一种补强填料及其制备方法技术

本发明专利技术涉及煤炭燃烧工业领域，具体地，涉及一种补强填料及其制备方法。该补强填料的制备方法包括：(1)将粉煤灰类原料与碱金属氢氧化物溶液进行接触并进行预脱硅处理，将所述预脱硅处理后的产物进行固液分离，得到第一固相和第一液相；(2)将所述第一液相和二氧化碳进行接触反应并进行固液分离，得到第二固相和第二液相；(3)将所述第一固相和水进行调浆，将所得浆料在捕收剂和气泡剂的存在下进行浮选，得到炭黑；(4)在偶联剂存在下，将所述第二固相烘干后与所述炭黑进行接触。本发明专利技术的方法能够实现将粉煤灰类原料制成补强填料，从而有效地实现了粉煤灰的资源化，避免燃煤烟气直接排放造成的资源浪费和环境污染的问题。

A reinforcing filler and its preparation method

The invention relates to the field of coal combustion industry, in particular to a reinforcing filler and a preparation method thereof. The preparation methods of the reinforcing filler include: (1) the fly ash material is contacted with the alkali metal hydroxide solution and pre desilication treatment. The first solid phase and the first liquid phase are obtained by separating the products after the pre desilication treatment, and (2) the first liquid phase and the carbon dioxide are contact and solid liquid is carried out. Separation, second solid phase and second liquid phase are obtained; (3) the first solid phase and water are pulping, the obtained slurry is floatated in the presence of collector and bubble agent, and carbon black is obtained; (4) in the presence of coupling agent, the second solid phase is dried and contact with the carbon black. The method of the invention can make the fly ash material made up of reinforcing filler, thus effectively realizing the resource of the fly ash, avoiding the waste of resources and the pollution of the environment caused by the direct emission of the coal burning flue gas.

【技术实现步骤摘要】
一种补强填料及其制备方法
本专利技术涉及煤炭燃烧工业领域，具体地，涉及一种补强填料及其制备方法。
技术介绍
粉煤灰是煤炭燃烧后随烟气排出的固体废弃物，是燃煤电厂的主要副产品，除了含有未燃炭以为，还含有A12O3、SiO2、Fe2O3、CaO、K2O等多种有用物质。据统计，我国粉煤灰总堆存量已超过10亿t，且仍以每年上亿吨的速度逐年递增，大量的粉煤灰堆存已造成了严重的资源浪费和环境污染问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对煤炭燃烧后随烟气排出的粉煤灰造成严重的资源浪费和环境污染问题，提供了一种能够资源化回收粉煤灰的补强填料的制备方法及其所得的补强填料。本专利技术的专利技术人深入发现，粉煤灰或其提铝残渣这样的粉煤灰类原料含有大量的二氧化硅和未燃炭，可以用于制备炭黑/白炭黑双相填料，所得填料与普通炭黑填料相比，着色强度低、扛滑性能好；而与白炭黑填料相比，其硅烷含量低、混合效率好、对胶料滞后损失和耐磨性能的平衡改进较大。由此完成了本专利技术。为此，本专利技术提供一种补强填料的制备方法，该方法包括：(1)将粉煤灰类原料与碱金属氢氧化物溶液进行接触并进行预脱硅处理，将所述预脱硅处理后的产物进行固液分离，得到第一固相和第一液相；(2)将所述第一液相和二氧化碳进行接触反应并进行固液分离，得到第二固相和第二液相；(3)将所述第一固相和水进行调浆，将所得浆料在捕收剂和气泡剂的存在下进行浮选，得到炭黑；(4)在偶联剂存在下，将所述第二固相烘干后和所述炭黑进行接触。本专利技术还提供了上述方法制得的补强填料。本专利技术的方法能够实现将粉煤灰类原料制成补强填料，从而有效地实现了粉煤灰的资源化，避免燃煤烟气直接排放造成的资源浪费和环境污染的问题。本专利技术的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本专利技术提供了一种补强填料的制备方法，该方法包括：(1)将粉煤灰类原料与碱金属氢氧化物溶液进行接触并进行预脱硅处理，将所述预脱硅处理后的产物进行固液分离，得到第一固相和第一液相；(2)将所述第一液相和二氧化碳进行接触反应并进行固液分离，得到第二固相和第二液相；(3)将所述第一固相和水进行调浆，将所得浆料在捕收剂和气泡剂的存在下进行浮选，得到炭黑；(4)在偶联剂存在下，将所述第二固相烘干后和所述炭黑进行接触。根据本专利技术，所述粉煤灰类原料可以为本领域常规的煤炭燃烧产生的粉煤灰或其提铝残渣，例如可以是从循环流化床燃烧锅炉烟道中收集的粉煤灰或其提铝残渣。通常，所述粉煤灰类原料的炭含量为5-30重量％，二氧化硅的含量为30-50重量％。根据本专利技术，步骤(1)中，将粉煤灰类原料与碱金属氢氧化物溶液进行接触，主要是为了进行预脱硅处理，即将粉煤灰类原料中的硅类成分在碱金属氢氧化物作用下，得到硅酸盐，溶解于水中，得到的第一液相便是硅酸盐的溶液。为此，所述碱金属氢氧化物可以为本领域常规的碱金属的氢氧化物，优选为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种，更优选为氢氧化钠。根据本专利技术，所述碱金属氢氧化物的用量可以根据粉煤灰类原料中的二氧化硅成分含量进行适当地调整，只要能够充分地将硅元素浸出即可，对于通常的粉煤灰类原料来说，优选地，所述粉煤灰类原料与碱金属氢氧化物的用量的重量比为100：30-120，优选为100：40-100，更优选为100：40-80，例如为100：45-60。其中，所述碱金属氢氧化物溶液的浓度优选为5-20重量％。通常，这里的溶液所指的是水溶液，当然也不排除其他可能的情况。根据本专利技术，优选情况下，步骤(1)中，所述预脱硅处理的条件包括：温度为80-100℃，时间为30-120min。该预脱硅处理可以在搅拌的条件下进行，例如在100-500rpm的搅拌速率下进行。根据本专利技术，步骤(2)中，将第一液相和二氧化碳进行接触反应，便可使得第一液相中的硅酸盐反应生成硅酸沉淀，形成第一固相。所述二氧化碳的用量可以在较宽范围内变动，优选地，当所述第一液相的pH值将至8.5以下，即可停止二氧化碳的通入。为了能够使得反应更为充分，优选地，二氧化碳气体的体积流量为100-500mL/min，优选为200-500mL/min。所述二氧化碳气体可以为纯二氧化碳气体，也可以是含有二氧化碳的混合气，只要该混合气中的其他气体成分不会对该接触反应造成不良影响即可，例如可以为二氧化碳和氮气的混合气，二氧化碳含量为50体积％以上。根据本专利技术，优选情况下，步骤(2)中，接触反应的条件包括：温度为50-100℃(优选为60-90℃)，时间为1-5h(优选为2-4h)。根据本专利技术，步骤(3)主要通过浮选的方式将第一固相中的未燃炭提取出来。其中，所述第一固相可以先洗涤(例如用水洗)并干燥(例如利用电热鼓风于90-120℃下干燥4-12h)后再进行步骤(3)的处理。根据本专利技术，所述调浆是为了使得第一固相能够与水充分混合，得到利于浮选的浆料，优选地，相对于100g的所述第一固相，调浆时水的用量为300-1200mL，例如为500-1000mL。根据本专利技术，所述浮选为本领域常规的浮选提取炭黑的操作，例如将浆料送至浮选机中，并加入浮选所需添加剂，而后待浆料出现大量泡沫时，打开刮片进行浮选，至泡沫变白后即可停止浮选。其中，所述捕收剂可以采用本领域常规的各种捕收剂，优选地，所述捕收剂为柴油、煤油、马达油和燃料油中的一种或多种。其中，所述气泡剂可以采用本领域常规的各种气泡剂，优选地，所述气泡剂为仲辛醇、松醇油(例如2#油)、杂醇油和GF油中的一种或多种。为了能够充分地浮选出利于形成本专利技术的补强填料的炭，优选地，相对于1吨的浆料，所述捕收剂的用量为100-1500g，所述气泡剂的用量为10-200g。更优选地，相对于1吨的浆料，所述捕收剂的用量为500-1200g(例如为800-1000g)，所述气泡剂的用量为50-150g(例如为80-100g)。应当理解的是，本专利技术的浮选除了采用捕收剂和气泡剂作为添加剂以外，还可以采用本领域常规的各种其他的浮选添加剂(例如抑制剂等)，只要这些添加剂不会影响本专利技术的补强填料的性能即可。根据本专利技术，步骤(4)中，将所述第二固相进行烘干后与所述炭黑进行偶联，皆可获得本专利技术所需的补强填料。其中，将所述第二固相进行干燥主要是为了使得硅酸沉淀脱水得到二氧化硅(也可称作白炭黑)。为了获得性能更为优良的补强填料，优选地，烘干后的第二固相和所述炭黑的用量的重量比为100：100-500，优选为100：200-400，更优选为100：350-400。根据本专利技术，所述偶联剂可以为制备炭黑/白炭黑双相填料常规的采用的各种偶联剂，优选地，所述偶联剂为硅烷偶联剂、铝酸酯偶联剂、钛酸酯偶联剂和锆酸酯偶联剂中的一种或多种。其中，作为偶联剂的硅烷的具体实例例如可以为乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种补强填料的制备方法，其特征在于，该方法包括：(1)将粉煤灰类原料与碱金属氢氧化物溶液进行接触并进行预脱硅处理，将所述预脱硅处理后的产物进行固液分离，得到第一固相和第一液相；(2)将所述第一液相和二氧化碳进行接触反应并进行固液分离，得到第二固相和第二液相；(3)将所述第一固相和水进行调浆，将所得浆料在捕收剂和气泡剂的存在下进行浮选，得到炭黑；(4)在偶联剂存在下，将所述第二固相烘干后与所述炭黑进行接触。

【技术特征摘要】
1.一种补强填料的制备方法，其特征在于，该方法包括：(1)将粉煤灰类原料与碱金属氢氧化物溶液进行接触并进行预脱硅处理，将所述预脱硅处理后的产物进行固液分离，得到第一固相和第一液相；(2)将所述第一液相和二氧化碳进行接触反应并进行固液分离，得到第二固相和第二液相；(3)将所述第一固相和水进行调浆，将所得浆料在捕收剂和气泡剂的存在下进行浮选，得到炭黑；(4)在偶联剂存在下，将所述第二固相烘干后与所述炭黑进行接触。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉煤灰类原料与碱金属氢氧化物的用量的重量比为100：30-120，优选为100：40-100，更优选为100：40-80；优选地，所述碱金属氢氧化物溶液的浓度为5-20重量％；优选地，所述碱金属氢氧化物为氢氧化钠、氢氧化钾和氢氧化锂中的一种或多种。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，步骤(2)中，二氧化碳气体的体积流量为100-500mL/min，优选为200-500mL/min。4.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤(3)中，相对于100g的所述第一固相，调浆时水的用量为300-1200mL。5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，步骤(3)中，相对1吨的浆料，所述捕收剂的用量为100-1500g...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓欢，孙琦，王宝冬，李海千，
申请(专利权)人：神华集团有限责任公司，北京低碳清洁能源研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11