一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法
【專利摘要】一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，所述方法將建筑垃圾破碎后篩分，根據(jù)測定的硅含量添加必要的助劑和水，經(jīng)攪拌和造粒，在高溫封閉式爐中加熱融化，控制熔體的粘度，在一定條件下，由多孔噴絲板熔融噴出成絲，隨后噴灑必要的表面處理劑，冷卻，獲得無機(jī)纖維。本發(fā)明技術(shù)將建筑垃圾進(jìn)行改性和調(diào)配，最后成纖化，賦予建筑垃圾以超細(xì)纖維的功能性，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，在造紙、保溫隔熱建材等方面有很好的應(yīng)用前景，提高建筑垃圾的應(yīng)用附加值，使得建筑垃圾走上循環(huán)利用之路，可節(jié)省一部分自然資源，并且所采用的改性和添加劑原料均為價格低廉，造價較低，其經(jīng)濟(jì)和社會效益明顯。本發(fā)明適用于建筑垃圾的綜合利用。
【專利說明】一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法
[0001]【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，屬纖維制造【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]【背景技術(shù)】
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展，城鎮(zhèn)化建設(shè)快速推進(jìn)，目前中國建筑平均壽命僅30年，每年產(chǎn)生數(shù)億建筑垃圾，如不作處理和利用，將造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。建筑垃圾80%為硅鈣質(zhì)垃圾，含有較多的活性氧化物(Si02、Al2O3)，根據(jù)建筑垃圾成分的活性，如何進(jìn)一步提高建筑垃圾的應(yīng)用附加值，是科研工作者十分關(guān)注的課題。
[0003]碎舊建筑材料用作道路路基、造垃圾填埋場、人造風(fēng)景和種植等是利用建筑垃圾最初始手段。但多數(shù)國家大多施行的是“建筑垃圾源頭削減策略”，即在建筑垃圾形成之前，就通過科學(xué)管理和有效的控制措施將其減量化。對于產(chǎn)生的建筑垃圾則采用科學(xué)手段，分析其化學(xué)組成以及礦物組成結(jié)構(gòu)特征，使其具有再生資源的功能。目前，國內(nèi)也開展建筑垃圾制砂、制磚和砌塊產(chǎn)品開發(fā)研究，但其綜合效率和效益不高，因此，建筑垃圾纖維化技術(shù)是資源、能源循環(huán)與再生利用的新技術(shù)。這技術(shù)和方法是一項(xiàng)開拓性的建筑垃圾綜合利用的新技術(shù)和新工藝，對提高建筑垃圾利用效益、充分利用廢棄資源，促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展，實(shí)現(xiàn)資源經(jīng)濟(jì)向循環(huán)經(jīng)濟(jì)的跨越具有極其深遠(yuǎn)的意義。
[0004]
【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是，為了充分利用廢棄資源，實(shí)現(xiàn)資源利用最大化，本發(fā)明提出一種以建筑垃圾為原料制備無機(jī)纖維的方法。
[0005]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是，本發(fā)明方法根據(jù)建筑垃圾活性成分，通過組分調(diào)配和化學(xué)改性使建筑垃圾變?yōu)槟軌驖M足制備無機(jī)纖維的原料，再通過適當(dāng)?shù)母邷厝刍涂刂瞥衫w相結(jié)合的工藝，使建筑垃圾在化學(xué)性質(zhì)和物理形態(tài)產(chǎn)生變化，經(jīng)過各種表面處理技術(shù)，制備成適合各種應(yīng)用的無機(jī)纖維，如替代植物纖維造紙、制備保溫隔熱節(jié)能材料、改性浙青等等，實(shí)現(xiàn)建筑垃圾作為再生資源循環(huán)利用。
[0006]本發(fā)明一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法,將建筑垃圾破碎后篩分，根據(jù)測定的硅含量添加必要的助劑和水，經(jīng)攪拌和造粒，在高溫封閉式爐中加熱融化，控制熔體的粘度，在一定條件下，由多孔噴絲板熔融噴出成絲，隨后噴灑必要的表面處理劑，冷卻，獲得一種無機(jī)纖維。
[0007]所述的建筑垃圾硅含量為30-80%。
[0008]所述的助劑為無機(jī)助劑和有機(jī)助劑。無機(jī)助劑為二氧化硅、石灰石或白巖石的一種或其混合物；有機(jī)助劑為烷基酸鈉、烷基酸鎂、烷基酸鈣中的一種或其混合物。無機(jī)助劑和有機(jī)助劑的總量以建筑垃圾的總重量計為2-15%。
[0009]所述的表面處理劑為含硅表面活性劑、酸性水溶液、水溶性聚合物稀溶液中的一種或其混合物；表面處理劑循環(huán)使用。
[0010]所述的含硅表面活性劑為乳化甲基硅油、聚醚改性硅油、乳化羥基硅油、羧基改性娃油中的一種；含娃表面活性劑固含量為10-45%。
[0011]所述的酸性水溶液為磷酸水溶液、硫酸水溶液、乙酸水溶液、十二烷基苯磺酸水溶液中的一種；酸性水溶液的重量百分比濃度為0.5-2%。
[0012]所述的水溶性聚合物稀溶液為水溶性纖維素醚溶液、聚乙烯醇稀水溶液、水性丙烯酸類樹脂稀溶液中的一種；水溶性聚合物稀溶液固含量為10-30%。
[0013]可根據(jù)目標(biāo)無機(jī)纖維產(chǎn)物的用途不同，噴灑不同的表面處理劑，以滿足后續(xù)應(yīng)用的要求。
[0014]建筑垃圾無機(jī)纖維應(yīng)用于造紙時，最優(yōu)選水溶性聚合物稀溶液中的聚乙烯醇稀水溶液作為表面處理劑；
建筑垃圾無機(jī)纖維用應(yīng)用于隔熱保溫節(jié)能建材時，優(yōu)選含硅表面活性劑中的聚醚改性娃油作表面處理劑。
[0015]建筑垃圾無機(jī)纖維用應(yīng)用于吸附材料時，優(yōu)選含酸性水溶液中的磷酸水溶液作表面處理劑。
[0016]在本發(fā)明技術(shù)方案中，造粒粒徑為lcm-5cm,優(yōu)選的粒徑為2_3cm ;所造的粒子包括球狀、棒狀、無定型狀；可以是干粒、濕粒；并不須干燥，可直接加入熔化爐中在高溫下熔融。
[0017]在本發(fā)明技術(shù)方案中，熔化溫度為800-1500°C，最優(yōu)選的溫度為1200-1300°C ； 在本發(fā)明技術(shù)方案中，熔體噴絲的壓力為0.30-0.70MPa。最優(yōu)選的壓力為
0.40-0.50MPa。
[0018]按照本發(fā)明所制得的無機(jī)纖維超細(xì)直徑為0.1-1OOnm ,長度為10_50cm。在最優(yōu)選的工藝條件中所制得的無機(jī)纖維為50-60nm,長度為30_35cm。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明技術(shù)將建筑垃圾進(jìn)行改性和調(diào)配，最后成纖化，賦予建筑垃圾以超細(xì)纖維的功能性，擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域，在造紙、保溫隔熱建材等方面有很好的應(yīng)用前景，提高建筑垃圾的應(yīng)用附加值，使得建筑垃圾走上循環(huán)利用之路，可節(jié)省一部分自然資源，并且所采用的改性和添加劑原料均為價格低廉，造價較低，其經(jīng)濟(jì)和社會效益明顯。
[0020]本發(fā)明適用于建筑垃圾的綜合利用。
[0021]
【具體實(shí)施方式】
[0022]實(shí)施例1
取硅含量為50%的建筑垃圾100份(按重量計，后述相同)，加入二氧化硅8份，烷基酸鈉2份和水20份，攪拌均勻后，利用雙輥型造粒機(jī)，造成粒徑約為4cm的球粒，經(jīng)計量裝置均勻連續(xù)輸入到封閉式熔化爐中，溫度達(dá)到1150°C完全熔融后，維持13分鐘，調(diào)節(jié)壓力熔體液面與噴絲嘴的高度差，當(dāng)壓力達(dá)到0.45MPa時，開閘噴絲，并朝噴出的細(xì)絲上均勻地噴灑固含量10%的乳化甲基硅油，使之冷卻，收集纖維。
[0023]測定無機(jī)纖維的平均直徑為20mm，長度為25_35cm，纖維收率為75%。
[0024]實(shí)施例2
取硅含量為80%的建筑垃圾100份(按重量計，后述相同)，加入石灰石6份，烷基酸鎂3份和水30份，攪拌均勻后，利用雙輥型造粒機(jī)，造成粒徑約為3cm的球粒，經(jīng)計量裝置均勻連續(xù)輸入到封閉式熔化爐中，溫度達(dá)到1250°C完全熔融后，維持8分鐘，調(diào)節(jié)壓力熔體液面與噴絲嘴的高度差，當(dāng)壓力達(dá)到0.40MPa時，開閘噴絲，并朝噴出的細(xì)絲上均勻地噴灑固含量16%的乳化羥基硅油，使之冷卻，收集纖維。
[0025]測定無機(jī)纖維的平均直徑為25mm，長度為20_30cm，纖維收率為70%。
[0026]實(shí)施例3
取硅含量為60%的建筑垃圾100份(按重量計，后述相同)，加入白巖石5份，烷基酸鈣4份和水25份，攪拌均勻后，利用雙輥型造粒機(jī)，造成粒徑約為4cm的球粒，經(jīng)計量裝置均勻連續(xù)輸入到封閉式熔化爐中，溫度達(dá)到1200°C完全熔融后，維持10分鐘，調(diào)節(jié)壓力熔體液面與噴絲嘴的高度差，當(dāng)壓力達(dá)到0.60MPa時，開閘噴絲。并朝噴出的細(xì)絲上均勻地噴灑重量百分比濃度為0.5%磷酸水溶液,使之冷卻，收集纖維。
[0027]測定無機(jī)纖維的平均直徑為30_，長度為25_30cm，纖維收率為73%。
[0028]實(shí)施例4
取硅含量為70%的建筑垃圾100份(按重量計，后述相同)，加入二氧化硅2份、石灰石6份，烷基酸鈉2份和水40份，攪拌均勻后，利用雙輥型造粒機(jī)，造成粒徑約為3cm的球粒，經(jīng)計量裝置均勻連續(xù)輸入到封閉式熔化爐中，溫度達(dá)到1300°C完全熔融后，維持8分鐘，調(diào)節(jié)壓力熔體液面與噴絲嘴的高度差，當(dāng)壓力達(dá)到0.40MPa時，開閘噴絲。并朝噴出的細(xì)絲上均勻地噴灑固含量為1.0%的十二烷基苯磺酸水溶液，使之冷卻，收集纖維。
[0029]測定無機(jī)纖維的平均直徑為50mm，長度為30_35cm，纖維收率為80%。
[0030]實(shí)施例5
取硅含量為30%的建筑垃圾100份(按重量計，后述相同)，加入二氧化硅6份，烷基酸鈉I份、烷基酸鈣2份和水35份，攪拌均勻后，利用雙輥型造粒機(jī)，造成粒徑約為5cm的球粒，經(jīng)計量裝置均勻連續(xù)輸入到封閉式熔化爐中，溫度達(dá)到1000°C完全熔融后，維持15分鐘，調(diào)節(jié)壓力熔體液面與噴絲嘴的高度差，當(dāng)壓力達(dá)到0.30MPa時，開閘噴絲。并朝噴出的細(xì)絲上均勻地噴灑固含量10%的水溶性纖維素醚溶液，使之冷卻，收集纖維。
[0031]測定無機(jī)纖維的平均直徑為20mm,長度為15_35cm,纖維收率為65%。
[0032]實(shí)施例6
取硅含量為40%的建筑垃圾100份(按重量計，后述相同)，加入二氧化硅6份，烷基酸鈉4份和水30份，攪拌均勻后，利用雙輥型造粒機(jī)，造成粒徑約為Icm的球粒，經(jīng)計量裝置均勻連續(xù)輸入到封閉式熔化爐中，溫度達(dá)到1400°C完全熔融后，維持6分鐘，調(diào)節(jié)壓力熔體液面與噴絲嘴的高度差，當(dāng)壓力達(dá)到0.30MPa時，開閘噴絲。并朝噴出的細(xì)絲上均勻地噴灑固含量為15%的聚乙烯醇稀水溶液，使之冷卻，收集纖維。
[0033]測定無機(jī)纖維的平均直徑為35_，長度為15-35cm，纖維收率為70%。
[0034]實(shí)施例7
取硅含量為60%的建筑垃圾100份(按重量計，后述相同)，加入二氧化硅8份，烷基酸鈉4份和水40份，攪拌均勻后，利用雙輥型造粒機(jī)，造成粒徑約為Icm的球粒，經(jīng)計量裝置均勻連續(xù)輸入到封閉式熔化爐中，溫度達(dá)到1400°C完全熔融后，維持6分鐘，調(diào)節(jié)壓力熔體液面與噴絲嘴的高度差，當(dāng)壓力達(dá)到0.60MPa時，開閘噴絲。并朝噴出的細(xì)絲上分別均勻地噴灑固含量20%的水性丙烯酸類樹脂稀溶液和重量百分比濃度為2%的乙酸水溶液，使之冷卻，收集纖維。
[0035]測定無機(jī)纖維的平均直徑為30mm,長度為15_30cm,纖維收率為75%。
[0036]實(shí)施例8 取硅含量為60%的建筑垃圾100份(按重量計，后述相同)，加入二氧化硅8份，烷基酸鈉2份和40份水，攪拌均勻后，利用雙輥型造粒機(jī)，造成粒徑約為2cm的球粒，經(jīng)計量裝置均勻連續(xù)輸入到封閉式熔化爐中，溫度達(dá)到1300°C完全熔融后，維持10分鐘，調(diào)節(jié)壓力熔體液面與噴絲嘴的高度差，當(dāng)壓力達(dá)到0.50MPa時，開閘噴絲。并朝噴出的細(xì)絲上分別均勻地噴灑固含量40%的羧基改性硅油和重量百分比濃度為0.5%硫酸水溶液，使之冷卻，收集纖維。
[0037] 測定無機(jī)纖維的平均直徑為40mm，長度為35_45cm，纖維收率為80%。
【權(quán)利要求】
1.一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述方法將建筑垃圾破碎后篩分，根據(jù)測定的硅含量添加必要的助劑和水，經(jīng)攪拌和造粒，在高溫封閉式爐中加熱融化，控制熔體的粘度，在一定條件下，由多孔噴絲板熔融噴出成絲，隨后噴灑必要的表面處理劑，冷卻，獲得無機(jī)纖維。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述建筑垃圾硅含量為30-80%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述助劑為無機(jī)助劑和有機(jī)助劑；所述無機(jī)助劑為二氧化硅、石灰石或白巖石的一種或其混合物；所述有機(jī)助劑為烷基酸鈉、烷基酸鎂、烷基酸鈣中的一種或其混合物；無機(jī)助劑和有機(jī)助劑的總量為建筑垃圾的總重量的2-15%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述的表面處理劑為含硅表面活性劑、酸性水溶液、水溶性聚合物稀溶液中的一種或其混合物；表面處理劑循環(huán)使用； 所述的含硅表面活性劑為乳化甲基硅油、聚醚改性硅油、乳化羥基硅油、羧基改性硅油中的一種；含娃表面活性劑固含量為10-45% ； 所述的酸性水溶液為磷酸水溶液、硫酸水溶液、乙酸水溶液、十二烷基苯磺酸水溶液中的一種；酸性水溶液的重量百分比濃度為0.5-2% ； 所述的水溶性聚合物稀溶液為水溶性纖維素醚溶液、聚乙烯醇稀水溶液、水性丙烯酸類樹脂稀溶液中的一種；水溶性聚合物稀溶液固含量為10-30%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述造粒粒徑為lcm-5cm ;所造的粒子包括球狀、棒狀、無定型狀；可以是干粒、濕粒；并不須干燥，可直接加入熔化爐中在高溫下熔融。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述加熱融化的熔化溫度為800-1500°C。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述成絲條件為，熔體噴絲的壓力為0.30-0.70Mpa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述制得的無機(jī)纖維超細(xì)直徑為0.1-1OOnm,長度為10_50cm。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用建筑垃圾制備無機(jī)纖維的方法，其特征在于，所述表面處理劑可根據(jù)目標(biāo)無機(jī)纖維產(chǎn)物的用途不同，噴灑不同的表面處理劑: 建筑垃圾無機(jī)纖維應(yīng)用于造紙時，優(yōu)選水溶性聚合物稀溶液中的聚乙烯醇稀水溶液作為表面處理劑； 建筑垃圾無機(jī)纖維用應(yīng)用于隔熱保溫節(jié)能建材時，優(yōu)選含硅表面活性劑中的聚醚改性娃油作表面處理劑； 建筑垃圾無機(jī)纖維用應(yīng)用于吸附材料時，優(yōu)選含酸性水溶液中的磷酸水溶液作表面處理劑。
【文檔編號】D01F1/10GK103981594SQ201410202441
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】陳衍華, 游勝勇, 諶開紅, 王爽, 嚴(yán)伯剛, 王云敏, 何國情, 陳桂華 申請人:江西省科學(xué)院應(yīng)用化學(xué)研究所