專利名稱：一種造紙黑液改性污泥石油焦漿及其制備方法
技術領域：
本發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漿及其制備方法，屬于含碳廢棄物處理及再利用領域。
背景技術：
隨著我國經濟的快速發展，不可避免地面臨能源短缺和環境污染問題，因此開發出高效地清潔能源利用及廢棄物處理技術勢在必行。我國2011年造紙及紙制品工業產生的黑液量31. 8億噸，占全國工業黑液總排放量的16. 1%。造紙黑液是在造紙工業的堿法制漿工藝中產生，黑液中含有大量的木質素，呈黑褐色，故又稱作黑液。黑液中含有大量的懸浮性固體、有機污染物和有毒物質，直接排放到水體中會造成嚴重的污染。黑液中大量存在的堿性物質會使水體的PH值急劇升高，破壞水體環境的平衡。國內雖然有較成熟的“堿回收”技術，但是該技術需要較高的基礎設施投資，代價昂貴。

剩余污泥是在污水處理過程中產生的固體廢棄物，具有一定的熱值，其產量約占整個處理水量的O. 3% O. 5%，預計到2015年每天需處理的干污泥量將達到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，為絮狀膠體結構，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到污泥的減量化、無害化、穩定化，并且能利用其低位熱值。但是預干燥處理需要消耗大量的熱量，并且會產生有害氣體、殘渣等二次污染，導致成本高、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量越來越大，僅中國石化總公司下屬7家企業的高硫石油焦產量近年將達到3. 14Mt/a,石油焦平均硫質量分數為5. 9%。特別是當加工一些國外超重質原油時，由于原油硫含量很高，焦化生產的石油焦硫含量可高達5%以上。高硫石油焦作為燃料在爐內使用會加重鍋爐脫硫負荷或者影響水泥產品質量，從而大大限制了高硫石油焦作為燃料的大規模推廣。因此，高硫石油焦的高效、清潔利用成為能源科學和技術領域非常關注的問題之一。借助成熟的水煤漿氣化技術，將高硫石油焦氣化生產合成氣(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定性差，氣化反應活性低，成為水焦漿氣化技術發展的桎梏。因此，尋找高效添加劑提高水焦漿的穩定性和氣化反應活性，成為水焦漿氣化技術規模化應用亟待解決的重要科學問題。

發明內容
技術問題針對現有技術中存在的不足，本發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廢棄資源，同時解決環境污染問題的造紙黑液改性污泥石油焦漿，同時還提供了一種制備該改性污泥石油焦漿的方法。技術方案本發明的造紙黑液改性污泥石油焦漿，包括按質量分數計以下各組分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%。本發明中，石油焦為用延遲焦化裝置加工重質渣油所產生的高硫石油焦，硫含量在5%以上。本發明中，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生的污泥。本發明的制備上述造紙黑液改性污泥石油焦漿的方法，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)將石油焦先進行初破碎，再進行細破碎，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，球磨濕法制漿，球磨O. 5h lh，形成初始黑液改性污泥石油焦漿；(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漿進行過濾處理，然后濾渣送回球磨機繼續球磨；(5)經過濾處理的初始黑液改性污泥石油焦漿由螺桿泵輸送到攪拌器充分攪拌，即制備出黑液改性污泥石油焦漿。上述制備出的黑液 改性污泥石油焦漿，其含固率為64% 70% (質量分數)。本發明制備的黑液改性污泥石油焦漿可以作為氣化原料使用，充分利用了造紙黑液中的水分、有機物、堿性物質，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的優點。克服了造紙黑液堿回收費用昂貴及其排放對生態環境的污染等缺點，克服了處理剩余污泥能耗高、二次污染嚴重以及額外添加分散劑、改性劑帶來的費用增加等缺點，克服了高硫石油焦漿穩定性差、燃盡率及燃燒效率低等缺點。有益效果本發明與現有技術相比，具有以下優點(I)有效利用了造紙黑液中的水分、木質素等有機物，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堿物質，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的同時，節約了堿回收技術所需的昂貴費用，并減少其對生態環境的污染；(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漿呈現出假塑性流變特性，從而有利于漿體的管道輸送和霧化；(4)利用改性污泥復雜的膠羽結構，使得改性污泥石油焦漿的穩定性顯著改善。所制備的黑液改性污泥石油焦漿具有較好的流動性與穩定性，易于儲存、輸送及霧化，可以作為氣化原料，具有潛在的規模化工業應用前景。本發明利用造紙黑液中的大量堿性物質，對剩余污泥進行堿解改性，使污泥胞外聚合物中大分子有機物破解轉化為小分子可溶性物質，污泥絮體間隙中和細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，提高了污泥石油焦漿中所用剩余污泥量。本發明通過在高硫石油焦中添加改性剩余污泥，使漿體成假塑性流體(理想的流型為屈服假塑性)，克服了水焦漿為脹塑性流體的缺點。水焦漿的穩定性差，添加改性剩余污泥可以顯著改善混合漿體的穩定性。本發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，無需額外添加穩定劑和分散劑，長時間放置不會產生硬沉淀，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。
具體實施例方式實施例1一種造紙黑液改性污泥石油焦漿，包括按質量分數計以下各組分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漿的方法，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)將塊狀石油焦進行一次機械破碎至粒度2mm ;再進行二次機械破碎，達到粒度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，球磨濕法制漿，球磨lh，形成初始黑液改性污泥石油焦漿；(4)對步驟(3)的 初始黑液改性污泥石油焦漿進行過濾處理(60目多孔篩過濾器)；濾渣送回球磨機繼續球磨；(5)過濾后的初始黑液改性污泥石油焦漿由螺桿泵輸送到攪拌罐進行充分攪拌；(6)將攪拌均勻的高濃度黑液改性污泥石油焦漿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漿質量指標進行檢測，各質量指標如下濃度70%±0·2%(質量);表觀粘度在980mPa. s以下，流動性良好，可輸送、霧化；衆體中固體顆粒粒徑小于O. 25mm ；實施例2一種造紙黑液改性污泥石油焦漿，包括以質量百分含量計的以下各組分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漿的方法，實施過程同實施例1。對所制得的黑液污泥石油焦漿的質量指標進行檢測，各質量指標如下濃度67%±0·2%(質量);表觀粘度在820mPa. s以下，流動性良好，可輸送、霧化；衆體中固體顆粒粒徑小于O. 25mm ；實施例3一種造紙黑液改性污泥石油焦漿，包括以質量百分含量計的以下各組分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漿的方法，實施過程同實施例1，造紙黑液是在造紙工業的堿法制漿工藝中產生，含有大量的有機物和木質素，呈黑褐色，PH值在10 12之間。
對所制得的黑液污泥石油焦漿的質量指標進行檢測，各質量指標如下濃度64%±0·2%(質量);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。
權利要求
1.一種造紙黑液改性污泥石油焦漿，其特征在于，該污泥石油焦漿包括按質量百分數計的以下各組分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.根據權利要求1所述的造紙黑液改性污泥石油焦漿，其特征在于，所述石油焦為用延遲焦化裝置加工重質洛油所產生的高硫石油焦，硫含量在5%以上。
3.根據權利要求1所述的造紙黑液改性污泥石油焦漿，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生的污泥。
4.根據權利要求1所述的造紙黑液改性污泥石油焦漿，其特征在于，所述的造紙黑液為造紙工業的堿法制漿工藝產生的黑液。
5.一種制備權利要求1所述的造紙黑液改性污泥石油焦漿的方法，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)將石油焦先進行初破碎，再進行細破碎，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，球磨濕法制漿，球磨O. 5 lh，形成初始黑液改性污泥石油焦漿； (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漿進行過濾處理，然后濾渣送回球磨機繼續球磨； (5)經過濾處理的初始黑液改性污泥石油焦漿由螺桿泵輸送到攪拌器充分攪拌，即制備出黑液改性污泥石油焦漿。
全文摘要
本發明公開了一種造紙黑液改性污泥石油焦漿及其制備方法，造紙黑液改性污泥石油焦漿包括以下按質量分數計各組分58%～67%高硫石油焦，10%～25%剩余污泥，17%～23%造紙黑液。本發明制備的黑液改性污泥石油焦漿利用造紙黑液中有機物與木質素等主要成分，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，對污泥進行堿解改性，無需另外添加污泥改性劑；利用了污泥膠羽結構性質，無需另外添加制漿所需穩定劑；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漿具有較好的流動性與穩定性，易于儲存、輸送及霧化，可以作為氣化原料，具有潛在的規模化工業應用前景。
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 優先權日2012年12月26日
發明者劉猛, 段鈺鋒, 馬修元, 黃冰冰 申請人:東南大學