CN102181314A

CN102181314A - 一种废水煤焦浆及其制备方法

Info

Publication number: CN102181314A
Application number: CN2011100880987A
Authority: CN
Inventors: 段钰锋; 马修元; 刘猛; 李华锋
Original assignee: Southeast University
Current assignee: Southeast University
Priority date: 2011-04-08
Filing date: 2011-04-08
Publication date: 2011-09-14

Abstract

本发明公开了一种废水煤焦浆及其制备方法和用途。所述废水煤焦浆包括以下质量分数含量的各组分：20~60%石油焦，5~40%低级煤，25~35%工业废水,0~10%水。本发明制备的废水煤焦浆充分利用了工业废水中的水分、有机物及高分子化合物，降低了分散剂添加量，无需添加稳定剂；弥补了水焦浆稳定性差及难着火、难气化的缺点；合理利用了低级煤和石油焦物理与化学性质的互补性，克服了低级煤与石油焦混合制浆石油焦配比低、成浆浓度低的缺点。所制备的废水煤焦浆具有较好的流动性与稳定性，易于储存、输送及雾化，可以作为燃烧或气化原料，具有潜在的规模化工业应用前景。

Description

一种废水煤焦浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种工业废水、石油焦、低级煤混合浆体及其制备方法，具体涉及一种废水煤焦浆及其制备方法。

背景技术

随着我国经济的快速发展，能源短缺与环境污染成为社会可持续发展的核心问题。工业废水是有机物加工过程中排出的生产废水、生产污水、生产废液，具有污染物种类多、浓度高，对环境的危害大等特点，是一种难处理的工业废弃物。

石油焦的物理形态与煤相似，为黑色或暗灰色坚硬固体，是延迟焦化装置在生产轻质油品时的副产物，其产量约占原料油的25%～30%。石油焦是含碳90%～97%，含氢1.5%～8%的碳氢化合物。石油焦中灰分含量一般≤0.5%，挥发分约为11%，品质接近无烟煤，低位发热量约为普通煤的1.5～2倍。因此，石油焦具有灰分低(0.3%～1.5%)、发热量高(30～35MJ/kg)、水分含量低(<3%)等优点。但是石油焦制浆很容易形成胀塑性流体(理想的浆体流型是屈服假塑性)，直接影响到水焦浆的稳定性和水焦浆的泵送、雾化和燃烧。

年轻烟煤和褐煤属于低级煤，由于煤中富含含氧官能团，内在水分、O/C和孔隙度较高及可磨性(HGI)较差，以及煤中所含可溶性高价金属离子较多，导致低级煤的成浆性很差，难以制备高浓度低黏度的浆体燃料；另一方面，由于低级煤的极性强，所以稳定性好。我国低级煤的蕴藏量较为丰富，其中褐煤就占蕴储量的13%。

综上所述，本发明提出将各种有机工业废水、石油焦和低级煤混合制浆成为便于输送和雾化的清洁液体燃料，是一项与废弃物资源化、低级能源综合利用、节能减排有关的符合社会经济可持续发展的实用技术。

发明内容

技术问题：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种废水煤焦浆及其制备方法，以实现高效利用工业废水、石油焦和低级煤等资源，解决环境污染和资源浪费问题。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

本发明的废水煤焦浆包括以质量百分含量计的以下各组分：

石油焦 20~60%，低级煤 5 ~40%，工业废水 25~35%，余量为水。

所述的石油焦是石油深加工后的副产物，其固定碳含量在90%以上，发热量在30MJ/kg以上。

所述的低级煤的挥发份大于其干燥无灰基的30%以上，含氧量大于其干燥无灰基的10%。

所述的工业废水是有机物加工过程中排出的生产废水、生产污水、生产废液。

所述的废水煤焦浆的固体含量为60~70%。

废水煤焦浆的方法包括以下步骤：

a.预破碎石油焦和低级煤，使其粒径不超过0.3mm；

b.将工业废水、水及步骤a制备的石油焦和低级煤颗粒加入球磨机，球磨湿法制浆，球磨0.5~1h，形成初始废水煤焦浆；

c.利用过滤器对步骤b的初始废水煤焦浆进行过滤处理；

d.利用螺杆泵将过滤后的初始态废水煤焦浆输送到搅拌罐进行充分搅拌；制备出废水煤焦浆，并对其进行质量检验，完成后转入储浆罐即可。

7. 根据权利要求1所述的废水煤焦浆的应用，其特征在于用做燃料燃烧。

8. 根据权利要求1所述的废水煤焦浆的应用，其特征在于用做气化原料。

本发明制备的废水煤焦浆可以作为燃料燃烧或气化原料使用，充分利用了工业废水中的水分、有机物及高分子化合物，低级煤中的高挥发份，石油焦中的高含碳量、高热值等各组成物质的优点。克服了处理工业废水能耗高、二次污染严重，低级煤成浆浓度低，石油焦浆稳定性差、燃尽率及燃烧效率低等缺点。

本发明克服了水煤浆需要变质程度高的高质量煤，成浆质量分数低，能质损失大；水焦浆稳定性差，难着火、难气化；煤焦浆在保证浆体呈假塑性流体的前提下，石油焦不能与煤任意比例混合制浆等一系列的缺点与不足。该制备方法具有提高废水煤焦浆成浆性的优点及效果。成浆浓度可以达到60%以上，同时表观粘度在1200mPa.s以下，无需额外添加分散剂与稳定剂，长时间放置不会产生硬沉淀，流动性好，易于储存、输送与雾化，适合用作燃烧和气化的混合浆体燃料。

有益效果：本发明将工业废水、石油焦和低级煤混合制备废水煤焦浆。有效利用了废水中的水分、有机物及高分子化合物，无需添加分散剂与稳定剂，节约了制浆成本；合理利用了低级煤和石油焦物理与化学性质的互补性。制备的废水煤焦浆实现了低级煤与石油焦的任意比混合，克服了低级煤与石油焦混合制浆石油焦配比低、成浆浓度低的缺点。所制备的废水煤焦浆具有较好的流动性与稳定性，易于储存、输送及雾化，可以作为燃烧燃料或气化原料，具有潜在的规模化工业应用前景。

附图说明

图1是本发明制备废水煤焦浆的工艺流程示意图。

具体实施方式

本发明制备的废水煤焦浆，包括以质量百分含量计的以下各组分：20~60%石油焦，5~40%低级煤，25~35%工业废水，余量为水。

其中，工业废水是有机物加工过程中排出的生产废水、生产污水、生产废液，具有污染物种类多、浓度高，对环境的危害大等特点，是一种难处理的废水。工业废水中除含有油、硫化物、酚、氰化物、COD外，还含有单环芳烃和多环芳烃化合物，芳香胺类化合物、杂环化合物、酯类化合物等。

所述的废水煤焦浆，其固体含量为60%~70%(质量分数)。

所述的石油焦是原油经蒸馏将轻质油分离后，重质油再经热裂解过程后转化而成的产品，从外观上看，石油焦为形状不规则，大小不一的黑色块状（或颗粒），有金属光泽，石油焦颗粒多具孔隙结构，主要的元素组成为碳，占有80wt%以上，其余的为氢、氧、氮、硫和金属元素。本发明选取的石油焦为延迟焦化装置在生产轻质油时的副产品，其固定碳含量在90%以上，发热量在30MJ/kg以上。

所述的低级煤挥发份大于其干燥无灰基的30%以上，含氧量大于其干燥无灰基的10%。

制备上述的废水煤焦浆方法，包括以下步骤：

(1) 预粉碎石油焦和低级煤，使其粒径不超过0.3mm；

(2) 将工业废水、水及步骤 (1) 制备的石油焦和低级煤颗粒加入球磨机，球磨湿法制浆，球磨0.5~1h，形成初始废水煤焦浆；

(3) 利用过滤器对步骤 (2) 制备的初始废水煤焦浆进行过滤处理；

(4) 利用螺杆泵将过滤后的初始态废水煤焦浆输送到搅拌罐进行充分搅拌；制备出废水煤焦浆，并对其进行质量检验，完成后转入储浆罐即可。

所述制备出的废水煤焦浆，其固体含量为60%~70%(质量分数)。

下面结合附图对本发明做进一步的解释。

实施例1一种废水煤焦浆，包括以下质量分数的各组分：35%工业废水，20%石油焦，40%低级煤，5%水。

制备上述废水煤焦浆的方法，如附图所示的工艺流程，其具体步骤如下：

（1）将块状石油焦进行一次机械破碎至粒度8mm；再进行二次机械破碎，达到粒度2mm的粉状；

（2）将块状低级煤进行一次机械破碎至粒度8mm；再进行二次机械破碎，达到粒度2mm的粉状；

（3）将经过称量的石油焦粉、工业废水、低级煤粉与水送入球磨机，进行连续湿式球磨机制浆；

（5）石油焦粉、工业废水、低级煤粉与水经过球磨机在强力磨制下形成初始废水煤焦浆；

（6）利用过滤器将初始形态的废水煤焦浆进行50目多孔筛过滤处理；

（7）过滤后的初始态废水煤焦浆利用螺杆泵输送到具有搅拌器的搅拌罐进行充分搅拌；

（8）对搅拌均匀的废水煤焦浆进行质量检验；

（9）将检验合格的废水煤焦浆用泵输入具有搅拌器的储浆罐作为产品待用。

对所制得的废水煤焦浆的质量指标进行检测，各质量指标如下：

① 浓度：60%±0.5%(质量)；

② 表观粘度在800mPa.s以下，流动性良好，可输送、雾化；

③ 浆体中固体颗粒粒径小于0.3mm；

实施例2

一种废水煤焦浆，包括以下质量分数的各组分：30%工业废水，40%石油焦，23%低级煤，7%水。

制备废水煤焦浆的方法，配制过程同实施例1。

① 浓度：63±0.5%(质量)；

② 表观粘度在1000mPa.s以下，流动性良好，可输送、雾化；

③ 浆体中固体颗粒粒径小于0.3mm。

实施例3

一种废水煤焦浆，包括以下质量分数的各组分：25%工业废水，60%石油焦，5%低级煤，10%水。

制备废水煤焦浆的方法，配制过程同实施例1。

① 浓度：65%±0.5%(质量)；

② 表观粘度在1200mPa.s以下，流动性良好，可输送、雾化；

③ 浆体中固体颗粒粒径小于0.3mm。

Claims

1.一种废水煤焦浆，其特征在于，包括以质量百分含量计的以下各组分：

石油焦 20~60%，低级煤 5 ~40%，工业废水 25~35%，余量为水。

2.根据权利要求1所述的废水煤焦浆，其特征在于：所述的石油焦是石油深加工后的副产物，其固定碳含量在90%以上，发热量在30MJ/kg以上。

3.根据权利要求1所述的废水煤焦浆，其特征在于：所述的低级煤的挥发份大于其干燥无灰基的30%以上，含氧量大于其干燥无灰基的10%。

4.根据权利要求1所述的废水煤焦浆，其特征在于：所述的工业废水是有机物加工过程中排出的生产废水、生产污水、生产废液。

5.根据权利要求1所述的废水煤焦浆，其特征在于：所述的废水煤焦浆的固体含量为60~70%。

6.一种制备权利要求1所述的废水煤焦浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

a.预破碎石油焦和低级煤，使其粒径不超过0.3mm；

c.利用过滤器对步骤b的初始废水煤焦浆进行过滤处理；

7.根据权利要求1所述的废水煤焦浆的应用，其特征在于用做燃料燃烧。

8.根据权利要求1所述的废水煤焦浆的应用，其特征在于用做气化原料。