[發(fā)明專利]一種含炭的高性能纖維及其制備工藝

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910481143.1
• 申請(qǐng)日: 2019-06-04
• 公開（公告）號(hào): CN110143761A
• 公開（公告）日: 2019-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程鳳岐;趙心明;程鈴釜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 程鈴釜
• 主分類號(hào): C03C13/06
• 分類號(hào): C03C13/06;C03B37/06
• 代理公司: 太原智慧管家知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 14114
• 代理人: 馬俊平

本發(fā)明公開了一種含碳的高性能纖維及其制備工藝，一種含炭的高性能纖維，由以下重量百分比的原料制成：60％?80％的煤矸石，20％?40％的助料，所述助料為白云石、菱鎂石中的至少一種；或者由以下重量百分比的原料制成：60％?80％的赤泥，10％?20％的硅石，5％?20％的菱鎂石；或者由以下重量百分比的原料制成：80％的赤泥，20％的菱鎂石；或者由以下重量百分比的原料制成：80％的赤泥，20％的硅石。本發(fā)明利用煤矸石、赤泥制備含碳的高性能纖維，實(shí)現(xiàn)了煤矸石、赤泥高值化、規(guī)模化的工業(yè)生產(chǎn)含炭的高性能纖維，使得煤矸石的利用率達(dá)到了60％以上，實(shí)現(xiàn)了煤矸石、赤泥的資源化利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于纖維制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種含碳的高性能纖維及其制備工藝。

背景技術(shù)

煤炭?jī)?chǔ)量為1.5萬(wàn)億噸，以目前的開采和消費(fèi)量可滿足500年開采，固廢物煤矸石近五十億噸，新增每年達(dá)1億噸以上。占用土地面積大，造成污染，治理費(fèi)用高。在目前治理應(yīng)用情況下，主要以低端化、低質(zhì)化為主。目前生產(chǎn)的纖維約有玻璃纖維、玄武巖纖維、陶瓷纖維等屬無(wú)機(jī)纖維為代表的都為單礦種加助料，還有的加入粉煤灰、煤矸石、高爐渣等，利用率都在30％以下。在利用煤矸石制纖維中，煤矸石利用率達(dá)到60％以上的研究目前尚未廣泛開展。

赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的污染性廢渣，一般平均每生產(chǎn)1噸氧化鋁，附帶產(chǎn)生1.0～2.0噸赤泥。中國(guó)作為世界第4大氧化鋁生產(chǎn)國(guó)，每年排放的赤泥高達(dá)上億噸。赤泥的pH值很高，其中：浸出液的pH值為12.1-13.0，氟化物含量11.5mg·L^-1-26.7mg·L^-1；赤泥的pH值為10.29-11.83，氟化物含量4.89mg·L^-1-8.6mg·L^-1。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能依靠大面積的堆場(chǎng)堆放，占用了大量土地，也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。目前，赤泥的資源化利用屬于低質(zhì)化處理。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種含炭的高性能纖維及其制備工藝，實(shí)現(xiàn)了煤矸石、赤泥高值化、規(guī)模化工業(yè)生產(chǎn)含炭的高性能纖維。

為了達(dá)到上述發(fā)明目的，進(jìn)而采取的技術(shù)方案如下：

一種含炭的高性能纖維，由以下重量百分比的原料制成：60％-80％的煤矸石，20％-40％的助料，所述助料為白云石、菱鎂石中的至少一種；或者由以下重量百分比的原料制成：60％-80％的赤泥，10％-20％的硅石，5％-20％的菱鎂石；或者由以下重量百分比的原料制成：80％的赤泥，20％的菱鎂石；或者由以下重量百分比的原料制成：80％的赤泥，20％的硅石。

一種含炭的高性能纖維的制備工藝，包括以下步驟：

a)制型，將權(quán)利要求1中所述一種含炭的高性能纖維的各原料按比例混合后放入成型機(jī)中，控制制型粒度為30mm-50mm，壓制成型后形成混合物A；

b)配料，按照混合物A與炭質(zhì)還原劑重量比為1：0.20-0.45將炭質(zhì)還原劑加至該混合物中，混合后形成混合物B；

還包括以下步驟：

c)熔融還原，將混合物B放入熔融爐內(nèi)，在氮?dú)饣驓鍤夥忾]隔氧的狀態(tài)下，控制溫度為1400℃-1800℃進(jìn)行熔融，熔融后形成熔融液態(tài)物，由熔融爐流出口流出，所述熔融液態(tài)物在熔融爐流出口時(shí)溫度為1550℃-1650℃；

d)制纖維：利用氮?dú)饣驓鍤庠诜忾]隔氧的狀態(tài)下噴吹由熔融爐流出口流出的熔融液態(tài)物，制得含碳的高性能纖維，此含碳的高性能纖維主要化學(xué)成分的重量百分比為：30％-45％的SiC，15％-30％的AlON/Al₂O₄，5％-30％的α晶相氧化鎂。

更佳的，在所述步驟c)熔融還原中，所述熔融爐內(nèi)溫度低于1400℃時(shí)為氧化性氣氛，溫度高于1500℃時(shí)完全為還原性氣氛。