一种煤化工废渣基纤维及其制备方法技术

本申请实施例提供一种煤化工废渣基纤维及其制备方法，涉及废弃物综合利用技术领域。煤化工废渣基纤维的制备原料按照重量份数计包括：100份煤化工废渣、20‑30份粉煤灰、3‑5份玻璃渣和2‑3份铁渣，其中，煤化工废渣的化学元素按质量百分数计包括：硅15％‑20％、铝10％‑25％。该煤化工废渣基纤维的制备方法是将制备原料粉碎混合，在熔融状态下进行拉丝，进行表面改性处理。煤化工废渣基纤维及其制备方法，采用煤化工废渣、粉煤灰等固体废弃物为原料，对固体废弃物的利用率高，制得性能优异的纤维产品。

A kind of coal chemical waste based fiber and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种煤化工废渣基纤维及其制备方法
本申请涉及废弃物综合利用
，具体而言，涉及一种煤化工废渣基纤维及其制备方法。
技术介绍
随着煤气化、煤油化、煤电化等煤化工技术的推广应用，会产生大量的煤化工废渣。比如在煤制油过程中，每制成1万吨油就会产生约1.5万吨的煤制油废渣。目前对这些煤化工废渣的利用率并不高，多数煤化工废渣进行堆放、填埋处理，占用大量土地的同时，还污染水源和空气，给环保带来较大压力。另外，粉煤灰是燃煤电厂排出的主要固体废物，主要成分为SiO2、Al2O3、FeO、Fe2O3、CaO、MgO等，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，成为我国当前排量较大的固体废物之一。目前对粉煤灰的综合利用主要是作为建材辅料，生产水泥空心砖、混凝土等，但是利用率只有不到1/3，剩余部分则就地堆积，占用大面积土地，对环境造成严重污染。
技术实现思路
本申请实施例的目的在于提供一种煤化工废渣基纤维及其制备方法，采用煤化工废渣、粉煤灰等固体废弃物为原料，对固体废弃物的利用率高，制得性能优异的纤维产品。第一方面，本申请实施例提供了一种煤化工废渣基纤维，其制备原料按照重量份数计包括：100份煤化工废渣、20-30份粉煤灰、3-5份玻璃渣和2-3份铁渣，其中，煤化工废渣的化学元素按质量百分数计包括：硅15％-20％、铝10％-25％。在上述技术方案中，采用煤化工废渣、粉煤灰、玻璃渣和铁渣等固体废弃物为原料，对固体废弃物的利用率高，提高了固体废弃物的经济附加值，变废为宝，制得纤维产品防水、防滑、耐磨、抗氧化性能优异，具有良好的应用前景。具体地，煤化工废渣含有丰富的二氧化硅、氧化铝等成分，尤其是硅含量达到15％-20％，铝含量达到10％-25％；粉煤灰也含有二氧化硅、氧化铝等成分，二氧化硅和氧化铝和含量高且稳定，二氧化硅的质量含量通常在40％-60％之间，氧化铝的质量含量通常在20％-30％之间；玻璃渣含有氧化钠和氧化钾；铁渣含有丰富的氧化铁和氧化亚铁。二氧化硅和氧化铝作为纤维硅铝骨架的核心结构，构成纤维的结构网络，从而煤化工废渣和粉煤灰形成纤维，尤其是连续无机纤维，保证纤维的稳定性和力学性能；氧化钠和氧化钾能够提高纤维的防水、防滑、耐磨等性能；氧化铁和氧化亚铁能够提高纤维的耐高温、抗氧化性能。在一种可能的实现方式中，煤化工废渣选自煤制油废渣和煤气化渣中的至少一种。在上述技术方案中，煤制油废渣和煤气化渣均是以煤为原料进行化工生产后的废弃物，排放量大，均含有二氧化硅、氧化铝，能够回收利用制造纤维。在一种可能的实现方式中，煤制油废渣的成分按质量百分数计包括：SiO235.3％-42.1％、Al2O321.4％-27.3％、Fe2O31.2％-7.2％、CaO1.5％-6.4％和MgO0.6％-3.1％；煤气化渣的成分按质量百分数计包括：SiO227.1％-35.8％、Al2O38.9％-18.5％、Fe2O38.1％-21.0％、CaO8.1％-19.8％、MgO4.1％-5.1％、Na2O1.1％-2.3％和TiO21.0％-1.4％。在上述技术方案中，煤制油废渣和煤气化渣的成分均含有二氧化硅、氧化铝，容易控制硅和铝的含量在特定范围内。在一种可能的实现方式中，煤化工废渣包括按照重量比20-30：3-6的煤制油废渣和煤气化渣。在上述技术方案中，采用煤制油废渣和煤气化渣按照重量比20-30：3-6组成煤化工废渣，能够充分利用不同种类的煤制油废渣，减少煤制油废渣对环境的污染。在一种可能的实现方式中，其制备原料按照重量份数计还包括5-10份电解锰渣。在上述技术方案中，电解锰渣是电解锰生产过程中产生的酸浸压滤渣，其含有丰富的氧化锰，在制备原料中加入特定量的电解锰渣，能够增大电解锰渣的利用率，减少电解锰渣对土地和水的污染，而且通过电解锰渣引入氧化锰，有助于提高纤维的表面张力和高温稳定性，从而有利于形成长纤维。在一种可能的实现方式中，单丝直径为7-12μm。在上述技术方案中，煤化工废渣基纤维的应用领域广。第二方面，本申请实施例提供了一种第一方面提供的煤化工废渣基纤维的制备方法，其包括以下步骤：将制备原料的混合料在熔融状态下进行拉丝，进行表面改性处理。在上述技术方案中，利用现有的固体废弃物煤化工废渣、粉煤灰、玻璃渣和铁渣作为原料，对其进行粉碎、混合，利用上述固体废弃物的特定成分，结合制备工艺进行掺杂改性、熔融拉丝，得到性能优良的纤维产品，具有良好的应用前景。在一种可能的实现方式中，将制备原料的混合料在熔融状态下进行拉丝的步骤包括：将混合后的制备原料在1400-1600℃下熔融，并进入拉丝设备进行拉丝；或者，将混合后的制备原料在1450-1600℃下熔融，冷却至300℃以下，制成混合料；将混合料再在1400-1600℃下进行熔融，并进入拉丝设备进行拉丝。在上述技术方案中，按照特定制备原料及配比，采用直接熔融拉丝的一步法，或者先熔融冷却、再熔融拉丝的两步法，均可以制成性能优异的连续长纤维。在一种可能的实现方式中，表面改性处理的步骤包括：采用浸润剂对拉丝形成的纤维进行表面改性处理，浸润剂选自改性环氧树脂、聚乙烯乳液和聚醋酸乙烯酯中的一种或两种。在上述技术方案中，拉丝经过浸润剂表面改性处理，能够显著增强纤维的强度和韧性，保证后续应用需求。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本申请实施例的煤化工废渣基纤维及其制备方法进行具体说明。本申请实施例提供了一种煤化工废渣基纤维，其制备原料按照重量份数计包括：100份煤化工废渣、20-30份粉煤灰、3-5份玻璃渣和2-3份铁渣，其中，煤化工废渣的化学元素按质量百分数计包括：硅15％-20％、铝10％-25％，通常情况下，煤化工废渣的化学元素按质量百分数计还包括：钙3％-15％、镁5％-10％、铁2％-8％、钠1％-3％、钾1％-2％。在本申请的一些实施例中，制备原料按照重量份数计还包括5-10份电解锰渣。可选地，煤化工废渣基纤维的制备原料按照重量份数计包括：100份煤化工废渣，20份、22份、25份、27份或30份粉煤灰，3份、4份或5份玻璃渣，2份、2.5份或3份铁渣，以及5份、6份、7份、8份或10份电解锰渣。上述制备原料中，煤化工废渣选自煤制油废渣和煤气化渣中的至少一种。在本申请的一些实施例中，煤化工废渣为煤制油废渣或煤气化渣；在本申请的其他一些实施例中，煤化工废渣为煤制油废渣和煤气化渣的混合物，比如，煤化工废渣为按照重量比20-30：3-6的煤制油废渣和煤气化渣。需要说明的是，煤制油废渣的成分一般按质量百分数计包括：SiO235.3％-42.1％、Al2O321.4％-27.3％、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤化工废渣基纤维，其特征在于，其制备原料按照重量份数计包括：100份煤化工废渣、20-30份粉煤灰、3-5份玻璃渣和2-3份铁渣，其中，所述煤化工废渣的化学元素按质量百分数计包括：硅15％-20％、铝10％-25％。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤化工废渣基纤维，其特征在于，其制备原料按照重量份数计包括：100份煤化工废渣、20-30份粉煤灰、3-5份玻璃渣和2-3份铁渣，其中，所述煤化工废渣的化学元素按质量百分数计包括：硅15％-20％、铝10％-25％。


2.根据权利要求1所述的煤化工废渣基纤维，其特征在于，所述煤化工废渣选自煤制油废渣和煤气化渣中的至少一种。


3.根据权利要求2所述的煤化工废渣基纤维，其特征在于，所述煤制油废渣的成分按质量百分数计包括：SiO235.3％-42.1％、Al2O321.4％-27.3％、Fe2O31.2％-7.2％、CaO1.5％-6.4％和MgO0.6％-3.1％；
所述煤气化渣的成分按质量百分数计包括：SiO227.1％-35.8％、Al2O38.9％-18.5％、Fe2O38.1％-21.0％、CaO8.1％-19.8％、MgO4.1％-5.1％、Na2O1.1％-2.3％和TiO21.0％-1.4％。


4.根据权利要求1或2所述的煤化工废渣基纤维，其特征在于，所述煤化工废渣包括按照重量比20-30：3-6的煤制油废渣和煤气化渣。...

【专利技术属性】
技术研发人员：张立忠，谢一民，杨慧琳，张娟，徐翊桄，杨青平，李国明，刘晓燕，李嘉诚，
申请(专利权)人：九和同创碳金宁夏新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64