利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法与流程

本发明涉及固体废物处理领域，具体涉及一种利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法。

背景技术：

1、风力发电是重要的低碳发展方式，我国风力发电产业大力发展，对风力发电类材料需求越来越大，其中风电叶片是风电机组材料中最为重要的部件。但是风电机组材料都有服役期限，退役后的风电机组材料面临着资源化再利用等问题。目前常用的风电叶片类型有玻璃纤维风电叶片和碳纤维风电叶片，碳纤维风电叶片主要用于海上风力发电。碳纤维风电叶片是碳纤维与树脂的复合材料，因难以降解等原因导致其后处理较为困难，目前常用的废旧碳纤维风电叶片的回收方式为采用热裂解等方法将其进行回收，但是热裂解反应通常需要在较高温度和压力的条件下进行，回收条件较为苛刻，且无法将废旧碳纤维风电叶片完全进行回收，因此亟需寻找一种可以将废旧碳纤维风电叶片完全实现资源化利用的方法。

2、目前，利用固体废物制备得到的固体燃料通常存在燃烧效率低，热值低等问题，这些缺点大大制约了固体燃料的市场应用。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的废旧碳纤维风电叶片资源化回收困难，且无法全部回收以及目前固体燃料的热值低等问题，提供一种利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，该方法可以实现废旧碳纤维风电叶片的资源化处理，将废旧碳纤维风电叶片用于制备固体燃料，制备得到的固体燃料热值高，燃烧速率快，具备大的工业应用前景。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供一种利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，所述方法包括以下步骤：

3、（1）将废旧碳纤维风电叶片进行预处理得到废旧碳纤维风电叶片碎料；

4、（2）将所述废旧碳纤维风电叶片碎料置于有机物中浸泡，接着固液分离；

5、（3）将步骤（2）中经固液分离得到的固相与含有改性剂的溶液混合进行反应，接着将反应产物与粘结剂混合，然后挤出成型；

6、（4）将步骤（3）得到的物料进行热处理；

7、其中，所述改性剂选自无机酸、氢氧化物或氯化盐；

8、优选地，当所述改性剂为无机酸时，所述含有改性剂的溶液中h+的浓度为0.05-4mol/l；

9、和/或，所述氢氧化物选自naoh、koh和氨水中的一种或两种以上；

10、和/或，所述氯化盐选自nacl、zncl2和mgcl2中的一种或两种以上。

11、优选地，所述有机物选自c1-c4脂肪醇和/或c3-c5脂肪酮。

12、优选地，在步骤（3）中，所述反应的条件包括：温度为110-150℃，时间为2-12h。

13、优选地，步骤（2）中，所述浸泡的条件包括：温度为90-120℃，时间为30-200min；

14、和/或，所述浸泡的液固比为2-15ml:1g。

15、优选地，所述热处理的条件包括：温度为500-600℃，时间为20-150min。

16、优选地，当所述改性剂为无机酸时，所述含有改性剂的溶液中的改性剂的浓度为0.05-4mol/l；

17、和/或，当所述改性剂为氢氧化物时，所述含有改性剂的溶液中的改性剂的质量浓度为1-20%；

18、和/或，当所述改性剂为氯化盐时，所述含有改性剂的溶液中的改性剂的浓度为0.2mol/l-4mol/l。

19、优选地，所述废旧碳纤维风电叶片碎料与所述含有改性剂的溶液的固液比为1g:7-20ml。

20、优选地，所述废旧碳纤维风电叶片碎料的粒径≤80目。

21、优选地，所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚四氟乙烯和聚烯烃中的一种或两种以上；

22、和/或，所述粘结剂与所述废旧碳纤维风电叶片碎料的用量的重量比为5-13:100。

23、优选地，所述废旧碳纤维风电叶片中含有55-85wt%的碳纤维、10-30wt%的树脂和0.5%-15%的芯材。

24、在本发明所述的方法中，首先将废旧碳纤维风电叶片进行预处理，接着将预处理后的碎料在有机溶剂中进行浸泡，将废旧碳纤维风电叶片中的树脂和碳纤维变得更为疏松多孔，然后进一步将浸泡后的物料与改性剂混合进行反应，将废旧碳纤维风电叶片中的碳纤维进行活化，从而将废旧碳纤维风电叶片中的碳纤维和树脂均变为易燃物质，然后再进一步通过热处理将物料变得更为松散，便于制备得到的固体燃料在应用过程中可以更加充分的与氧气接触进行燃烧。本发明所述的方法通过将废旧碳纤维风电叶片用于制备固体燃料，不仅实现了废旧碳纤维风电叶片的资源化利用，将废旧碳纤维风电叶片中的碳纤维和树脂均进行了资源化利用，并且同时制备得到的固体燃料热值高，且燃烧速率快，进一步扩展了固体燃料的应用范围。

技术特征：

1.一种利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，当所述改性剂为无机酸时，所述含有改性剂的溶液中h+的浓度为0.05-4mol/l；

3.根据权利要求1所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，所述有机物选自c1-c4脂肪醇和/或c3-c5脂肪酮。

4.根据权利要求1所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述反应的条件包括：温度为110-150℃，时间为2-12h。

5.根据权利要求1所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述浸泡的条件包括：温度为90-120℃，时间为30-200min；

6.根据权利要求1所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，所述热处理的条件包括：温度为500-600℃，时间为20-150min。

7.根据权利要求1所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，当所述改性剂为无机酸时，所述含有改性剂的溶液中的改性剂的浓度为0.05-4mol/l；

8.根据权利要求7所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，所述废旧碳纤维风电叶片碎料与所述含有改性剂的溶液的固液比为1g:7-20ml。

9.根据权利要求1所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，所述粘结剂选自聚乙烯醇、聚四氟乙烯和聚烯烃中的一种或两种以上；

10.根据权利要求1所述的利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法，其特征在于，所述废旧碳纤维风电叶片中含有55-85wt%的碳纤维、10-30wt%的树脂和0.5%-15%的芯材。

技术总结
本发明涉及固体废物处理领域，公开了一种利用废旧碳纤维风电叶片制备固体燃料的方法。所述方法包括以下步骤：（1）将废旧碳纤维风电叶片进行预处理得到废旧碳纤维风电叶片碎料；（2）将废旧碳纤维风电叶片碎料置于有机溶剂中浸泡，接着固液分离；（3）将得到的固相与含有改性剂的溶液混合进行反应，接着将反应产物与粘结剂混合，然后挤出成型；（4）将步骤（3）得到的物料进行热处理。该方法可以实现废旧碳纤维风电叶片的资源化处理，将废旧碳纤维风电叶片用于制备固体燃料，制备得到的固体燃料热值高，燃烧速率快，具备大的工业应用前景。

技术研发人员：刘向辉,何发泉,侯波,陈鸥,王洪亮,李力,张启玖
受保护的技术使用者：国能龙源环保有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16