CN113480779A - 一种利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，其特征在于，采用气化渣制备碳质超细粉体材料，控制碳质超细粉体材料中碳含含量为50％～70％，然后通过超细立磨进行机械活化处理后将碳质超细粉体材料添加到橡胶中即可。本发明的目的是提供一种利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，助该方法可将气化渣回收的碳质超细粉体材料用于橡胶行业，即可降低原有的资源消耗问题，又可降低橡胶的生产成本，更能解决煤气化渣的资源化利用问题。

Description

一种利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法
技术领域
本发明涉及固体废弃物资源化利用和橡胶领域领域，尤其涉及一种利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法。
背景技术
目前，煤炭仍然占据着我国能源消费的主导地位，为改变我国煤炭在节能环保方面的现状，提升我国煤炭资源清洁利用技术，煤化技术应运而生，我国现有煤化工的主要产品产能、产量已连续多年保持世界第一。仅2019年我国煤(甲醇)制烯烃产能为1582万吨，煤制气产能为51.1亿m3，煤制乙二醇产能为483万吨，煤制油产能921万吨。伴随我国煤制油、气产量的逐年增加，气化渣产生量也随之增大。据统计，近年来我国气化渣年排放量大约为2700万吨。因此，亟待研发一种气化渣资源化利用新方法。
目前，气化渣的处理方式主要采用堆存与填埋的方式，不仅占用大量的土地，还污染周边环境。国内外虽有相关煤气化渣的研宄报道，但多存在于实验室研究阶段，且多集中在建材建工，农业土壤修复，道路建设等领域。而关于回收气化渣中碳质超细粉体材料方面的研究和应用技术还未见报道。而我国橡胶行业年消费量巨大，仅2019年我国橡胶制品产量达4979.3万吨，各类助剂添加总和更是超过橡胶总量的40％以上，不仅提升了橡胶的生产成本，还增大了资源的消耗量。若能寻求一种即可降低资源消耗，又能降低橡胶生产成本的方法，对于橡胶产业意义重大。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，助该方法可将气化渣回收的碳质超细粉体材料用于橡胶行业，即可降低原有的资源消耗问题，又可降低橡胶的生产成本。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，采用气化渣制备碳质超细粉体材料，控制碳质超细粉体材料中碳含量为50％～70％，然后通过超细立磨进行机械活化处理后将碳质超细粉体材料添加到橡胶中即可。
进一步的，机械活化处理的条件为：活化时间为30～90min，粒度分布D50为0.5～2μm，D90为1～5μm，比表面积≥1500cm2/g，表观堆积比重为0.1～0.3g/cm3。
进一步的，制备的复合碳质超细粉体材料在橡胶中添加比例为5％～15％，其拉伸强度可以达到21～23MPa、伸长率600～620％、硬度可以达到67～70°A与未添加该材料前橡胶性能相近。
进一步的，采用气化渣制备碳质超细粉体材料的具体过程包括：将气化渣送入到料仓中，在料仓顶部通过设置水流化装置将水与气化渣进行均混和流化态处理，然后由引流器进入到旋流分离装置中，在剪切力场和纵向流场协同作用下，将碳质材料与气化渣进行高效分离，再经固液分离器分离，水返回到原
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
采用本发明可以使回收的碳质超细粉体材料在橡胶中应用，在不影响橡胶综合性能的前提下可以使该材料在橡胶中的添加量达到5％～15％，不仅可以节约橡胶中助剂资源，还可以降低生产成本，更能解决煤气化渣的资源化利用问题。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为本发明碳质超细粉体材料的制备工艺流程图。
具体实施方式
实施例1：
首先是制备碳质超细粉体材料，将气化渣送入到料仓中，在料仓顶部通过水流化装置将水与气化渣进行均混和流化态处理，然后经引流器进入到旋流分离装置中在剪切力场和纵向流场协同作用下，将碳质材料与气化渣进行高效分离，再经固液分离器分离，水返回到系统中，而固相经干燥处理即可得到碳质超细粉体材料，并以回收的碳质超细粉体材料为原料，在回收过程中控制碳质超细粉体材料中碳含量50％，再通过超细立磨进行机械活化处理时间为90min后，其复合碳质超细粉体材料的粒度分布D50为0.5μm，D90为1μm，比表面积2807cm2/g，表观堆积比重为0.1g/cm3。该材料在橡胶中添加比例为10％时，其橡胶拉伸强度可以达到21.92MPa、伸长率可以达到610％、硬度可以达到68°A与未添加该材料前橡胶性能相近。
其中所述水流化装置中进入料仓中的水与气化渣的均混和流化时间为5～30min；其中水与气化渣的质量百分比为6～15:1；所述水流化装置中水流速为：0.3～1m/s；由料仓进入引流器中的物料流速为：0.3～1m/s；引流器与旋流分离装置圆周边缘切向角度α为0～30°，线速度0.3～1m/s；旋流分离装置的技术参数为：筒体直径为1200mm，锥角10～20°，溢流管直径150～220mm。
实施例2：
首先是制备碳质超细粉体材料，将气化渣送入到料仓中，在料仓顶部通过水流化装置将水与气化渣进行均混和流化态处理，然后经引流器进入到旋流分离装置中在剪切力场和纵向流场协同作用下，将碳质材料与气化渣进行高效分离，再经固液分离器分离，水返回到系统中，而固相经干燥处理即可得到碳质超细粉体材料，并以回收的碳质超细粉体材料为原料，在回收过程中控制碳质超细粉体材料中碳含量70％，再通过超细立磨进行机械活化处理时间为30min后，其复合碳质超细粉体材料的粒度分布D50为1μm，D90为1μm，比表面积2410cm2/g，表观堆积比重为0.2g/cm3。该材料在橡胶中添加比例为15％时，其橡胶拉伸强度可以达到22.4MPa、伸长率可到达618％、硬度可达到69°A与未添加该材料前橡胶性能相近。
实施例3：
首先是制备碳质超细粉体材料，将气化渣送入到料仓中，在料仓顶部通过水流化装置将水与气化渣进行均混和流化态处理，然后经引流器进入到旋流分离装置中在剪切力场和纵向流场协同作用下，将碳质材料与气化渣进行高效分离，再经固液分离器分离，水返回到系统中，而固相经干燥处理即可得到碳质超细粉体材料，并以回收的碳质超细粉体材料为原料，在回收过程中控制碳质超细粉体材料中碳含量60％，再通过超细立磨进行机械活化处理时间为60min后，其复合碳质超细粉体材料的粒度分布D50为2μm，D90为5μm，比表面积1600cm2/g，表观堆积比重为0.3g/cm3。该材料在橡胶中添加比例为10％时，其橡胶拉伸强度可以达到22.1MPa、伸长率可到达619％、硬度可达到68°A与未添加该材料前橡胶性能相近。
实施例4：
首先是制备碳质超细粉体材料，将气化渣送入到料仓中，在料仓顶部通过水流化装置将水与气化渣进行均混和流化态处理，然后经引流器进入到旋流分离装置中在剪切力场和纵向流场协同作用下，将碳质材料与气化渣进行高效分离，再经固液分离器分离，水返回到系统中，而固相经干燥处理即可得到碳质超细粉体材料，并以回收的碳质超细粉体材料为原料，在回收过程中控制碳质超细粉体材料中碳含量70％，再通过超细立磨进行机械活化处理时间为80min后，其复合碳质超细粉体材料的粒度分布D50为1μm，D90为3μm，比表面积1900cm2/g，表观堆积比重为0.2g/cm3。该材料在橡胶中添加比例为8％时，其橡胶拉伸强度可以达到23MPa、伸长率可达到620％、硬度可达到70°A与未添加该材料前橡胶性能相近。
实施例5：
首先是制备碳质超细粉体材料，将气化渣送入到料仓中，在料仓顶部通过水流化装置将水与气化渣进行均混和流化态处理，然后经引流器进入到旋流分离装置中在剪切力场和纵向流场协同作用下，将碳质材料与气化渣进行高效分离，再经固液分离器分离，水返回到系统中，而固相经干燥处理即可得到碳质超细粉体材料，并以回收的碳质超细粉体材料为原料，在回收过程中控制碳质超细粉体材料中碳含量55％，再通过超细立磨进行机械活化处理时间为45min后，其复合碳质超细粉体材料的粒度分布D50为1μm，D90为2μm，比表面积1900cm2/g，表观堆积比重为0.15g/cm3。该材料在橡胶中添加比例为6％时，其橡胶拉伸强度可以达到21MPa、伸长率可达到610％、可达到硬度67°A与未添加该材料前橡胶性能相近。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，其特征在于，采用气化渣制备碳质超细粉体材料，控制碳质超细粉体材料中碳含量为50％～70％，然后通过超细立磨进行机械活化处理后将碳质超细粉体材料添加到橡胶中即可。
2.根据权利要求1所述的利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，其特征在于，机械活化处理的条件为：活化时间为30～90min，粒度分布D50为0.5～2μm，D90为1～5μm，比表面积≥1500cm2/g，表观堆积比重为0.1～0.3g/cm3。
3.根据权利要求1所述的利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，其特征在于，制备的复合碳质超细粉体材料在橡胶中添加比例为5％～15％，其橡胶拉伸强度可以达到21～23MPa、伸长率600～620％、硬度可以达到67～70°A与未添加该材料前橡胶性能相近。
4.根据权利要求1所述的利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，其特征在于，采用气化渣制备碳质超细粉体材料的具体过程包括：将气化渣送入到料仓中，在料仓顶部通过设置水流化装置将水与气化渣进行均混和流化态处理，然后由引流器进入到旋流分离装置中，在剪切力场和纵向流场协同作用下，将碳质材料与气化渣进行高效分离，再经固液分离器分离，水返回到原有系统中，而固相经干燥处理可以得到碳质超细粉体材料。
5.根据权利要求4所述的利用气化渣制备橡胶用复合碳质超细粉体材料的方法，其特征在于，由水流化装置进入料仓中的水与气化渣均混和流化时间为5～30min，水与渣的质量百分比为6～15:1，水流速为：0.3～1m/s；由料仓进入引流器中的物料流速为：0.3～1m/s；由引流器进入到旋流分离装置中的角度和速度，引流器与旋流分离器圆周边缘切向角度α为0～30°，线速度0.3～1m/s；旋流分离装置的技术参数：筒体直径为1200mm，锥角10～20°，溢流管直径150～220；从气化渣中碳质超细粉体材料的回收率可达到40％～70％。
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