將混合原料依次送入烘干系統，并將烘干系統升溫至1500℃，得到第一物料和廢塵固體物料，第一物料進入混合系統，廢塵固體物料進入除塵系統，得到固體物料和廢氣，固體物料進入混合系統，廢氣進入氣體處理裝置，所述氣體處理裝置依次包括排氣過濾器、排風扇、吸收清潔凈化器，廢氣經過凈化后最后通過煙囪排出；

(3)混合反應：將黏合劑通過黏合劑系統進入混合系統，反應溫度控制在150℃，進行攪拌反應3h后，得到環保型鐵基材料。

所述黏合劑為硫磺膠，以重量份計，包括以下組分：

所述硫磺粉購于臨沂金磺化工有限公司；

所述液態硅膠購于深圳市紅葉杰科技有限公司；

所述超支化環氧樹脂購于武漢超支化樹脂科技有限公司；

所述聚氨酯購于蘇州凱騰聚氨酯制品有限公司；

所述苯并冠醚為二苯并-18-冠醚-6，購于江蘇綠葉生物科技有限公司；

所述硬脂酸鐵，購于山東勝創實業有限公司；

所述納米二氧化硅，購于杜瓦化工(上海)有限公司；

所述殼聚糖-端羥基超支化聚酯復合物的制備方法至少包括以下步驟：

(1)將10g端羥基超支化聚酯、5g殼聚糖以及100mln,n-二甲基甲酰胺，室溫下攪拌均勻后；在60℃下反應10小時后，在甲醇中沉降和過濾，得到殼聚糖-端羥基超支化聚酯復合物。

所使用的端羥基超支化聚酯為市售獲得，購于武漢超支化樹脂有限公司，產品牌號為h101。

所述硫磺膠的制備方法包括以下步驟：

將硫磺粉、液態硅膠、超支化環氧樹脂、聚氨酯、苯并冠醚、硬脂酸鐵、納米二氧化硅投入到均質器中攪拌均勻，得到混合原料；再次將混合原料投入到反應釜中，反應釜內溫度控制在100℃，反應釜內壓力控制在0.1mpa，反應5h，得到硫磺膠。

性能測試

將實施例1～15得到的環保型鐵基材料制備成鐵路墜砣，具備制備方法如下：

(1)按照墜砣的形體特征制作鐵骨架和模板；

(2)借助模板定位鐵骨架將實施例1～15得到的環保型鐵基材料澆注、固化成型。

1、耐寒性測試

將實施例1～15得到的墜砣放置在-60℃下放置1年，觀察墜砣是否有裂紋，其中，無裂紋為1級、極少量裂紋為2級、大量裂紋為3級。

2、耐熱性測試

將實施例1～15得到的墜砣放置在80℃下放置1年，觀察墜砣是否有裂紋和變形情況，其中，無裂紋和變形為1級、極少量裂紋和輕微變形為2級、大量裂紋和明顯的變形為3級。

3、耐水性測試

將實施例1～15得到的墜砣放置在空氣濕度為100％的環境下放置1年，觀察墜砣是否有裂紋和變形情況，其中，無裂紋和變形為1級、極少量裂紋和輕微變形為2級、大量裂紋和明顯的變形為3級。

表1性能測試表

本發明中，所述環保型鐵基材料生產工藝系統得到的環保型鐵基材料同時具有非常好的耐寒性、耐熱性以及耐水性能。同時本發明中得到的環保型鐵基材料具有非常好的強度以及長時間使用性能，因而，提供了本發明的有益效果。

前述的實例僅是說明性的，用于解釋本發明的特征的一些特征。所附的權利要求旨在要求可以設想的盡可能廣的范圍，且本文所呈現的實施例僅是根據所有可能的實施例的組合的選擇的實施方式的說明。因此，申請人的用意是所附的權利要求不被說明本發明的特征的示例的選擇限制。而且在科技上的進步將形成由于語言表達的不準確的原因而未被目前考慮的可能的等同物或子替換，且這些變化也應在可能的情況下被解釋為被所附的權利要求覆蓋。