CN113754365A - 基于煤制油废渣的3d打印用材料、制备方法及使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，其特征在于，以重量份计，包括50‑80份的粉煤灰、10‑40份的耐火材料、1‑5份的增韧剂、1‑5份的增塑剂、1‑5份的分散增强剂；所述粉煤灰的主要成分包括SiO2和Al2O3。通过本技术方案的实施，使得现有无法再应用的粉煤灰得到再次利用，从而避免了粉煤灰堆积造成的环境污染，且扩展了粉煤灰的再应用场景。

Description

基于煤制油废渣的3D打印用材料、制备方法及使用方法
技术领域
本发明涉及工业废渣再应用技术领域，特别涉及将煤制油废渣利于3D打印用原材料。
背景技术
随着煤制油产业的迅速发展，煤制油的废渣——粉煤灰也越来越多，目前粉煤灰已堆积超过30亿吨，给我国国民经济建设及生态环境保护造成巨大的压力。这种固体废弃物具有危害持久化、占据空间等环境问题，目前废渣粉煤灰只有少量的被再利用在混凝土的配制中，如何能从再利用的角度实现粉煤灰的资源化成为目前煤化工行业亟需解决的问题。
粉煤灰是一种气化灰渣颗粒，其颗粒形状为球形结构，从这个角度可以找到粉煤灰的再应用场景。如铸造用硅砂，也是球形结构，如何能让粉煤灰再利用到铸造行业、建筑行业等将是本发明要解决的问题。
发明内容
有鉴于以上煤制油废渣无法有效再利用的问题，有必要提出一种基于煤制油废渣的3D打印用材料、材料的指标方法及材料使用方法，从而解决粉煤灰的再应用，解决了废渣排放造成的环境污染，也提高了资源再利用率。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，以重量份计，包括50-80份的粉煤灰、10-40份的耐火材料、1-5份的增韧剂、1-5份的增塑剂、1-5份的分散增强剂。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，包括：
1)对粉煤灰预处理，具体地，酸洗所述粉煤灰；
2)清洗经过酸洗的所述粉煤灰并烘干；
3)筛分经过清洗和烘干的所述粉煤灰；
4)将经过酸洗、清洗、烘干和筛分的粉煤灰预备好的耐火材料、增韧剂、增塑剂、分散增强剂按比例依次加入到罐式混料机中，之后再向所述罐式混料机中加入球磨介质，所述球磨介质是直径为12mm-25mm的氧化锆实心球体，所述球磨介质添加重量与所配粉末的总重量比为1：8～1：20；
5)将所述罐式混料机的搅拌转速设置为200～500r/min、搅拌时间设置为1～ 2h，使各种粉料充分混合均匀，从而得到所述基于煤制油废渣的3D打印用材料；
6)将所述基于煤制油废渣的3D打印用材料烘干并收纳。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的使用方法，包括：
1)将制备待用的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料投入供粉装置中，并在所述供粉装置中加入固化剂，并使固化剂与所述基于煤制油废渣的3D打印用材料混合均匀；
2)将混有固化剂的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料输送至3D打印设备的铺粉器中；
3)所述3D打印设备按照设定的待打印产品采用所述基于煤制油废渣的3D 打印用材料打印产品。
本发明技术方案的有益效果：通过本技术方案的实施，使得现有无法再应用的粉煤灰得到再次利用，从而避免了粉煤灰堆积造成的环境污染，且扩展了粉煤灰的再应用场景。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，结合以下实施方式对发明的技术方案进行详细说明，显而易见地，以下描述是本发明的一些典型实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些实施例获得其他的解决方案。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，以重量份计，包括50-80份的粉煤灰、10-40份的耐火材料、1-5份的增韧剂、1-5份的增塑剂、1-5份的分散增强剂。
所述粉煤灰的主要成分包括SiO2和Al2O3。
所述耐火材料为硅砂、陶粒砂、熔融石英、白玉刚、锆英粉、莫来石中的一种或几种；所述耐火材料具有耐受1700℃以上的高温的能力、目数为40目-325 目。
所述增韧剂为碳纤维、纳米二氧化硅、纳米黏土、玻璃纤维中的一种或几种，所述增韧剂用以降低所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的脆性、以增加所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的韧性，所述增韧剂的目数为80目-450 目。所述增韧剂通过填补所述耐火材料颗粒的孔隙的方式增加所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的韧性。更优地，所述增韧剂的目数为100目-325目，超出100目-325目范围的则不能很好的填补耐火材料的孔隙，且所述增韧剂不可以太轻，太轻则会造成增韧剂本身的团聚、造成分散不均匀的现象。
所述增塑剂为氧化锌粉，用以增加所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的塑性、降低内部应力、提高产品稳定性，所述增塑剂的目数为100目-200目。
所述分散增强剂为炭黑或硅微粉，所述炭黑用以调节所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的流动性，主要是利用了炭黑的微滚珠效应，使得所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的颗粒间的摩擦减小，从而提升所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的流动性，实现有利于所述3D打印设备铺粉和成型作业。同时，若炭黑在所述基于煤制油废渣的3D打印用材料中的占比过高，则会影响所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的粘结性能和制成品的强度。所述硅微粉在氧化中形成多层保护层，使得所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的制成品具有良好的力学性能和抗高温、抗氧化性能；所述硅微粉在所述基于煤制油废渣的3D打印用材料中主要作用于所述耐火材料，从而提升了所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的流动性、烧结性、结合性，从而提升了由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料制成的产品的结构密度和强度。优选地，所述分散增强剂的目数为100目-200目，在使用时，使所述分散增强剂与所述耐火材料和粉煤灰的目数相同。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，包括：
1)酸洗：将去除杂质和筛分后的粉煤灰置入酸洗池中，所述酸洗池中置有配置好的酸洗液，所述酸洗液为10％-15％的磷酸溶液或者5％-10％的盐酸溶液，所述酸洗液用以与粉煤灰中的碱性金属氧化物反应，从而使所述粉煤灰达到中性的稳定状态；
2)水洗与烘干：将酸洗后的所述粉煤灰置入水池中水洗3min-8min，之后将水洗后的所述粉煤灰采用120℃的温度烘20min-30min；
3)筛分：对经过步骤2)的所述粉煤灰筛分，筛选出目数为100目-140目的粉煤灰，之后针对超过100目的粉煤灰破碎后再次筛分，直至无法筛分出合适的粉煤灰为止，从而提高对粉煤灰的再利用率；
4)配料：将经过步骤1)、2)和3)的粉煤灰及预备好的耐火材料、增韧剂、增塑剂、分散增强剂按比例依次加入到罐式混料机中，之后再向所述罐式混料机中加入球磨介质，所述球磨介质是直径为12mm-25mm的氧化锆实心球体，所述球磨介质添加重量与所配粉末的总重量比为1：8～1：20；
5)混合：将所述罐式混料机的搅拌转速设置为200～500r/min、搅拌时间设置为1～2h，启动所述罐式混料机使各种粉料充分混合均匀，从而得到所述基于煤制油废渣的3D打印用材料；
6)烘干与收纳：将步骤5)获得的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料烘干并收纳到相应的存储装置中。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的使用方法，包括：
1)将制备待用的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料投入供粉装置中，并在所述供粉装置中加入固化剂，并使固化剂与所述基于煤制油废渣的3D打印用材料混合均匀；
2)将混有固化剂的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料输送至3D打印设备的铺粉器中；
3)所述3D打印设备按照设定的待打印产品采用所述基于煤制油废渣的3D 打印用材料打印产品。
实施例一：
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，以重量份计，包括60份100目-140 目的粉煤灰、35份100目-140目的硅砂、1份100目的玻璃纤维增韧剂、2份140目的氧化锌增塑剂、2份150目的炭黑分散增强剂。
上述基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，包括：
1)酸洗：将去除杂质和筛分后的粉煤灰置入酸洗池中，将所述粉煤灰置入设有10％的磷酸溶液的酸洗池中，对粉煤灰中的碱性金属氧化物进行酸洗中和，获得具有中性的、稳定的粉煤灰；
2)水洗与烘干：将酸洗后的所述粉煤灰置入水池中搅拌水洗5min，之后将水洗后的所述粉煤灰采用120℃的温度烘20min；
3)筛分：对经过步骤2)的所述粉煤灰筛分，筛选出目数为100目-140目的粉煤灰，之后针对超过100目的粉煤灰破碎后再次筛分，直至无法筛分出合适的粉煤灰为止，从而提高对粉煤灰的再利用率；
4)配料：将经过步骤1)、2)和3)的100目-140目的所述粉煤灰及预备好的100目-140目的硅砂、100目的玻璃纤维增韧剂、140目的氧化锌增塑剂、 150目的炭黑分散增强剂按比例依次加入到罐式混料机中，之后再向所述罐式混料机中加入直径为12mm的氧化锆实心球体，所述球磨介质添加重量与所配粉末的总重量比为1：20；
5)混合：将所述罐式混料机的搅拌转速设置为200r/min、搅拌时间设置为 1h，启动所述罐式混料机使各种粉料充分混合均匀，从而得到所述基于煤制油废渣的3D打印用材料；
6)烘干与收纳：将步骤5)获得的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料置入真空干燥箱内进行烘干处理，烘干温度为120℃、烘干时间为2h；然后再次采用100目-140目的筛网对烘干所述基于煤制油废渣的3D打印用材料进行筛分，之后将复合目数的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料收纳到存储装置中待用。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的使用方法，包括：
1)将一定量的制备待用的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料投入供粉装置中，并在所述供粉装置中加入3D打印用磺酸固化剂，所述磺酸固化剂的加入量为所述基于煤制油废渣的3D打印用材料重量的0.24％，并使固化剂与所述基于煤制油废渣的3D打印用材料混合均匀；
2)将混有磺酸固化剂的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料输送至3D 打印设备的铺粉器中；
3)所述3D打印设备按照每次下降0.28mm的距离铺设所述基于煤制油废渣的3D打印用材料，每铺设一层按照待打印产品的轮廓向铺设层面上喷射呋喃树脂，依此循环直至完成待打印产品的所有层，从而制成由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品。
为了验证由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品的性能，采用所述基于煤制油废渣的3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块，打印完成的所述8字形抗拉试块的抗拉体积为41.539cm3、所述圆柱形抗压试块的半径为20mm、高位40mm、体积为50.24cm3。在采用所述基于煤制油废渣的 3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块时，为了使试块的初始强度≥1MPa，所述3D打印设备打印头上呋喃树脂的喷射量为生产试块所需的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料总重量的4.0％。进一步地，对所述试块采用环氧树脂强化处理，处理前所述8字形抗拉试块的抗拉强度为1.34MPa、处理后所述8字形抗拉试块的抗拉强度为12.25MPa；处理前所述立方体形抗压试块的抗压强度为7.25MPa、处理后所述立方体形抗压试块的抗压强度为65.2MPa。由此可见，所述基于煤制油废渣的3D打印用材料可以用于常规的铸造砂型和砂芯，也可以用于制成室外用的建筑和工艺品，从而扩展煤制油废渣——粉煤灰的再应用场景，提升资源的再利用率。
实施例二：
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，以重量份计，包括80份100目-140 目的粉煤灰、15份100目-140目的陶粒砂、2份100目的碳纤维增韧剂、1份140目的氧化锌增塑剂、1份150目的硅微粉分散增强剂。
上述基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，包括：
2)酸洗：将去除杂质和筛分后的粉煤灰置入酸洗池中，将所述粉煤灰置入设有5％的硫酸溶液的酸洗池中，对粉煤灰中的碱性金属氧化物进行酸洗中和，获得具有中性的、稳定的粉煤灰；
2)水洗与烘干：将酸洗后的所述粉煤灰置入水池中搅拌水洗3min，之后将水洗后的所述粉煤灰采用120℃的温度烘30min；
3)筛分：对经过步骤2)的所述粉煤灰筛分，筛选出目数为100目-140目的粉煤灰，之后针对超过100目的粉煤灰破碎后再次筛分，直至无法筛分出合适的粉煤灰为止，从而提高对粉煤灰的再利用率；
4)配料：将经过步骤1)、2)和3)的100目-140目的所述粉煤灰及预备好的100目-140目的陶粒砂、100目的碳纤维增韧剂、140目的氧化锌增塑剂、 150目的硅微粉分散增强剂按比例依次加入到罐式混料机中，之后再向所述罐式混料机中加入直径为18mm的氧化锆实心球体，所述球磨介质添加重量与所配粉末的总重量比为1：15；
5)混合：将所述罐式混料机的搅拌转速设置为300r/min、搅拌时间设置为 1.5h，启动所述罐式混料机使各种粉料充分混合均匀，从而得到所述基于煤制油废渣的3D打印用材料；
6)烘干与收纳：将步骤5)获得的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料置入真空干燥箱内进行烘干处理，烘干温度为120℃、烘干时间为1h；然后再次采用100目-140目的筛网对烘干所述基于煤制油废渣的3D打印用材料进行筛分，之后将复合目数的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料收纳到存储装置中待用。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的使用方法，包括：
1)将一定量的制备待用的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料投入供粉装置中，并在所述供粉装置中加入3D打印用磺酸固化剂，所述磺酸固化剂的加入量为所述基于煤制油废渣的3D打印用材料重量的0.26％，并使固化剂与所述基于煤制油废渣的3D打印用材料混合均匀；
2)将混有磺酸固化剂的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料输送至3D 打印设备的铺粉器中；
3)所述3D打印设备按照每次下降0.32mm的距离铺设所述基于煤制油废渣的3D打印用材料，每铺设一层按照待打印产品的轮廓向铺设层面上喷射呋喃树脂，依此循环直至完成待打印产品的所有层，从而制成由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品。
为了验证由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品的性能，采用所述基于煤制油废渣的3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块，打印完成的所述8字形抗拉试块的抗拉体积为41.539cm3、所述圆柱形抗压试块的半径为20mm、高位40mm、体积为50.24cm3。在采用所述基于煤制油废渣的 3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块时，为了使试块的初始强度≥1MPa，所述3D打印设备打印头上呋喃树脂的喷射量为生产试块所需的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料总重量的4.0％。进一步地，对所述试块采用环氧树脂强化处理，处理前所述8字形抗拉试块的抗拉强度为1.14MPa、处理后所述8字形抗拉试块的抗拉强度为10.45MPa；处理前所述立方体形抗压试块的抗压强度为6.45MPa、处理后所述立方体形抗压试块的抗压强度为55.2MPa。由此可见，所述基于煤制油废渣的3D打印用材料可以用于常规的铸造砂型和砂芯，也可以用于制成室外用的建筑和工艺品，从而扩展煤制油废渣——粉煤灰的再应用场景，提升资源的再利用率。
实施例三：
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，以重量份计，包括70份140目-200 目的粉煤灰、27份140目-200目的陶粒砂、1份180目的碳纤维增韧剂、1份 180目的氧化锌增塑剂、1份180目的硅微粉分散增强剂。
上述基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，包括：
3)酸洗：将去除杂质和筛分后的粉煤灰置入酸洗池中，将所述粉煤灰置入设有10％的磷酸溶液的酸洗池中，对粉煤灰中的碱性金属氧化物进行酸洗中和，获得具有中性的、稳定的粉煤灰；
2)水洗与烘干：将酸洗后的所述粉煤灰置入水池中搅拌水洗8min，之后将水洗后的所述粉煤灰采用120℃的温度烘25min；
3)筛分：对经过步骤2)的所述粉煤灰筛分，筛选出目数为140目-200目的粉煤灰，之后针对超过140目的粉煤灰破碎后再次筛分，直至无法筛分出合适的粉煤灰为止，从而提高对粉煤灰的再利用率；
4)配料：将经过步骤1)、2)和3)的140目-200目的所述粉煤灰及预备好的140目-200目的陶粒砂、180目的碳纤维增韧剂、180目的氧化锌增塑剂、 180目的硅微粉分散增强剂按比例依次加入到罐式混料机中，之后再向所述罐式混料机中加入直径为25mm的氧化锆实心球体，所述球磨介质添加重量与所配粉末的总重量比为1：10；
5)混合：将所述罐式混料机的搅拌转速设置为400r/min、搅拌时间设置为 1.0h，启动所述罐式混料机使各种粉料充分混合均匀，从而得到所述基于煤制油废渣的3D打印用材料；
6)烘干与收纳：将步骤5)获得的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料置入真空干燥箱内进行烘干处理，烘干温度为120℃、烘干时间为1.5h；然后再次采用140目-200目的筛网对烘干所述基于煤制油废渣的3D打印用材料进行筛分，之后将复合目数的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料收纳到存储装置中待用。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的使用方法，包括：
1)将一定量的制备待用的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料投入供粉装置中，并在所述供粉装置中加入3D打印用磺酸固化剂，所述磺酸固化剂的加入量为所述基于煤制油废渣的3D打印用材料重量的0.20％，并使固化剂与所述基于煤制油废渣的3D打印用材料混合均匀；
2)将混有磺酸固化剂的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料输送至3D 打印设备的铺粉器中；
3)所述3D打印设备按照每次下降0.18mm的距离铺设所述基于煤制油废渣的3D打印用材料，每铺设一层按照待打印产品的轮廓向铺设层面上喷射呋喃树脂，依此循环直至完成待打印产品的所有层，从而制成由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品。
为了验证由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品的性能，采用所述基于煤制油废渣的3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块，打印完成的所述8字形抗拉试块的抗拉体积为41.539cm3、所述圆柱形抗压试块的半径为20mm、高位40mm、体积为50.24cm3。在采用所述基于煤制油废渣的 3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块时，为了使试块的初始强度≥1MPa，所述3D打印设备打印头上呋喃树脂的喷射量为生产试块所需的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料总重量的4.0％。进一步地，对所述试块采用环氧树脂强化处理，处理前所述8字形抗拉试块的抗拉强度为1.08MPa、处理后所述8字形抗拉试块的抗拉强度为9.45MPa；处理前所述立方体形抗压试块的抗压强度为5.45MPa、处理后所述立方体形抗压试块的抗压强度为45.2MPa。由此可见，所述基于煤制油废渣的3D打印用材料可以用于常规的铸造砂型和砂芯，也可以用于制成室外用的建筑和工艺品，从而扩展煤制油废渣——粉煤灰的再应用场景，提升资源的再利用率。
实施例四：
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，以重量份计，包括75份140目-200 目的粉煤灰、21份140目-200目的硅砂、1份180目的玻璃纤维增韧剂、2份 180目的氧化锌增塑剂、1份180目的炭黑分散增强剂。
上述基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，包括：
4)酸洗：将去除杂质和筛分后的粉煤灰置入酸洗池中，将所述粉煤灰置入设有15％的磷酸溶液的酸洗池中，对粉煤灰中的碱性金属氧化物进行酸洗中和，获得具有中性的、稳定的粉煤灰；
2)水洗与烘干：将酸洗后的所述粉煤灰置入水池中搅拌水洗4min，之后将水洗后的所述粉煤灰采用120℃的温度烘20min；
3)筛分：对经过步骤2)的所述粉煤灰筛分，筛选出目数为140目-200目的粉煤灰，之后针对超过140目的粉煤灰破碎后再次筛分，直至无法筛分出合适的粉煤灰为止，从而提高对粉煤灰的再利用率；
4)配料：将经过步骤1)、2)和3)的140目-200目的所述粉煤灰及预备好的140目-200目的陶粒砂、180目的碳纤维增韧剂、180目的氧化锌增塑剂、 180目的硅微粉分散增强剂按比例依次加入到罐式混料机中，之后再向所述罐式混料机中加入直径为25mm的氧化锆实心球体，所述球磨介质添加重量与所配粉末的总重量比为1：15；
5)混合：将所述罐式混料机的搅拌转速设置为350r/min、搅拌时间设置为 1.5h，启动所述罐式混料机使各种粉料充分混合均匀，从而得到所述基于煤制油废渣的3D打印用材料；
6)烘干与收纳：将步骤5)获得的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料置入真空干燥箱内进行烘干处理，烘干温度为120℃、烘干时间为1.5h；然后再次采用140目-200目的筛网对烘干所述基于煤制油废渣的3D打印用材料进行筛分，之后将复合目数的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料收纳到存储装置中待用。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的使用方法，包括：
1)将一定量的制备待用的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料投入供粉装置中；
2)将所述基于煤制油废渣的3D打印用材料输送至3D打印设备的铺粉器中；
3)所述3D打印设备按照每次下降0.16mm的距离铺设所述基于煤制油废渣的3D打印用材料，每铺设一层按照待打印产品的轮廓向铺设层面上喷射热酚醛树脂，依此循环直至完成待打印产品的所有层，从而制成由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品。
为了验证由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品的性能，采用所述基于煤制油废渣的3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块，打印完成的所述8字形抗拉试块的抗拉体积为41.539cm3、所述圆柱形抗压试块的半径为20mm、高位40mm、体积为50.24cm3。在采用所述基于煤制油废渣的 3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块时，为了使试块的初始强度≥1MPa，所述3D打印设备打印头上热酚醛树脂的喷射量为生产试块所需的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料总重量的6.0％。进一步地，对所述试块采用环氧树脂强化处理，处理前所述8字形抗拉试块的抗拉强度为1.45MPa、处理后所述8字形抗拉试块的抗拉强度为12.5MPa；处理前所述立方体形抗压试块的抗压强度为6.45MPa、处理后所述立方体形抗压试块的抗压强度为70.2MPa。由此可见，所述基于煤制油废渣的3D打印用材料可以用于常规的铸造砂型和砂芯，也可以用于制成室外用的建筑和工艺品，从而扩展煤制油废渣——粉煤灰的再应用场景，提升资源的再利用率。
实施例五：
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，以重量份计，包括65份140目-200 目的粉煤灰、32份140目-200目的陶粒砂、1份180目的碳纤维增韧剂、1份 180目的氧化锌增塑剂、1份180目的硅微粉分散增强剂。
上述基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，包括：
1)酸洗：将去除杂质和筛分后的粉煤灰置入酸洗池中，将所述粉煤灰置入设有12％的磷酸溶液的酸洗池中，对粉煤灰中的碱性金属氧化物进行酸洗中和，获得具有中性的、稳定的粉煤灰；
2)水洗与烘干：将酸洗后的所述粉煤灰置入水池中搅拌水洗5min，之后将水洗后的所述粉煤灰采用120℃的温度烘25min；
3)筛分：对经过步骤2)的所述粉煤灰筛分，筛选出目数为140目-200目的粉煤灰，之后针对超过140目的粉煤灰破碎后再次筛分，直至无法筛分出合适的粉煤灰为止，从而提高对粉煤灰的再利用率；
4)配料：将经过步骤1)、2)和3)的140目-200目的所述粉煤灰及预备好的140目-200目的陶粒砂、180目的碳纤维增韧剂、180目的氧化锌增塑剂、 180目的硅微粉分散增强剂按比例依次加入到罐式混料机中，之后再向所述罐式混料机中加入直径为15mm的氧化锆实心球体，所述球磨介质添加重量与所配粉末的总重量比为1：20；
5)混合：将所述罐式混料机的搅拌转速设置为350r/min、搅拌时间设置为 2.0h，启动所述罐式混料机使各种粉料充分混合均匀，从而得到所述基于煤制油废渣的3D打印用材料；
6)烘干与收纳：将步骤5)获得的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料置入真空干燥箱内进行烘干处理，烘干温度为120℃、烘干时间为1.5h；然后再次采用140目-200目的筛网对烘干所述基于煤制油废渣的3D打印用材料进行筛分，之后将复合目数的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料收纳到存储装置中待用。
一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的使用方法，包括：
1)将一定量的制备待用的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料投入供粉装置中；
2)将所述基于煤制油废渣的3D打印用材料输送至3D打印设备的铺粉器中；
3)所述3D打印设备按照每次下降0.18mm的距离铺设所述基于煤制油废渣的3D打印用材料，每铺设一层按照待打印产品的轮廓向铺设层面上喷射热酚醛树脂，依此循环直至完成待打印产品的所有层，从而制成由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品。
为了验证由所述基于煤制油废渣的3D打印用材料构成的产品的性能，采用所述基于煤制油废渣的3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块，打印完成的所述8字形抗拉试块的抗拉体积为41.539cm3、所述圆柱形抗压试块的半径为20mm、高位40mm、体积为50.24cm3。在采用所述基于煤制油废渣的 3D打印用材料生产8字形抗拉试块和圆柱形抗压试块时，为了使试块的初始强度≥1MPa，所述3D打印设备打印头上热酚醛树脂的喷射量为生产试块所需的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料总重量的6.0％。进一步地，对所述试块采用环氧树脂强化处理，处理前所述8字形抗拉试块的抗拉强度为1.65MPa、处理后所述8字形抗拉试块的抗拉强度为15.25MPa；处理前所述立方体形抗压试块的抗压强度为7.45MPa、处理后所述立方体形抗压试块的抗压强度为 75.2MPa。由此可见，所述基于煤制油废渣的3D打印用材料可以用于常规的铸造砂型和砂芯，也可以用于制成室外用的建筑和工艺品，从而扩展煤制油废渣——粉煤灰的再应用场景，提升资源的再利用率。
本发明所述基于煤制油废渣的3D打印用材料可以使用在3D打印这种增材制造工艺中，同时也可以使用在传统的流砂造型中，也即可以用以生产铸件的半成品砂型或砂芯。另一方面，打印完成的砂质产品，再经过环氧树脂处理后，其强度可以满足室外工艺品的要求，同时也可以满足非接触水和人类长非时间处于其中的建筑物上，从而提升了所述基于煤制油废渣的3D打印用材料的应用场景。通过将煤制油废渣的再利用，解决了废渣的排放问题，也解决了环境被污染的问题，且进一步实现了资源的重复利用，提升了资源利用率
以上实施例仅是对本发明技术方案的一种典型应用的描述，在合理的、不需要付出创造性劳动的基础上，还可以进行合理的拓展。

Claims (10)

1.一种基于煤制油废渣的3D打印用材料，其特征在于，以重量份计，包括50-80份的粉煤灰、10-40份的耐火材料、1-5份的增韧剂、1-5份的增塑剂、1-5份的分散增强剂。
2.如权利要求1所述的基于煤制油废渣的3D打印用材料，其特征在于，所述耐火材料为硅砂、陶粒砂、熔融石英、白玉刚、锆英粉、莫来石中的一种或几种；所述耐火材料具有耐受1700℃以上的高温的能力、目数为40目-325目。
3.如权利要求1所述的基于煤制油废渣的3D打印用材料，其特征在于，所述增韧剂为碳纤维、纳米二氧化硅、纳米黏土、玻璃纤维中的一种或几种，所述增韧剂的目数为80目-450目。
4.如权利要求3所述的基于煤制油废渣的3D打印用材料，其特征在于，所述增韧剂的目数为100目-325目。
5.如权利要求1所述的基于煤制油废渣的3D打印用材料，其特征在于，所述增塑剂为氧化锌粉，所述增塑剂的目数为100目-200目。
6.如权利要求1所述的基于煤制油废渣的3D打印用材料，其特征在于，所述分散增强剂为炭黑或硅微粉，所述分散增强剂的目数为100目-200目。
7.一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，其特征在于，包括：
酸洗：将去除杂质和筛分后的粉煤灰置入酸洗池中，所述酸洗池中置有配置好的酸洗液，所述酸洗液用以与粉煤灰中的碱性金属氧化物反应，从而使所述粉煤灰达到中性的稳定状态；
水洗与烘干：清洗经过酸洗的所述粉煤灰并烘干；
筛分：筛分经过清洗和烘干的所述粉煤灰；
配料：将经过酸洗、清洗、烘干和筛分的粉煤灰预备好的耐火材料、增韧剂、增塑剂、分散增强剂按比例依次加入到罐式混料机中，之后再向所述罐式混料机中加入球磨介质，所述球磨介质添加重量与所配粉末的总重量比为1：8～1：20；
混合：启动所述罐式混料机旋转，使各种粉料充分混合均匀，从而得到所述基于煤制油废渣的3D打印用材料；
烘干与收纳：将混合均匀的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料烘干，并置入存储装置中。
8.如权利要求7所述的基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，其特征在于，所述酸洗液为10％-15％的磷酸溶液或者5％-10％的盐酸溶液。
9.如权利要求8所述的基于煤制油废渣的3D打印用材料的制备方法，其特征在于，所述水洗与烘干步骤的具体操作为：
将酸洗后的所述粉煤灰置入水池中水洗3min-8min，之后将水洗后的所述粉煤灰采用120℃的温度烘20min-30min。
10.一种基于煤制油废渣的3D打印用材料的使用方法，其特征在于，包括：
将制备待用的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料投入供粉装置中；
将混有固化剂的所述基于煤制油废渣的3D打印用材料输送至3D打印设备的铺粉器中；
所述3D打印设备按照设定的待打印产品采用所述基于煤制油废渣的3D打印用材料打印产品。
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