一种溶解乙炔瓶用无石棉植物纤维复合填料及其制备方法
阅读说明：本技术 一种溶解乙炔瓶用无石棉植物纤维复合填料及其制备方法 (Asbestos-free plant fiber composite filler for dissolved acetylene cylinder and preparation method thereof ) 是由 朱崇俊 林冠慧 朱孔萌 解守珍 赵凯飞 张运凤 于 2021-09-01 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种溶解乙炔瓶用无石棉植物纤维复合填料及其制备方法,属于气瓶填料技术领域,使用植物纤维,以便于乙炔气瓶填料再弃用之后,其内部其连接作用的纤维能够完全降解,以利于环保,其中填料包括下述物质：生石灰、硅藻土、石英砂、植物纤维、硫酸铝和水石英砂,其中填料各物质的湿料重量为：生石灰7～8wt％、硅藻土12～14wt％、石英砂0.5～2wt％、植物纤维0.5～1wt％、硫酸铝0.5～2wt％,氢氧化钙3～4wt％,水70～72％；其中,所述的生石灰为在1200～1300℃条件下煅烧2～4h制得的生石灰块体。(The invention discloses an asbestos-free plant fiber composite filler for a dissolved acetylene cylinder and a preparation method thereof, belonging to the technical field of gas cylinder fillers, wherein plant fibers are used, so that the fibers with the connecting action in the acetylene cylinder filler can be completely degraded after the acetylene cylinder filler is discarded, and the environment is protected, wherein the filler comprises the following substances: quick lime, diatomaceous earth, quartz sand, vegetable fiber, aluminum sulfate and quartz sand, wherein the filler is prepared from the following substances in percentage by weight: 7-8 wt% of quicklime, 12-14 wt% of diatomite, 0.5-2 wt% of quartz sand, 0.5-1 wt% of plant fiber, 0.5-2 wt% of aluminum sulfate, 3-4 wt% of calcium hydroxide and 70-72 wt% of water; the quick lime is a quick lime block body prepared by calcining for 2-4 hours at 1200-1300 ℃.)
技术领域
本发明属于气瓶填料技术领域，具体涉及一种乙炔气瓶用填料、制备方法及乙炔瓶。
背景技术
乙炔气瓶是一种乙炔气体进行安全存储的容器，其具体包括外壳以及内部的填料，其内部的填料多孔疏松，用于容纳溶剂，溶剂一般为丙酮，进而溶解乙炔气体。
目前的乙炔气瓶普遍使用硅酸钙填料用做多孔填料。现有技术中，硅酸钙填料的成分通常包括生石灰、硅藻土、石英砂、石棉纤维、玻璃纤维、硫酸铝，在将其制作为浆体，然后经固化等步骤制作形成填料，填料通常呈块状，也被称为填料块，调料块中的孔隙用于存储丙酮。按照国标要求，硅酸钙填料孔隙率约为89wt％～92wt％，而体积密度仅为270～310g/L。但从另一方面，硅酸钙填料的高孔隙率特性使得整个固化填料块结构强度不高，这往往会造成气瓶在长期的运输、反复充装使用过程中，由于填料溃散、下沉而影响乙炔瓶的安全运行。传统的硅酸钙填料制备工艺在制造过程中需要向料浆中添加一些石棉纤维，其作用之一在于吸收游离水并起促进悬浮作用，而另一个重要作用就在于起填料结构增强的作用，有助于保持填料块结构的整体性。
发明人发现，现有的乙炔气瓶用填料，为了增加填料的物理性能，尤其是填料的强度，一般会将纤维混杂在填料中，依靠纤维的连接作用增强填料的物理性能。传统工艺中，乙炔气瓶的填料使用的纤维一般为石棉纤维，然而石棉纤维目前被列为一级致癌物，已经被大规模限制使用，因此已经被玻璃纤维代替。目前使用玻璃纤维制作的气瓶，例如公开号为CN101592287B的发明专利，其公开了一种使用玻璃纤维的乙炔气瓶填料。
发明人认为，玻璃纤维作为一种无机物，在乙炔瓶填料被弃用之后，难以分解，更难以回收利用，不利于环保。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种乙炔气瓶用填料、制备方法及乙炔瓶，使用植物纤维，以便于乙炔气瓶填料在弃用之后，其内部起到连接作用的纤维能够完全降解，以利于环保。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明的技术方案提供了一种乙炔气瓶用填料，所述填料包括下述物质：生石灰、硅藻土、石英砂、植物纤维、硫酸铝，其中填料各物质的湿料重量为：生石灰7～8wt％、硅藻土12～14wt％、石英砂0.5～2wt％、植物纤维0.5～1wt％、硫酸铝0.5～2wt％，氢氧化钙3～4wt％，水70～72wt％；其中，所述的生石灰为在1200～1300℃条件下煅烧2～4h制得的生石灰块体。
进一步的，所述的石英砂的细度为3000～6000目，其二氧化硅含量大于等于98.5wt％。
进一步的，所述的硅藻土与石英砂的用量之和为：13wt％～15wt％。
进一步的，所述的植物纤维为束状短切丝，其短切长度为6～7mm，。
第二方面，本发明还提供了一种如第一方面所述的乙炔气瓶用填料的制备方法，包括下述步骤：
1)按比例称取7～8wt％的生石灰、12～14wt％的硅藻土、0.5～2wt％的石英砂、0.5～1wt％的植物纤维、3～4wt％的氢氧化钙、0.5～2wt％的硫酸铝和70～72wt％的水；
2)将12～14wt％的硅藻土与70～72wt％的室温水混合，边搅拌边加入0.5～2wt％的硫酸铝，形成灰浆；
3)在恒定速度的搅拌下，再加入0.5～2wt％石英砂；将原料搅拌至均匀状态，形成二氧化硅料浆；
4)向步骤3)所得到的二氧化硅料浆中投入0.5～1wt％植物纤维，继续以恒定的转速搅拌设定的时间，制成均匀一致的增强填料料浆；
5)向增强填料料浆中加入7～8wt％的石灰、3～4wt％的氢氧化钙，以及水玻璃和凝胶剂，得到混合料浆；
6)将步骤5)所得到的混合料浆在室温下静放设定的时间，获得稳定的料浆；
7)将稳定的料浆填入气瓶中，在真空状态下，使乙炔气瓶保持低频竖直振动，将步骤6)得到的填料料浆注入并使其充满乙炔瓶；
8)将步骤7)中充满料浆的乙炔瓶将填充有搅拌至均匀状态的原料的气瓶送入固化箱，固化完成后打孔，然后置入烘干箱，烘干至恒重。
进一步的，所述的石英砂细度为3000～6000目。
进一步的，所述的硅藻土与石英砂的用量之和为：13wt％～15wt％。
第三方面，本发明还提供了一种乙炔气瓶，包括：
金属瓶体；
填充金属瓶体内部的整块的干料，干料包括基体以及植物纤维，所述基体为以氢氧化钙和二氧化硅混合为主体的多孔块状体，多孔块状体为固体，且多孔块状体的内均布孔隙，植物纤维均布于基体内。
上述本发明的技术方案的有益效果如下：
1)本发明的填料组分中，采用植物纤维，最大程度地实现在一定时间内纤维的降解或无害化处理，满足环保要求。
2)本发明的填料组分中，硅藻土本身即为多孔结构，有利于基体内部形成多孔疏松状结构。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明根据一个或多个实施方式的气瓶剖视示意图。
图中：1、气瓶，2、填料。
为显示各部位位置而夸大了互相间间距或尺寸，示意图仅作示意使用。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。应该指出，以下实施例之间可以任意结合。
首先制备下述实施例中所使用的生石灰
1、采用碳酸钙含量≥97％或氧化钙含量≥54％的石灰石原料；
2、加入占石灰石量0.1～0.3wt％的氯化钠；
3、控制石灰窑预热带的温度控制在850℃左右，煅烧带温度控制在1200℃左右，且停留时间为2～4h，冷却带温度控制在100℃以下。
实施例1：
本发明的一种典型实施方式中，本实施例公开了一种乙炔气瓶用填料的制备方法，步骤包括：量取60kg温水置于消化容器中，加入11kg的硅藻土，边搅拌边加入1kg的硫酸铝，形成灰浆，在恒定速度的搅拌下，再加入1kg细度为6000目石英砂，将原料搅拌至均匀状态，形成二氧化硅料浆；向所得到的二氧化硅料浆中投入1kg植物纤维，继续以恒定的转速搅拌设定的时间，制成均匀一致的增强填料料浆；向增强填料料浆中加入10kg的石灰、2kg的氢氧化钙，以及水玻璃和凝胶剂，高速循环搅拌30分钟，得到混合料浆；所得到的混合料浆在室温下静放设定的时间，获得稳定的料浆；在真空(-0.05MPa)低频振动状态下，将料浆注入气瓶内，加满后将乙炔瓶送入蒸压釜中，在0.4MPa蒸气压下保压5小时，再以0.2MPa/h的速度升压至0.9MPa，在0.9MPa蒸气压下保压20小时。蒸压固化反应结束后出釜，待乙炔瓶冷却至室温后，打好导流孔，送入烘箱，在220℃的条件下烘干3天；烘干至恒重。
本实施例中，生石灰与熟石灰、硅藻土与石英砂之间实际上是构成的基体的主要组成部分，以重量比计算，(生石灰+熟石灰)：(硅藻土+石英砂)＝1:1。
由于本实施例中采用的纤维为植物纤维，例如，采用中国产的竹原纤维，其中木质素含量为10％～12％，除了木质素以外，还含有50％～85％的纤维素，14％～25％的半纤维素，以及微量(<1％)的果胶、蜡质、灰分，
按此工艺制作的填料料浆性能稳定不会出现分层、析水和下沉以直径180mm的气瓶进行实验，经过回归统计，干燥后的检验表明，填料完全充满了气瓶。收缩率小于0.4％，在气瓶径向上的实际收缩长度不超过的气瓶直径的0.5％，且不大于2.2mm，典型的抗压强度为2.2MPa。
实施例2：
本发明的一种典型实施方式中，本实施例公开了一种乙炔气瓶用填料的制备方法，步骤包括：量取120kg温水置于消化容器中，加入22kg的硅藻土，边搅拌边加入2kg的硫酸铝，形成灰浆，在恒定速度的搅拌下，再加入2kg细度为4000目石英砂，将原料搅拌至均匀状态，形成二氧化硅料浆；向所得到的二氧化硅料浆中投入2kg植物纤维，继续以恒定的转速搅拌设定的时间，制成均匀一致的增强填料料浆；向增强填料料浆中加入19kg的石灰、4kg的氢氧化钙，以及水玻璃和凝胶剂，高速循环搅拌30分钟，得到混合料浆；所得到的混合料浆在室温下静放设定的时间，获得稳定的料浆；在真空(-0.05MPa)低频振动状态下，将料浆注入气瓶内，加满后将乙炔瓶送入蒸压釜中，在0.4MPa蒸气压下保压5小时，再以0.2MPa/h的速度升压至0.9MPa，在0.9MPa蒸气压下保压20小时。蒸压固化反应结束后出釜，待乙炔瓶冷却至室温后，打好导流孔，送入烘箱，在220℃的条件下烘干3天；烘干至恒重。
本实施例中，生石灰与熟石灰、硅藻土与石英砂之间实际上是构成的基体的主要组成部分，以重量比计算，(生石灰+熟石灰)：(硅藻土+石英砂)＝1:1。
由于本实施例中采用的纤维为植物纤维，例如甘蔗纤维、棉纤维、椰子纤维。
按此工艺制作的填料料浆性能稳定不会出现分层、析水和下沉以直径180mm的气瓶进行实验，经过回归统计，干燥后的检验表明，填料完全充满了气瓶。收缩率小于0.4％，在气瓶径向上的实际收缩长度不超过的气瓶直径的0.5％，且不大于2.2mm，典型的抗压强度为2.2MPa。
实施例3：
本发明的一种典型实施方式中，本实施例公开了一种乙炔气瓶用填料的制备方法，步骤包括：量取330kg温水置于消化容器中，加入119kg的硅藻土，边搅拌边加入6.5kg的硫酸铝，形成灰浆，在恒定速度的搅拌下，再加入6kg细度为5000目石英砂，将原料搅拌至均匀状态，形成二氧化硅料浆；向所得到的二氧化硅料浆中投入3.8kg植物纤维，继续以恒定的转速搅拌设定的时间，制成均匀一致的增强填料料浆；向增强填料料浆中加入39kg的石灰、21kg的氢氧化钙，以及水玻璃和凝胶剂，高速循环搅拌30分钟，得到混合料浆；所得到的混合料浆在室温下静放设定的时间，获得稳定的料浆；在真空(-0.05MPa)低频振动状态下，将料浆注入气瓶内，加满后将乙炔瓶送入蒸压釜中，在0.4MPa蒸气压下保压5小时，再以0.2MPa/h的速度升压至0.9MPa，在0.9MPa蒸气压下保压20小时。蒸压固化反应结束后出釜，待乙炔瓶冷却至室温后，打好导流孔，送入烘箱，在220℃的条件下烘干3天。
本实施例中，生石灰与熟石灰、硅藻土与石英砂之间实际上是构成的基体的主要组成部分，以重量比计算，(生石灰+熟石灰)：(硅藻土+石英砂)＝1:1。
由于本实施例中采用的纤维为植物纤维，例如甘蔗纤维、棉纤维、椰子纤维。，
按此工艺制作的填料料浆性能稳定不会出现分层、析水和下沉以直径180mm的气瓶进行实验，经过回归统计，干燥后的检验表明，填料完全充满了气瓶。收缩率小于0.4％，在气瓶径向上的实际收缩长度不超过的气瓶直径的0.5％，且不大于2.2mm，典型的抗压强度为2.2MPa。
实施例4
本发明的一种典型实施方式中，本实施例公开了一种乙炔气瓶用填料，所述填料包括下述物质：生石灰、硅藻土、石英砂、植物纤维、硫酸铝和水玻璃，其中填料各物质的湿料重量为：生石灰7～8wt％、硅藻土12～14wt％、石英砂0.5～2wt％、植物纤维0.5～1wt％、硫酸铝0.5～2wt％，氢氧化钙3～4wt％，水70～72％；其中，所述的生石灰为在1200～1300℃条件下煅烧2～4h制得的生石灰块体。
所述的石英砂的细度为3000～6000目，其二氧化硅含量大于等于98.5wt％。所述的硅藻土与石英砂的用量之和为：13wt％～15wt％。所述的植物纤维为束状短切纱，其短切长度为6～7mm。
实施例5
本发明的一种典型实施方式中，本实施例公开了一种乙炔气瓶，乙炔气瓶的包括金属瓶体和填充金属瓶体内部的整块的干料，该金属瓶体通常呈圆筒状，其内部具有用于容纳填料的空腔，且该金属瓶体的顶部逐渐收窄，改金属瓶体的底部最窄处安装有阀门和易熔塞。金属瓶体的空腔内填充的有填料，填料为多孔疏松结构，并且其内的空隙中填充的用于溶解的乙炔气体的丙酮溶剂，丙酮溶剂内充入乙炔气体形成溶液。
本领域技术人员可以理解的是，气瓶顶端打孔并填有活性炭，该孔有助于向气瓶填充溶解的乙炔气体溶液和从分布在多孔的干料内的溶液中释放出乙炔气体。
为了使金属瓶体在竖直放置时稳定，金属瓶体底部还装有地脚环。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。