一種新型污泥水煤漿及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種新型污泥水煤漿及其制備方法。該方法包括如下步驟：（1）將市政污泥和污泥改性劑進行混合得到混合物，向所述混合物中添加水得到混合液；所述混合液的質(zhì)量為所述混合物的質(zhì)量的2倍；（2）將所述混合液輸入至流體激波處理器中進行高壓處理，得到改性污泥；（3）將原料煤破碎至粒徑小于3mm的煤粉；將所述煤粉、所述改性污泥輸送至磨機，并加入分散劑進行研磨，即得到所述污泥水煤漿。本發(fā)明采用堿性造紙黑液對污泥進行改性，等于以廢治廢，充分利用黑液中的堿性物質(zhì)，節(jié)約了作為改性劑的化工原料；另外黑液中的木質(zhì)素可以作為水煤漿添加劑，可以部分或完全替代水煤漿添加劑，從而降低了制漿添加劑成本。
【專利說明】一種新型污泥水煤漿及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種新型污泥水煤漿及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國城市化的快速推進，市政污泥的產(chǎn)生數(shù)量在不斷增長。據(jù)統(tǒng)計，目前每年已經(jīng)達到3000萬噸以上。由于城市工業(yè)園區(qū)的大量存在，生活污水處理廠常常會混入工業(yè)廢水，致使污泥中重金屬含量偏高。目前國內(nèi)對污泥的處理方法以填埋為主，不僅占用土地、污染環(huán)境，而且處置費用高。焚燒減量明顯，是國際上污泥處理的方向之一。但由于污泥水分高達80%左右，自身熱值較低，約6~10MJ/kg，通常不能直接燃燒。將污泥與煤摻混協(xié)同焚燒，從而有效降低污泥處理的投資和處理成本，是國家支持的污泥處理方向之一。
[0003]水煤漿是一種新型煤基流體，具有流動性好、燃燒效率高、節(jié)能環(huán)保等特性，是代油、代煤的理想燃燒和氣化原料。目前我國水煤漿制備與燃燒技術(shù)經(jīng)過30多年的研發(fā)與應(yīng)用，已趨于成熟并進入產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用階段，取得了較好的經(jīng)濟和環(huán)境效益。據(jù)不完全統(tǒng)計，截止2012年底，全國各類制漿廠的設(shè)計生產(chǎn)能力已超過8000萬噸/年，其中燃料用漿3000萬噸/年，氣化用漿5000萬噸/年，水煤漿廠數(shù)量和總生產(chǎn)能力均居世界第一位。水煤漿主要在電力、石油石化、冶金、建材、包裝等行業(yè)的發(fā)電鍋爐、熱電聯(lián)供鍋爐、工業(yè)鍋爐、采暖鍋爐和陶瓷熱風(fēng)爐等窯爐上作為燃料以及在化工廠氣化爐上作為造氣原料。
[0004]利用水煤漿具有流動性、可罐裝密閉儲存、能清潔燃燒的優(yōu)點，將污泥進行改性處理后與煤混合制成污泥水煤漿作為鍋爐燃料并清潔燃燒，不僅使污泥得到了減量化、無害化，而且充分利用了污泥所含的熱值和水，節(jié)約了制漿用煤和水資源，是污泥資源化利用的好方法。
[0005]近年來，利用污泥制`備水煤漿的研究開展的不少，但存在污泥添加量少、制漿成本高的問題。如中國專利文獻CN1908134A公開了“一種城市污泥資源化處理利用方法”，其制備的污泥水煤漿存在添加量少(不超過10%)、分散劑和穩(wěn)定劑用量多等問題。中國專利文獻CN1594514A公開了“污泥水煤漿及其制作工藝”，存在制備工藝需要成品水煤漿以及污泥煤漿濃度過低的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的是提供一種新型污泥水煤漿及其制備方法，本發(fā)明的方法中，市政污泥添加量較多、添加劑添加量少，制備得到的水煤漿濃度較高、適合于燃燒及作為氣化原料。
[0007]本發(fā)明所提供的一種污泥水煤漿的制備方法，包括如下步驟:
[0008](I)將市政污泥和污泥改性劑進行混合得到混合物，向所述混合物中添加水得到混合液；所述混合液的質(zhì)量為所述混合物的質(zhì)量的2倍；
[0009](2)將所述混合液輸入至流體激波處理器中進行高壓處理，得到改性污泥；
[0010](3)將原料煤破碎成粒徑小于3mm的煤粉；將所述煤粉和所述改性污泥輸送至磨機，并加入分散劑進行研磨，即得到所述污泥水煤漿。
[0011]上述的制備方法中，步驟(1)中，所述污泥改性劑為堿性造紙黑液、氫氧化鈉、氫氧化鈣、過氧化氫和多聚磷酸鈉中至少一種；
[0012]所述市政污泥與所述污泥改性劑的質(zhì)量比可為7~10:0.1~3，具體可為7:3或10:0.11。
[0013]上述的制備方法中，步驟(2)中，所述高壓處理的壓力可為40~80MPa，具體可為40 ~50MPa、40MPa 或 50MPa。
[0014]上述的制備方法中，步驟(3)中，所述原料煤可為無煙煤、煙煤或褐煤等煤種。上述的制備方法中，步驟(3)中，所述煤粉與所述改性污泥的質(zhì)量比可為6~9:1~4，具體可為 3.7:2 或 6.8:4。
[0015]上述的制備方法中，步驟(3)中，所述分散劑可為萘磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和腐植酸鹽中至少一種；
[0016]所述分散劑的加入量可為所述煤粉中干煤質(zhì)量的0.01%~1.0%，具體可為0.3%~
0.5%、0.3% 或 0.5%o
[0017]上述的制備方法中，所述方法還包括對所述污泥水煤漿進行過濾、剪切和熟化的步驟。
[0018]上述的制備方法中，所述流體激波處理器可選擇為均質(zhì)機。
[0019]本發(fā)明還提供了由上述方法制備得到的污泥水煤漿。所述水煤漿的濃度可以達到60%以上，其中小于75 ii m的煤粒占干煤中質(zhì)量的35%~75%，既可作為鍋爐燃料使用也可作為氣化原料使用。
[0020]本發(fā)明具有如下優(yōu)點:
[0021](I)采用堿性造紙黑液對污泥進行改性，等于以廢治廢，充分利用黑液中的堿性物質(zhì)，節(jié)約了作為改性劑的化工原料；另外黑液中的木質(zhì)素可以作為水煤漿添加劑，可以部分或完全替代水煤漿添加劑，從而降低了制漿添加劑成本。
[0022](2)污泥經(jīng)流體激波改性后，其中的聚丙烯酰胺得到了降解，釋放了部分自由水，從而使污泥煤漿濃度與不經(jīng)流體激波改性工藝相比至少提高2%以上，解決了污泥在煤漿中添加量少或者濃度過低的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為本發(fā)明制備污泥水煤漿的工藝流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0025]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0026]實施例1、制備污泥水煤漿
[0027]制備流程圖如圖1所示。
[0028]本實施例所用原料如下:
[0029]制漿原料煤為煙煤，其全水含量為6% ;所用污泥為深圳某污水處理廠的污泥，其水分含量為70% ;改性劑為河南某造紙廠排出的黑液，添加劑為木質(zhì)素磺酸鈉。制漿具體過程如下:
[0030](I)將污泥與黑液按照質(zhì)量比為I:3的比例送入污泥攪拌罐中得到混合物，并添加混合物一倍的水量，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度對混合物攪拌10分鐘，使污泥與改性劑充分混合得到混合液。
[0031](2)將步驟(1)的混合液送入均質(zhì)機中，以40MPa的壓力對混合物進行改性，得到粘度低、流動性好的改性污泥。
[0032](3)將粒徑小于50mm的原料煤送入破碎機中破碎成粒徑小于3mm的煤粉。
[0033](4)將步驟(2)得到的改性污泥與步驟(3)得到的煤粉以35:65的質(zhì)量比進行磨礦制漿，在制漿同時加入干煤質(zhì)量的0.5%的分散劑，待煤漿粒度< 2mm、其中< 75 y m粒度占70%時，將煤漿依次送入過濾、剪切、均質(zhì)熟化等環(huán)節(jié)，即為成品水煤漿。
[0034]本實施例制備的水煤漿濃度達到65.3%，煤漿穩(wěn)定性30天左右，流變性和流動性均很好，滿足煤漿在鍋爐中燃燒的要求，燃燒效率達98%以上。
[0035]由于造紙黑液中含有的木質(zhì)素具有分散作用，污泥中的聚丙烯酰胺具有穩(wěn)定作用，因此本工藝制備的煤漿節(jié)約了部分分散劑和穩(wěn)定劑。
[0036]實施例2、制備污泥水煤漿
[0037]制備流程圖如圖1所示。
[0038]本實施例所用原料如下:
[0039]制漿原料煤為無煙煤，其全水含量為10.5% ;所用污泥為河北某污水處理廠的污泥，其水分含量為80% ;改性劑`為氫氧化鈉和雙氧水，添加劑為改性木質(zhì)素磺酸鈉。制漿具體過程如下:
[0040](I)將污泥、氫氧化鈉、雙氧水以100:1:0.1的質(zhì)量比送入污泥攪拌罐中得到混合物，并添加混合物一倍的水量，以1000轉(zhuǎn)/分鐘的攪拌速度對混合物攪拌10分鐘，使污泥與改性劑充分混合得到混合液。
[0041](2)將步驟(1)的混合液送入均質(zhì)機中，以50MPa的壓力對混合物進行改性，得到粘度低、流動性好的改性污泥。
[0042](3)將粒徑小于50mm的原料煤送入破碎機中破碎成粒徑小于6mm的煤粉。
[0043](4)將步驟(2)得到的改性污泥與步驟(3)得到的煤粉以37:63的質(zhì)量比進行磨礦制漿，在制漿同時加入干煤質(zhì)量的0.3%的分散劑，待煤漿粒度< 2mm、其中< 75 y m粒度占50%時，將煤漿依次送入過濾、剪切、均質(zhì)熟化等環(huán)節(jié)，即為成品水煤漿。
[0044]本實施例制備的水煤漿濃度達到60.5% (高于采用常規(guī)制漿工藝制備的普通煤漿濃度)，煤漿穩(wěn)定性30天左右，流變性和流動性均很好，滿足煤漿作為氣化原料的要求，碳轉(zhuǎn)化率達98%以上。
【權(quán)利要求】
1.一種污泥水煤漿的制備方法，包括如下步驟: (1)將市政污泥和污泥改性劑進行混合得到混合物，向所述混合物中添加水得到混合液；所述混合液的質(zhì)量為所述混合物的質(zhì)量的2倍； (2)將所述混合液輸入至流體激波處理器中進行高壓處理，得到改性污泥； (3)將原料煤破碎至粒徑小于3_的煤粉；將所述煤粉、所述改性污泥輸送至磨機，并加入分散劑進行研磨，即得到所述污泥水煤漿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于:步驟(1)中，所述污泥改性劑為堿性造紙黑液、氫氧化鈉、氫氧化鈣、過氧化氫和多聚磷酸鈉中至少一種； 所述市政污泥與所述污泥改性劑的質(zhì)量比為7~10:0.1~3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于:步驟(2)中，所述高壓處理的壓力為40~8OMPa。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，所述原料煤為無煙煤、煙煤或褐煤。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，所述煤粉與所述改性污泥的質(zhì)量比為6~9:1~4。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項所述的制備方法，其特征在于:步驟(3)中，所述分散劑為萘磺酸鹽、木質(zhì)素磺酸鹽和腐植酸鹽中至少一種； 所述分散劑的加入量為所述煤 粉中干煤質(zhì)量的0.0%~1.0%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的制備方法，其特征在于:所述方法還包括對所述污泥水煤漿進行過濾、剪切和熟化的步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述方法制備的污泥水煤漿。
【文檔編號】C10L1/32GK103497791SQ201310429984
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2013年9月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月18日
【發(fā)明者】何國鋒, 段清兵, 王國房, 張勝局, 孫海勇, 趙力明, 郭志新, 李發(fā)林, 賈傳凱, 梁興, 王燕芳, 蔡洪濤, 顏淑娟, 劉燁偉, 莫日根, 溫泉, 蘇鑫, 徐明磊, 杜麗偉, 張桂玲 申請人:煤炭科學(xué)研究總院