專利名稱：一種造紙黑液改性污泥石油焦?jié){及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種造紙黑液、剩余污泥、高硫石油焦混合漿體及其制備方法，具體涉及一種造紙黑液改性污泥石油焦?jié){及其制備方法，屬于含碳廢棄物處理及再利用領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不可避免地面臨能源短缺和環(huán)境污染問題，因此開發(fā)出高效地清潔能源利用及廢棄物處理技術(shù)勢在必行。我國2011年造紙及紙制品工業(yè)產(chǎn)生的黑液量31. 8億噸，占全國工業(yè)黑液總排放量的16. 1%。造紙黑液是在造紙工業(yè)的堿法制漿工藝中產(chǎn)生，黑液中含有大量的木質(zhì)素，呈黑褐色，故又稱作黑液。黑液中含有大量的懸浮性固體、有機(jī)污染物和有毒物質(zhì)，直接排放到水體中會造成嚴(yán)重的污染。黑液中大量存在的堿性物質(zhì)會使水體的PH值急劇升高，破壞水體環(huán)境的平衡。國內(nèi)雖然有較成熟的“堿回收”技術(shù)，但是該技術(shù)需要較高的基礎(chǔ)設(shè)施投資，代價(jià)昂貴。

剩余污泥是在污水處理過程中產(chǎn)生的固體廢棄物，具有一定的熱值，其產(chǎn)量約占整個處理水量的O. 3% O. 5%，預(yù)計(jì)到2015年每天需處理的干污泥量將達(dá)到28萬噸。因此剩余污泥的資源化利用是污水處理和壞境保護(hù)的重大研究課題。剩余污泥的水份高、粘度大、流動性差，熱值較低；含有大量的纖維，為絮狀膠體結(jié)構(gòu)，不易脫水，屬于均勻高固多相流體的范疇。剩余污泥的熱處理利用能較大程度地達(dá)到污泥的減量化、無害化、穩(wěn)定化，并且能利用其低位熱值。但是預(yù)干燥處理需要消耗大量的熱量，并且會產(chǎn)生有害氣體、殘?jiān)榷挝廴?，?dǎo)致成本高、能耗高、二次污染難治理等問題。近年來我國煉油廠高硫石油焦的產(chǎn)量越來越大，僅中國石化總公司下屬7家企業(yè)的高硫石油焦產(chǎn)量近年將達(dá)到3. 14Mt/a,石油焦平均硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5. 9%。特別是當(dāng)加工一些國外超重質(zhì)原油時，由于原油硫含量很高，焦化生產(chǎn)的石油焦硫含量可高達(dá)5%以上。高硫石油焦作為燃料在爐內(nèi)使用會加重鍋爐脫硫負(fù)荷或者影響水泥產(chǎn)品質(zhì)量，從而大大限制了高硫石油焦作為燃料的大規(guī)模推廣。因此，高硫石油焦的高效、清潔利用成為能源科學(xué)和技術(shù)領(lǐng)域非常關(guān)注的問題之一。借助成熟的水煤漿氣化技術(shù)，將高硫石油焦氣化生產(chǎn)合成氣(C0+H2)，合成氨、甲醇或制氫等工藝，是高硫石油焦高效、清潔利用的重要途徑之一。但是，由于石油焦成漿的穩(wěn)定性差，氣化反應(yīng)活性低，成為水焦?jié){氣化技術(shù)發(fā)展的桎梏。因此，尋找高效添加劑提高水焦?jié){的穩(wěn)定性和氣化反應(yīng)活性，成為水焦?jié){氣化技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用亟待解決的重要科學(xué)問題。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種高效利用造紙黑液、剩余污泥和高硫石油焦等傳統(tǒng)廢棄資源，同時解決環(huán)境污染問題的造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，同時還提供了一種制備該改性污泥石油焦?jié){的方法。技術(shù)方案本發(fā)明的造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，包括按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)以下各組分58% 67%石油焦，10% 25%污水處理工藝中剩余污泥，17% 23%造紙黑液，其中剩余污泥的含水率在70% 85%。本發(fā)明中，石油焦為用延遲焦化裝置加工重質(zhì)渣油所產(chǎn)生的高硫石油焦，硫含量在5%以上。本發(fā)明中，剩余污泥為造紙廠廢水處理工藝、石化廢水處理工藝或印染廢水處理工藝中產(chǎn)生的污泥。本發(fā)明的制備上述造紙黑液改性污泥石油焦?jié){的方法，包括以下步驟(I)按比例稱量造紙黑液和剩余污泥并混合，利用攪拌器將其均勻攪拌，靜置
O.5h 2h，得到造紙黑液改性污泥漿體；(2)將石油焦先進(jìn)行初破碎，再進(jìn)行細(xì)破碎，使其粒徑在O. 25mm以下；(3)將步驟(I)制備的改性污泥漿體和步驟(2)制備的石油焦加入球磨機(jī)，球磨濕法制漿，球磨O. 5h lh，形成初始黑液改性污泥石油焦?jié){；(4)用60目多孔篩過濾器對步驟(3)的初始黑液改性污泥石油焦?jié){進(jìn)行過濾處理，然后濾渣送回球磨機(jī)繼續(xù)球磨；(5)經(jīng)過濾處理的初始黑液改性污泥石油焦?jié){由螺桿泵輸送到攪拌器充分?jǐn)嚢?，即制備出黑液改性污泥石油焦?jié){。上述制備出的黑液 改性污泥石油焦?jié){，其含固率為64% 70% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))。本發(fā)明制備的黑液改性污泥石油焦?jié){可以作為氣化原料使用，充分利用了造紙黑液中的水分、有機(jī)物、堿性物質(zhì)，污泥的水分、熱值及高活性，石油焦中的高含碳量、高熱值等各組成物質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)。克服了造紙黑液堿回收費(fèi)用昂貴及其排放對生態(tài)環(huán)境的污染等缺點(diǎn)，克服了處理剩余污泥能耗高、二次污染嚴(yán)重以及額外添加分散劑、改性劑帶來的費(fèi)用增加等缺點(diǎn)，克服了高硫石油焦?jié){穩(wěn)定性差、燃盡率及燃燒效率低等缺點(diǎn)。有益效果本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)(I)有效利用了造紙黑液中的水分、木質(zhì)素等有機(jī)物，無需額外添加制漿所需分散劑；(2)有效利用了造紙黑液中的強(qiáng)堿物質(zhì)，無需額外添加污泥改性所需的改性劑；(3)在利用造紙黑液中的堿性物質(zhì)的同時，節(jié)約了堿回收技術(shù)所需的昂貴費(fèi)用，并減少其對生態(tài)環(huán)境的污染；(3)利用改性污泥(呈假塑性)的流變特性，使得改性污泥石油焦?jié){呈現(xiàn)出假塑性流變特性，從而有利于漿體的管道輸送和霧化；(4)利用改性污泥復(fù)雜的膠羽結(jié)構(gòu)，使得改性污泥石油焦?jié){的穩(wěn)定性顯著改善。所制備的黑液改性污泥石油焦?jié){具有較好的流動性與穩(wěn)定性，易于儲存、輸送及霧化，可以作為氣化原料，具有潛在的規(guī)?；I(yè)應(yīng)用前景。本發(fā)明利用造紙黑液中的大量堿性物質(zhì)，對剩余污泥進(jìn)行堿解改性，使污泥胞外聚合物中大分子有機(jī)物破解轉(zhuǎn)化為小分子可溶性物質(zhì)，污泥絮體間隙中和細(xì)胞中的束縛水的釋放，污泥顆粒持水性能的減弱，從而改善剩余污泥和高硫石油焦共成漿性能，提高了污泥石油焦?jié){中所用剩余污泥量。本發(fā)明通過在高硫石油焦中添加改性剩余污泥，使?jié){體成假塑性流體(理想的流型為屈服假塑性)，克服了水焦?jié){為脹塑性流體的缺點(diǎn)。水焦?jié){的穩(wěn)定性差，添加改性剩余污泥可以顯著改善混合漿體的穩(wěn)定性。本發(fā)明所提出的造紙黑液改性污泥與高硫石油焦制備高濃度漿體燃料的方法，能夠顯著改善污泥與石油焦共成漿性，成漿濃度可以提高到64%以上，同時表觀粘度在IOOOmpa. s以下，無需額外添加穩(wěn)定劑和分散劑，長時間放置不會產(chǎn)生硬沉淀，流動性好，易于儲存、輸送與霧化，適合用作燃燒和氣化的混合漿體燃料。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1一種造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，包括按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)以下各組分67%高硫石油焦，10%剩余污泥，23%造紙黑液。制備上述黑液改性污泥石油焦?jié){的方法，其具體步驟如下(I)按比例稱量造紙黑液及剩余污泥并混合，利用攪拌器將其攪拌均勻，靜置2h，制備改性污泥漿體；(2)將塊狀石油焦進(jìn)行一次機(jī)械破碎至粒度2mm ;再進(jìn)行二次機(jī)械破碎，達(dá)到粒度O. 25mm的粉狀；(3)分別稱量步驟(I)制備的改性剩余污泥漿體和步驟(2)制備的石油焦粉，加入球磨機(jī)，球磨濕法制漿，球磨lh，形成初始黑液改性污泥石油焦?jié){；(4)對步驟(3)的 初始黑液改性污泥石油焦?jié){進(jìn)行過濾處理(60目多孔篩過濾器)；濾渣送回球磨機(jī)繼續(xù)球磨；(5)過濾后的初始黑液改性污泥石油焦?jié){由螺桿泵輸送到攪拌罐進(jìn)行充分?jǐn)嚢瑁?6)將攪拌均勻的高濃度黑液改性污泥石油焦?jié){用泵輸送到具有攪拌器的儲漿罐作為漿體燃料，主要用于氣化爐的燃料。對所制得的黑液改性污泥石油焦?jié){質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢測，各質(zhì)量指標(biāo)如下濃度70%±0·2%(質(zhì)量);表觀粘度在980mPa. s以下，流動性良好，可輸送、霧化；衆(zhòng)體中固體顆粒粒徑小于O. 25mm ；實(shí)施例2一種造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，包括以質(zhì)量百分含量計(jì)的以下各組分63%高硫石油焦，17%剩余污泥，20%造紙黑液。制備上述黑液污泥石油焦?jié){的方法，實(shí)施過程同實(shí)施例1。對所制得的黑液污泥石油焦?jié){的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢測，各質(zhì)量指標(biāo)如下濃度67%±0·2%(質(zhì)量);表觀粘度在820mPa. s以下，流動性良好，可輸送、霧化；衆(zhòng)體中固體顆粒粒徑小于O. 25mm ；實(shí)施例3一種造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，包括以質(zhì)量百分含量計(jì)的以下各組分58%高硫石油焦，25%剩余污泥，17%造紙黑液。制備上述黑液污泥石油焦?jié){的方法，實(shí)施過程同實(shí)施例1，造紙黑液是在造紙工業(yè)的堿法制漿工藝中產(chǎn)生，含有大量的有機(jī)物和木質(zhì)素，呈黑褐色，PH值在10 12之間。
對所制得的黑液污泥石油焦?jié){的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行檢測，各質(zhì)量指標(biāo)如下濃度64%±0·2%(質(zhì)量);表觀粘度在650mPa. s以下,流動性良好，可輸送、霧化；漿體中固體顆粒 粒徑小于O. 25mm。
權(quán)利要求
1.一種造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，其特征在于，該污泥石油焦?jié){包括按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)的以下各組分58% 67%石油焦，10% 25%污水處理工藝中剩余污泥，17% 23%造紙黑液，所述剩余污泥的含水率在70% 85%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，其特征在于，所述石油焦為用延遲焦化裝置加工重質(zhì)洛油所產(chǎn)生的高硫石油焦，硫含量在5%以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，其特征在于，所述的剩余污泥為造紙廠廢水處理工藝、石化廢水處理工藝或印染廢水處理工藝中產(chǎn)生的污泥。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的造紙黑液改性污泥石油焦?jié){，其特征在于，所述的造紙黑液為造紙工業(yè)的堿法制漿工藝產(chǎn)生的黑液。
5.一種制備權(quán)利要求1所述的造紙黑液改性污泥石油焦?jié){的方法，其特征在于，包括以下步驟 (O按比例稱量造紙黑液和剩余污泥并混合，利用攪拌器將其均勻攪拌，靜置O. 5h 2h，得到造紙黑液改性污泥漿體； (2)將石油焦先進(jìn)行初破碎，再進(jìn)行細(xì)破碎，使其粒徑在O.25mm以下； (3)將步驟(I)制備的改性污泥漿體和步驟(2)制備的石油焦加入球磨機(jī)，球磨濕法制漿，球磨O. 5 lh，形成初始黑液改性污泥石油焦?jié){； (4)用60目多孔篩過濾器對步驟(3)的初始黑液改性污泥石油焦?jié){進(jìn)行過濾處理，然后濾渣送回球磨機(jī)繼續(xù)球磨； (5)經(jīng)過濾處理的初始黑液改性污泥石油焦?jié){由螺桿泵輸送到攪拌器充分?jǐn)嚢?，即制備出黑液改性污泥石油焦?jié){。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種造紙黑液改性污泥石油焦?jié){及其制備方法，造紙黑液改性污泥石油焦?jié){包括以下按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)各組分58%～67%高硫石油焦，10%～25%剩余污泥，17%～23%造紙黑液。本發(fā)明制備的黑液改性污泥石油焦?jié){利用造紙黑液中有機(jī)物與木質(zhì)素等主要成分，無須另外添加制漿所需分散劑；利用了造紙黑液中的堿性物質(zhì)，對污泥進(jìn)行堿解改性，無需另外添加污泥改性劑；利用了污泥膠羽結(jié)構(gòu)性質(zhì)，無需另外添加制漿所需穩(wěn)定劑；成功利用了造紙黑液和剩余污泥中的水分，無需額外添加水。所制備的黑液污泥石油焦?jié){具有較好的流動性與穩(wěn)定性，易于儲存、輸送及霧化，可以作為氣化原料，具有潛在的規(guī)?；I(yè)應(yīng)用前景。
文檔編號C10L1/32GK103060031SQ20121057643
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月26日
發(fā)明者劉猛, 段鈺鋒, 馬修元, 黃冰冰 申請人:東南大學(xué)