CN115447028B - 一种富集废弃风电叶片中玻璃纤维的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及退役风电叶片回收领域，公开了一种富集废弃风电叶片中玻璃纤维的方法。该方法包括：（1）将废弃风电叶片进行粉碎，得到粉碎物料，然后进行筛分，并收集粒度为20‑200目的粉碎物料；（2）将收集得到的粒度为20‑200目的粉碎物料与水混合，然后在40‑80℃下搅拌2‑16h，然后过140目筛，得到筛上物A；（3）将筛上物A与有机溶剂混合，然后在40‑80℃下搅拌2‑8h，然后过80目筛，得到筛上物B；（4）将筛上物B与乙醇混合，所述乙醇与所述筛上物B的液固比为30‑50mL/g，然后在50‑80℃下搅拌2‑7h，接着过滤，将过滤得到的固体在60‑150℃下烘干2‑24h。本发明的方法可以充分利用废弃风电叶片中的玻璃纤维，通过简单快捷的手段将风电叶片中的玻璃纤维富集，有利于其后续回收利用。
Description
技术领域
本发明涉及退役风电叶片回收领域，具体涉及一种富集废弃风电叶片中玻璃纤维的方法。
背景技术
风力发电是我国低碳发展的重要途径，目前风力发电在我国甚至全球的发电比例逐年增加。风力发电过程的主要零部件是风电叶片，风电叶片在发电成本中占比较大。
目前风电叶片的主要材料为纤维与树脂形成的复合材料，纤维又以玻璃纤维为主。早期的风电叶片均以玻璃纤维为主，玻璃纤维质量占比通常可以达到60%，但是有大量树脂的胶合存在，对后续的纤维利用极为不利。与此同时，完全的树脂和纤维分离工艺成本较大，流程较长，很难完全应用。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的废弃风电叶片中的玻璃纤维难以分离的问题，提供一种收集废弃风电叶片中玻璃纤维的方法，本方法通过将纤维进一步富集，提高产品玻纤含量，适当降低树脂含量可以极大的提升产物的应有领域和使用范围，达到了低成本的资源化目的。
为了实现上述目的，本发明提供一种富集废弃风电叶片中玻璃纤维的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）将废弃风电叶片进行粉碎，得到粉碎物料，并控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为10-30重量%，粒度为20-200目的占比≥20重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料；
（2）将收集得到的粒度为20-200目的粉碎物料与水混合，然后在40-80℃下搅拌2-16h，然后过140目筛，得到筛上物A；
（3）将筛上物A与有机溶剂混合，然后在40-80℃下搅拌2-8h，然后过80目筛，得到筛上物B；
（4）将筛上物B与乙醇混合，所述乙醇与所述筛上物B的液固比为30-50mL/g，然后在50-80℃下搅拌2-7h，接着过滤，将过滤得到的固体在60-150℃下烘干2-24h。
优选地，在步骤（1）中，控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为15-25重量%。
优选地，在步骤（2）中，所述水与所述粒度为20-200目的粉碎物料的液固比为20-60mL/g。
优选地，在步骤（2）中，所述搅拌的温度为50-70℃。
优选地，在步骤（2）中，所述搅拌的时间为5-12h。
优选地，在步骤（3）中，所述有机溶剂与所述筛上物A的液固比为10-60mL/g。
优选地，在步骤（3）中，所述有机溶剂与所述筛上物A的液固比为20-40mL/g。
优选地，在步骤（3）中，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、乙酸甲酯和乙酸乙酯中的一种或者两种以上。
优选地，在步骤（3）中，所述搅拌的温度为60-80℃。
优选地，在步骤（4）中，所述烘干的温度为80-105℃，所述烘干的时间为4-16h。
本发明的方法可以充分利用废弃风电叶片中的玻璃纤维，通过简单快捷的手段将风电叶片中的玻璃纤维富集，通过粉碎与搅拌相结合，回收玻璃纤维富集度较高的材料，从而有利于其后续回收利用。该工艺能耗较低且环保可行。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明提供一种富集废弃风电叶片中玻璃纤维的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）将废弃风电叶片进行粉碎，得到粉碎物料，并控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为10-30重量%，粒度为20-200目的占比≥20重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料；
（2）将收集得到的粒度为20-200目的粉碎物料与水混合，然后在40-80℃下搅拌2-16h，然后过140目筛，得到筛上物A；
（3）将筛上物A与有机溶剂混合，然后在40-80℃下搅拌2-8h，然后过80目筛，得到筛上物B；
（4）将筛上物B与乙醇混合，所述乙醇与所述筛上物B的液固比为30-50mL/g，然后在50-80℃下搅拌2-7h，接着过滤，将过滤得到的固体在60-150℃下烘干2-24h。
在本发明中，所述废弃风电叶片来源为风电厂退役或者意外导致不能使用的叶片，叶片构成主要为玻璃纤维组成的热固性复合材料（其余物质含量极少，可以忽略不计，且性质与主要成分差别不大），废弃风电叶片中玻璃纤维含量为50-85重量%，树脂含量为15-50重量%。
在步骤（1）中，需要同时控制粉碎物料中，粒度＞20目的占比为10-30重量%以及粒度为20-200目的占比≥20重量%。
在优选情况下，在步骤（1）中，控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为15-25重量%。在具体的实施方式中，在步骤（1）中，粉碎物料中粒度＞20目的占比可以为15重量%、16重量%、17重量%、18重量%、19重量%、20重量%、21重量%、22重量%、23重量%、24重量%或25重量%。
在本发明步骤（2）中，所述水与所述粒度为20-200目的粉碎物料的液固比为20-60mL/g，优选为30-60mL/g，具体可以为30mL/g、35mL/g、40mL/g、45mL/g、50mL/g、55mL/g或60mL/g。
在优选情况下，在步骤（2）中，所述搅拌的温度为50-70℃。在具体的实施方式中，在步骤（2）中，所述搅拌的温度可以为50℃、55℃、60℃、65℃或70℃。
在优选情况下，在步骤（2）中，所述搅拌的时间为5-12h。在具体的实施方式中，在步骤（2）中，所述搅拌的时间可以为5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h或12h。
在本发明步骤（3）中，所述有机溶剂与所述筛上物A的液固比为10-60mL/g，优选为20-40mL/g，具体可以为20mL/g、25mL/g、30mL/g、35mL/g或40mL/g。
优选地，在步骤（3）中，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、乙酸甲酯和乙酸乙酯中的一种或者两种以上。
进一步优选地，在步骤（3）中，所述搅拌的温度为60-80℃。具体可以为60℃、65℃、70℃、75℃或80℃。
在具体的实施方式中，在步骤（3）中，所述搅拌的时间可以为2h、3h、4h、5h、6h、7h或8h。
在本发明步骤（3）中，为了避免后续有机组分和粉碎料中出现聚合团聚等现象，因此在优选情况下，在搅拌完成后不用等到冷却到室温，而是在搅拌结束后立即直接过80目筛。
在具体的实施方式中，在步骤（4）中，所述乙醇与所述筛上物B的液固比可以为30mL/g、35mL/g、40mL/g、45mL/g或50mL/g。
在具体的实施方式中，在步骤（4）中，所述搅拌的温度可以为50℃、55℃、60℃、65℃、70℃、75℃或80℃，所述搅拌的时间可以为2h、3h、4h、5h、6h或7h。
进一步优选地，步骤（4）中，所述烘干的温度为80-105℃，所述烘干的时间为4-16h。具体地，所述烘干的温度可以为80℃、85℃、90℃、95℃、100℃或105℃，所述烘干的时间可以为4h、7h、10h、13h或16h。
发明人经过大量实验研究以及充分考虑玻璃纤维和树脂在破碎阶段被破碎程度的差异性，并充分考虑到纤维和树脂在溶液中的团聚差异性，通过探索得到上述工艺条件。
本发明的方法可以充分利用废弃风电叶片中的玻璃纤维，通过简单快捷的手段将风电叶片中的玻璃纤维富集，通过整体粉碎与搅拌相结合，回收玻璃纤维富集度较高的材料，能从而有利于其后续回收利用。该工艺能耗较低且环保可行。
本方法通过将纤维进一步富集，提高产品玻璃纤维含量，适当降低树脂含量可以极大的提升产物的应有领域和使用范围，达到了低成本的资源化目的。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明所述的方法不仅限于此。
以下实施例和对比例中所用的废弃风电叶片来自于国内某风力发电厂，其中玻璃纤维以及树脂的含量见表1。
实施例1
（1）将废弃风电叶片进行整体粉碎，得到粉碎物料，并控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为21.3重量%，粒度为20-200目的占比为35.47重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料；
（2）将收集得到的粒度为20-200目的粉碎物料与水混合（水与粒度为20-200目的粉碎物料的液固比为40mL/g），然后在50℃下搅拌8h，然后过140目筛，得到筛上物A；
（3）将筛上物A与甲醇混合（甲醇与筛上物A的液固比为30mL/g），然后在60℃下搅拌4h，然后立即趁热直接过80目筛，得到筛上物B；
（4）将筛上物B与乙醇混合，乙醇与筛上物B的液固比为40mL/g，然后在60℃下搅拌5h，接着过滤，将过滤得到的固体在80℃下烘干12h。
实施例2
（1）将废弃风电叶片进行整体粉碎，得到粉碎物料，并控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为18.9重量%，粒度为20-200目的占比为31.66重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料；
（2）将收集得到的粒度为20-200目的粉碎物料与水混合（水与粒度为20-200目的粉碎物料的液固比为40mL/g），然后在60℃下搅拌8h，然后过140目筛，得到筛上物A；
（3）将筛上物A与乙二醇混合（乙二醇与筛上物A的液固比为30mL/g），然后在70℃下搅拌4h，然后立即趁热直接过80目筛，得到筛上物B；
（4）将筛上物B与乙醇混合，乙醇与筛上物B的液固比为40mL/g，然后在70℃下搅拌6h，接着过滤，将过滤得到的固体在80℃下烘干10h。
实施例3
（1）将废弃风电叶片进行整体粉碎，得到粉碎物料，并控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为15.6重量%，粒度为20-200目的占比为36.76重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料；
（2）将收集得到的粒度为20-200目的粉碎物料与水混合（水与粒度为20-200目的粉碎料的液固比为30mL/g），然后在60℃下搅拌8h，然后过140目筛，得到筛上物A；
（3）将筛上物A与乙酸乙酯混合（乙酸乙酯与所述筛上物A的液固比为20mL/g），然后在70℃下搅拌4h，然后立即趁热直接过80目筛，得到筛上物B，
（4）将筛上物B与乙醇混合，乙醇与筛上物B的液固比为35mL/g，然后在80℃下搅拌6h，接着过滤，将过滤得到的固体在80℃下烘干8h。
实施例4
（1）将废弃风电叶片进行整体粉碎，得到粉碎物料，并控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为22.4重量%，粒度为20-200目的占比为34.33重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料；
（2）将收集得到的粒度为20-200目的粉碎物料与水混合（水与粒度为20-200目的粉碎料的液固比为50mL/g），然后在65℃下搅拌8h，然后过140目筛，得到筛上物A；
（3）将筛上物A与乙二醇混合（乙二醇与所述筛上物A的液固比为40mL/g），然后在60℃下搅拌6h，然后立即趁热直接过80目筛，得到筛上物B；
（4）将筛上物B与乙醇混合，乙醇与筛上物B的液固比为40mL/g，然后在70℃下搅拌5h，接着过滤，将过滤得到的固体在100℃下烘干4h。
对比例1
按照实施例1的方法进行实施，与之不同的是，在步骤（1）中，控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为2.48重量%，粒度为20-200目的占比为41.22重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料。
对比例2
按照实施例1的方法进行实施，与之不同的是，在步骤（1）中，控制粉碎后的物料中粒度＞20目的占比为43.86重量%，粒度为20-200目的占比为22.43重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料。
对比例3
（1）将废弃风电叶片进行整体粉碎，得到粉碎物料，并控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为21.3重量%，粒度为20-200目的占比为26.26重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料；
（2）将收集得到的粒度为20-200目的粉碎物料与水混合（水与粒度为20-200目的粉碎物料的液固比为40mL/g），然后在50℃下搅拌8h，然后过140目筛，得到筛上物A，将筛上物A直接在80℃下烘干12h。
测试例1
分别检测实施例1-4和对比例1-3中得到的产品中玻璃纤维的含量
玻璃纤维的含量的检测方法为：准确称量样品重量M1，在600焙烧3h后，称量重量M2，玻璃纤维的含量为R=M2/M1*100%。
结果如表1所示。
表1
通过表1的结果可以看出，通过本方法快速富集后，得到的产品中玻璃纤维含量已经在85%以上，含量很高，可以直接用于建材等领域的使用。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种富集废弃风电叶片中玻璃纤维的方法，其特征在于，所述方法的步骤如下：
（1）将废弃风电叶片进行粉碎，得到粉碎物料，并控制粉碎物料中粒度＞20目的占比为15-25重量%，粒度为20-200目的占比≥20重量%，然后进行筛分，并收集粒度为20-200目的粉碎物料；
（2）将收集得到的粒度为20-200目的粉碎物料与水混合，然后在40-80℃下搅拌2-16h，然后过140目筛，得到筛上物A；
（3）将筛上物A与有机溶剂混合，然后在40-80℃下搅拌2-8h，然后过80目筛，得到筛上物B；
（4）将筛上物B与乙醇混合，所述乙醇与所述筛上物B的液固比为30-50mL/g，然后在50-80℃下搅拌2-7h，接着过滤，将过滤得到的固体在60-150℃下烘干2-24h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述水与所述粒度为20-200目的粉碎物料的液固比为20-60mL/g。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述搅拌的温度为50-70℃。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述搅拌的时间为5-12h。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述有机溶剂与所述筛上物A的液固比为10-60mL/g。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述有机溶剂与所述筛上物A的液固比为20-40mL/g。
7.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述有机溶剂选自甲醇、乙醇、乙二醇、聚乙二醇、丙三醇、乙酸甲酯和乙酸乙酯中的一种或者两种以上。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（3）中，所述搅拌的温度为60-80℃。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（4）中，所述烘干的温度为80-105℃，所述烘干的时间为4-16h。
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