CN103060031A - 一种造纸黑液改性污泥石油焦浆及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种造纸黑液改性污泥石油焦浆及其制备方法，造纸黑液改性污泥石油焦浆包括以下按质量分数计各组分：58%～67%高硫石油焦，10%～25%剩余污泥，17%～23%造纸黑液。本发明制备的黑液改性污泥石油焦浆利用造纸黑液中有机物与木质素等主要成分，无须另外添加制浆所需分散剂；利用了造纸黑液中的碱性物质，对污泥进行碱解改性，无需另外添加污泥改性剂；利用了污泥胶羽结构性质，无需另外添加制浆所需稳定剂；成功利用了造纸黑液和剩余污泥中的水分，无需额外添加水。所制备的黑液污泥石油焦浆具有较好的流动性与稳定性，易于储存、输送及雾化，可以作为气化原料，具有潜在的规模化工业应用前景。

Description

一种造纸黑液改性污泥石油焦浆及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种造纸黑液、剩余污泥、高硫石油焦混合浆体及其制备方法，具体涉及一种造纸黑液改性污泥石油焦浆及其制备方法，属于含碳废弃物处理及再利用领域。 

背景技术

随着我国经济的快速发展，不可避免地面临能源短缺和环境污染问题，因此开发出高效地清洁能源利用及废弃物处理技术势在必行。 

我国2011年造纸及纸制品工业产生的黑液量31.8亿吨,占全国工业黑液总排放量的16.1%。造纸黑液是在造纸工业的碱法制浆工艺中产生，黑液中含有大量的木质素，呈黑褐色，故又称作黑液。黑液中含有大量的悬浮性固体、有机污染物和有毒物质，直接排放到水体中会造成严重的污染。黑液中大量存在的碱性物质会使水体的pH值急剧升高，破坏水体环境的平衡。国内虽然有较成熟的“碱回收”技术，但是该技术需要较高的基础设施投资，代价昂贵。 

剩余污泥是在污水处理过程中产生的固体废弃物，具有一定的热值，其产量约占整个处理水量的0.3%～0.5%，预计到2015年每天需处理的干污泥量将达到28万吨。因此剩余污泥的资源化利用是污水处理和坏境保护的重大研究课题。剩余污泥的水份高、粘度大、流动性差，热值较低；含有大量的纤维，为絮状胶体结构，不易脱水，属于均匀高固多相流体的范畴。剩余污泥的热处理利用能较大程度地达到污泥的减量化、无害化、稳定化，并且能利用其低位热值。但是预干燥处理需要消耗大量的热量，并且会产生有害气体、残渣等二次污染，导致成本高、能耗高、二次污染难治理等问题。 

近年来我国炼油厂高硫石油焦的产量越来越大，仅中国石化总公司下属7家企业的高硫石油焦产量近年将达到3.14Mt/a，石油焦平均硫质量分数为5.9%。特别是当加工一些国外超重质原油时，由于原油硫含量很高，焦化生产的石油焦硫含量可高达5%以上。高硫石油焦作为燃料在炉内使用会加重锅炉脱硫负荷或者影响水泥产品质量，从而大大限制了高硫石油焦作为燃料的大规模推广。因此，高硫石油焦的高效、清洁 利用成为能源科学和技术领域非常关注的问题之一。借助成熟的水煤浆气化技术，将高硫石油焦气化生产合成气（CO+H2），合成氨、甲醇或制氢等工艺，是高硫石油焦高效、清洁利用的重要途径之一。但是，由于石油焦成浆的稳定性差，气化反应活性低，成为水焦浆气化技术发展的桎梏。因此，寻找高效添加剂提高水焦浆的稳定性和气化反应活性，成为水焦浆气化技术规模化应用亟待解决的重要科学问题。 

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高效利用造纸黑液、剩余污泥和高硫石油焦等传统废弃资源，同时解决环境污染问题的造纸黑液改性污泥石油焦浆，同时还提供了一种制备该改性污泥石油焦浆的方法。 

技术方案：本发明的造纸黑液改性污泥石油焦浆，包括按质量分数计以下各组分：58%～67%石油焦，10%～25%污水处理工艺中剩余污泥，17%～23%造纸黑液，其中剩余污泥的含水率在70%～85%。 

本发明中，石油焦为用延迟焦化装置加工重质渣油所产生的高硫石油焦，硫含量在5%以上。 

本发明中，剩余污泥为造纸厂废水处理工艺、石化废水处理工艺或印染废水处理工艺中产生的污泥。 

本发明的制备上述造纸黑液改性污泥石油焦浆的方法，包括以下步骤： 

（1）按比例称量造纸黑液和剩余污泥并混合，利用搅拌器将其均匀搅拌，静置0.5h～2h，得到造纸黑液改性污泥浆体； 

（2）将石油焦先进行初破碎，再进行细破碎，使其粒径在0.25mm以下； 

（3）将步骤（1）制备的改性污泥浆体和步骤（2）制备的石油焦加入球磨机，球磨湿法制浆，球磨0.5h～1h，形成初始黑液改性污泥石油焦浆； 

（4）用60目多孔筛过滤器对步骤（3）的初始黑液改性污泥石油焦浆进行过滤处理，然后滤渣送回球磨机继续球磨； 

（5）经过滤处理的初始黑液改性污泥石油焦浆由螺杆泵输送到搅拌器充分搅拌，即制备出黑液改性污泥石油焦浆。 

上述制备出的黑液改性污泥石油焦浆，其含固率为64%～70%（质量分数）。 

本发明制备的黑液改性污泥石油焦浆可以作为气化原料使用，充分利用了造纸黑液中的水分、有机物、碱性物质，污泥的水分、热值及高活性，石油焦中的高含碳量、 高热值等各组成物质的优点。克服了造纸黑液碱回收费用昂贵及其排放对生态环境的污染等缺点，克服了处理剩余污泥能耗高、二次污染严重以及额外添加分散剂、改性剂带来的费用增加等缺点，克服了高硫石油焦浆稳定性差、燃尽率及燃烧效率低等缺点。 

有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下优点： 

（1）有效利用了造纸黑液中的水分、木质素等有机物，无需额外添加制浆所需分散剂； 

（2）有效利用了造纸黑液中的强碱物质，无需额外添加污泥改性所需的改性剂； 

（3）在利用造纸黑液中的碱性物质的同时，节约了碱回收技术所需的昂贵费用，并减少其对生态环境的污染； 

（3）利用改性污泥（呈假塑性）的流变特性，使得改性污泥石油焦浆呈现出假塑性流变特性，从而有利于浆体的管道输送和雾化； 

（4）利用改性污泥复杂的胶羽结构，使得改性污泥石油焦浆的稳定性显著改善。 

所制备的黑液改性污泥石油焦浆具有较好的流动性与稳定性，易于储存、输送及雾化，可以作为气化原料，具有潜在的规模化工业应用前景。 

本发明利用造纸黑液中的大量碱性物质，对剩余污泥进行碱解改性，使污泥胞外聚合物中大分子有机物破解转化为小分子可溶性物质，污泥絮体间隙中和细胞中的束缚水的释放，污泥颗粒持水性能的减弱，从而改善剩余污泥和高硫石油焦共成浆性能，提高了污泥石油焦浆中所用剩余污泥量。 

本发明通过在高硫石油焦中添加改性剩余污泥，使浆体成假塑性流体（理想的流型为屈服假塑性），克服了水焦浆为胀塑性流体的缺点。水焦浆的稳定性差，添加改性剩余污泥可以显著改善混合浆体的稳定性。 

本发明所提出的造纸黑液改性污泥与高硫石油焦制备高浓度浆体燃料的方法，能够显著改善污泥与石油焦共成浆性，成浆浓度可以提高到64%以上，同时表观粘度在1000mpa.s以下，无需额外添加稳定剂和分散剂，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。 

具体实施方式

实施例1 

一种造纸黑液改性污泥石油焦浆，包括按质量分数计以下各组分：67%高硫石油 焦，10%剩余污泥，23%造纸黑液。 

制备上述黑液改性污泥石油焦浆的方法，其具体步骤如下： 

（1）按比例称量造纸黑液及剩余污泥并混合，利用搅拌器将其搅拌均匀，静置2h，制备改性污泥浆体； 

（2）将块状石油焦进行一次机械破碎至粒度2mm；再进行二次机械破碎，达到粒度0.25mm的粉状； 

（3）分别称量步骤（1）制备的改性剩余污泥浆体和步骤（2）制备的石油焦粉，加入球磨机，球磨湿法制浆，球磨1h，形成初始黑液改性污泥石油焦浆； 

（4）对步骤（3）的初始黑液改性污泥石油焦浆进行过滤处理（60目多孔筛过滤器）；滤渣送回球磨机继续球磨； 

（5）过滤后的初始黑液改性污泥石油焦浆由螺杆泵输送到搅拌罐进行充分搅拌； 

（6）将搅拌均匀的高浓度黑液改性污泥石油焦浆用泵输送到具有搅拌器的储浆罐作为浆体燃料，主要用于气化炉的燃料。 

对所制得的黑液改性污泥石油焦浆质量指标进行检测，各质量指标如下： 

浓度：70%±0.2%(质量)； 

表观粘度在980mPa.s以下，流动性良好，可输送、雾化； 

浆体中固体颗粒粒径小于0.25mm； 

实施例2 

一种造纸黑液改性污泥石油焦浆，包括以质量百分含量计的以下各组分：63%高硫石油焦，17%剩余污泥，20%造纸黑液。 

制备上述黑液污泥石油焦浆的方法，实施过程同实施例1。 

对所制得的黑液污泥石油焦浆的质量指标进行检测，各质量指标如下： 

浓度：67%±0.2%(质量)； 

表观粘度在820mPa.s以下，流动性良好，可输送、雾化； 

浆体中固体颗粒粒径小于0.25mm； 

实施例3 

一种造纸黑液改性污泥石油焦浆，包括以质量百分含量计的以下各组分：58%高硫石油焦，25%剩余污泥，17%造纸黑液。 

制备上述黑液污泥石油焦浆的方法，实施过程同实施例1，造纸黑液是在造纸工业的碱法制浆工艺中产生，含有大量的有机物和木质素，呈黑褐色，PH值在10～12之间。 

对所制得的黑液污泥石油焦浆的质量指标进行检测，各质量指标如下： 

浓度：64%±0.2%(质量)； 

表观粘度在650mPa.s以下，流动性良好，可输送、雾化； 

浆体中固体颗粒粒径小于0.25mm。 

Claims (5)

1.一种造纸黑液改性污泥石油焦浆，其特征在于，该污泥石油焦浆包括按质量百分数计的以下各组分：58%～67%石油焦，10%～25%污水处理工艺中剩余污泥，17%～23%造纸黑液，所述剩余污泥的含水率在70%～85%。

2.根据权利要求1所述的造纸黑液改性污泥石油焦浆，其特征在于，所述石油焦为用延迟焦化装置加工重质渣油所产生的高硫石油焦，硫含量在5%以上。

3.根据权利要求1所述的造纸黑液改性污泥石油焦浆，其特征在于，所述的剩余污泥为造纸厂废水处理工艺、石化废水处理工艺或印染废水处理工艺中产生的污泥。

4.根据权利要求1所述的造纸黑液改性污泥石油焦浆，其特征在于，所述的造纸黑液为造纸工业的碱法制浆工艺产生的黑液。

5.一种制备权利要求1所述的造纸黑液改性污泥石油焦浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）按比例称量造纸黑液和剩余污泥并混合，利用搅拌器将其均匀搅拌，静置0.5h～2h，得到造纸黑液改性污泥浆体；

（2）将石油焦先进行初破碎，再进行细破碎，使其粒径在0.25mm以下；

（3）将步骤（1）制备的改性污泥浆体和步骤（2）制备的石油焦加入球磨机，球磨湿法制浆，球磨0.5～1h，形成初始黑液改性污泥石油焦浆；

（4）用60目多孔筛过滤器对步骤（3）的初始黑液改性污泥石油焦浆进行过滤处理，然后滤渣送回球磨机继续球磨；

（5）经过滤处理的初始黑液改性污泥石油焦浆由螺杆泵输送到搅拌器充分搅拌，即制备出黑液改性污泥石油焦浆。