CN105906176B - 一种利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法，涉及一种油泥与固体废弃物共资源化制备轻质陶粒的方法。提供一种制备过程无任何添加剂，直接利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法。该方法由下述步骤组成：（1）将油泥进行化学调质离心脱水减量化处理，使得含水率≤80%；（2）将处理后油泥与经破碎后的煤气化、煤液化及煤油共炼残渣中至少一种固体废弃物进行混合、造粒、煅烧，经破碎处理后的固体废弃物，其颗粒粒度≤10目；（3）煅烧结束后逐级将混合物以10～20℃的降温速率降温至60～80℃，得到轻质微孔陶粒。本发明方法处理过程简单，不添加任何添加剂，实现了油泥与固体废弃物的资源化利用。

Description

一种利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法

技术领域

本发明属于含有污泥处理领域，尤其涉及一种油泥与固体废弃物共资源化制备轻质陶粒的方法。

背景技术

含油污泥是一类含有石油等有机质与水、泥沙等组成的稳定胶状体系，其中的有机质除含有重质化原油、半成品渣油及成品油外还含油大量稠环芳烃及有害微生物，其对人体及环境危害巨大，已经被我国列为固体危险废弃物（HW08）项，必须经过有效处理无害化后才可排放。目前国内已有的处理含油污泥的方法，归纳起来有：焚烧法、焦化法、填埋法、地耕法、溶剂萃取法、含油污泥综合利用、固化法、化学破乳法及生物治理等，这些方法均存在处理油泥综合成本高、设备投资大、资源回收率低、二次污染严重，经济性较差，难以大面积推广，因此，如何能尽可能减少油泥分离处理工艺、将其中的石油类资源充分利用、油泥深度无害化处理并能实现油泥处理经济产出，做到油泥处理良性可收益性发展就成为油泥处理的关键所在。

随着现代煤化工的快速发展，煤气化、煤液化及煤油共炼残渣等大量煤化工反应固体废物呈井喷式增长，仅我国2014年，煤化工固废就达千万吨。这类固废的突出特点是数量巨大、含有大量有毒有害有机物及重金属、热值高、处理难度大，二次污染严重。

轻质陶粒采用粘土为主要原料加入固体燃料、粘合剂、助熔剂、发泡剂等，通过高温焙烧，膨化而成，轻质陶粒作为一种轻集料，具有密度小、强度高、吸水率大、保温、隔热、耐火、抗震等特点，用途广泛，可以取代普通砂石配制轻集料混凝土，用作水处理滤料、吸附剂、透水路面材料，还可以用作农业、园林中无土栽培的培养基，以及桥面板、空心砌块等建材原料。

轻质陶粒按密度分为一般密度陶粒、超轻密度陶粒、特轻密度陶粒三类，一般密度陶粒是指密度大于500kg/m³的陶粒，它的强度一般相对较高，多用于结构保温混凝土或高强混凝土，超轻密度陶粒一般是指300～500kg/m³的陶粒，这种陶粒一般用于保温隔热混凝土及其制品，特轻密度陶粒是指小于300 kg/m³的陶粒，它的保温隔热性能非常优异，但强度较差，一般用于生产特轻保温隔热混凝土及制品。

轻质陶粒生产工艺分为煅烧型和非煅烧型两大类，煅烧型又可分为烧结型及烧胀型两种，前者主要是粉煤灰陶粒，烧出的陶粒容重偏大，要生产轻质、超轻陶粒，一般都采用后者。

现有虽然有利用工业或城市污泥作为原料制备轻质陶粒的方法，但是有的类型中药添加膨胀剂等外加添加剂，而且其制备的轻质陶粒基本都为超轻密度陶粒或者一般密度陶粒，其密度都大于300 kg/m³。

现有利用固废制备微孔道陶粒方法有专利申请号为200610013336.7《一种利用垃圾焚烧飞灰为原料的陶粒及其制备方法》，该方法直接采用飞灰与粘土为材料烧制，还有申请号为200610091183.8《一种用油泥砂为原料生产陶粒的方法》，该方法需要先对油泥砂进行稀释、筛选和固液分离后进行烧制，即要通过前处理除去油泥砂中原油，且生产陶粒时需要添加辅料氧化镁、硅酸钠、顺丁烯二酸二辛酯磺酸钠，并且得到的陶粒容重高达300-1500kg/m³。

申请号2013101664151《一种用含油污泥生产烧结膨胀型轻质陶粒及其制造方法》虽然公开了含油污泥作为原料制备轻质陶粒，但是处理后含油污泥添加了达到43-58份，并且是与建筑行业固体废弃物混合，同时原料中添加了大量氧化钙、硫酸钙、羧甲基纤维素、硫化铁等物质作为助剂，其烧结温度为1050～1200℃，且限定了含油污泥干后为粒径小于0.25mm的粉料。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术在含油污泥制备陶粒时需要经过前处理或者外加添加剂才能制备轻质陶粒的缺陷，提供一种制备过程无任何添加剂，直接利用油泥与固废共资源化制备特轻密度的轻质陶粒的方法。

一种利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法，由下述步骤组成：

（1）将油泥进行化学调质离心脱水减量化处理，使得油泥含水率≤80%；

（2）将处理后油泥与经破碎后的煤气化、煤液化及煤油共炼残渣中至少一种固体废弃物进行混合、造粒、煅烧，经破碎处理后的固体废弃物，其颗粒粒度≤10目；

（3）煅烧结束后逐级将混合物以10～20℃/min的降温速率降温至60～80℃，得到轻质微孔陶粒。

所述油泥与经破碎后的煤气化、煤液化及煤油共炼残渣中至少一种固体废弃物的混合时保证油泥占混合物总质量的1～20%。

步骤（2）造粒过程中进行加热处理，加热至混合物温度为100～150℃，造粒时间10～60min。

造粒后将混合物均匀升温至1250～1350℃进行煅烧处理，升温时间为120～150min，煅烧时间20～180min。

所述步骤（2）与（3）均在混合、造粒、煅烧一体化反应器耙式炉中进行。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明方法资源利用率高、无二次污染，油泥中油气资源利用率大于99.8%，高温处理后剩余固体物实现完全无害化处理，无污染物转移，满足国际上最严格的排放标准；

2、本发明中油泥无需进行复杂的分离过程，处理工艺简单、同时轻质陶粒制备中无需添加其他昂贵的添加剂组分，大幅度降低轻质陶粒制备成本；

3、本发明中利用油泥含有的大量石油烃在高温气化下反应成CO\CO₂等气体可作为发泡组分在陶粒内形成气体空腔，代替昂贵的发泡剂制备轻质陶粒材料，煤气化、煤液化及煤油共炼残渣中含有的残炭具有较高的热值，在烧制过程中释放热量，可替代陶粒烧制中所需的固体燃料，节约能耗，同时油泥的粘结特性使煤气化、煤液化及煤油共炼残渣等更容易造粒成球，从而节省粘合剂的使用，上述成分的组合使用，避免了轻质陶粒制备时添加其它辅助助剂；

4、采用本发明方法制备得到的轻质陶粒为特轻密度陶粒，其堆积密度≦280kg/m³,筒压强度≧0.7MPa,软化系数≧0.8，吸水率≦20%，可作为墙体轻骨材料使用；

5、本发明方法工艺简单、处理成本低廉、处理效率高、无二次污染、所需设备规模小、工业放大较容易，与传统油泥处理方法相比能最大限度的利用石油资源并能同时处理其他固废物料，经济与环保综合效益显著，具有较高的工业经济价值。

具体实施方式

本发明通过实验发现，油泥、煤气化、煤液化及煤油共炼残渣等固废中含有的固体组分为泥沙及灰分，与轻质陶粒制备所需的黏土组分类似，可替代黏土作为陶粒烧制原料，同时油泥含有的大量石油烃在高温气化下反应成CO\CO₂等气体可作为发泡组分在陶粒内形成气体空腔，代替昂贵的发泡剂制备轻质陶粒材料，煤液化及煤油共炼残渣中含有的残炭具有较高的热值，在烧制过程中释放热量，可替代陶粒烧制中所需的固体燃料，节约能耗，在1250℃以上高温氧化环境下油泥及煤化工固废中的有机物及残炭全部转化为无害发泡气体，无二噁英等有害气体产生，油泥中的重金属全部氧化固化，无二次污染及重金属危害，因此，将油泥与煤气化、煤液化及煤油共炼残渣等煤化工固废混合造粒烧制轻质陶粒材料，不仅可以实现油泥等固废的无害化处理及资源化利用，同时利用油泥气化自发泡、高粘造粒及固废热值高的特性可大幅度降低轻质陶粒的成本。真正实现油泥及煤化工固废的资源化利用及无害化处理，并做到经济可持续发展。

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。

实施例1

以陕西北部某采油厂联合站原油沉降罐底的含油污泥为例，其初始含水量为40%，含有机质35%，含泥量为25%，具体处理方法如下：

将经化学调质离心脱水减量化处理后的油泥，作为制备轻质陶粒的物料，将物料送入混合-造粒-煅烧一体化反应器耙式炉的上方油泥料斗，并通过喂料螺旋机及料管进入耙式炉的混合造粒段；将煤油共炼残渣送入混合-造粒-煅烧一体化反应器耙式炉的上方粉体料斗，并通过喂料螺旋机及料管进入耙式炉的混合造粒段；油泥与煤油共炼残渣的质量比为1:4，物料在炉内耙齿推力及耙臂的转动作用下，在具有加热功能（加热温度为105℃）的金属炉层表面上均匀发生翻动及向心及离心运动（根据炉盘的公母决定物料的运动方向），在翻转过程中油泥物料与其他物料实现充分的混合及造粒成球。

造粒成球的混合物料根据直径大小，通过炉内塔盘的筛网10mm落入下层煅烧段，在煅烧段上下级炉盘间设有燃烧器烧嘴，在烧嘴燃烧下，物料由105℃升温至1250℃，升温时间为120min.多级炉盘依次升温至陶粒烧制所需的1250℃后在该温度下煅烧60min。

烧制完成的轻质陶粒材料，进入冷却段，冷却段炉盘内为陶瓷蓄热体材料，以10～20℃的降温速率逐级由1200℃换热至60～80℃后出料备用，陶粒材料降温释放的热量经蓄热体材料储热交换后进入反应器上段混合造粒段使用，达到节能的目的。

烧制过程中释放逃逸的微量气体，由反应器上段进入尾气吸收装置进行处理。

所制备的陶粒根据JC487-9进行检测，其堆积密度≦280kg/m³,筒压强度≧0.7MPa,软化系数≧0.8，吸水率≦20%，可作为墙体轻骨料使用。

实施例2

以陕西北部某采油厂落地油泥为例，其初始含水量为20%，含有机质55%，含泥量为25%，具体处理方法如下：

将经化学调质离心脱水减量化处理后的油泥，作为制备轻质陶粒的物料，将物料送入混合-造粒-煅烧一体化反应器耙式炉的上方油泥料斗，并通过喂料螺旋机及料管进入耙式炉的混合造粒段；将煤气化、煤液化及煤油共炼残渣经破碎后送入混合-造粒-煅烧一体化反应器耙式炉的上方粉体料斗，并通过喂料螺旋机及料管进入耙式炉的混合造粒段；油泥：煤气化灰渣：煤油共炼残渣：煤液化残渣的质量比为5:20:10:65。物料在炉内耙齿推力及耙臂的转动作用下，在具有加热功能（加热温度为120℃）的金属炉层表面上均匀发生翻动及向心及离心运动（根据炉盘的公母决定物料的运动方向），在翻转过程中油泥物料与其他物料实现充分的混合及造粒成球。

造粒成球的混合物料根据直径大小，通过炉内塔盘的筛网15mm落入下层煅烧段，在煅烧段上下级炉盘间设有燃烧器烧嘴，在烧嘴燃烧下，物料由105℃升温至1300℃，升温时间约为150min.多级炉盘依次升温至陶粒烧制所需的1300℃后在该温度下煅烧120min。

烧制完成的轻质陶粒材料，进入冷却段，冷却段炉盘内为陶瓷蓄热体材料，逐级由1300℃换热至60～80℃后出料备用，陶粒材料降温释放的热量经蓄热体材料储热交换后进入反应器上段混合造粒段使用，达到节能的目的。

烧制过程中释放逃逸的微量气体，由反应器上段进入尾气吸收装置进行处理。

所制备的陶粒根据JC487-9进行检测，其堆积密度≦280kg/m³,筒压强度≧0.9MPa,软化系数≧0.9，吸水率≦17%，可作为石油压裂支撑剂使用。

上述实施例中经化学调质离心脱水减量化处理后油泥和固体废弃物都在混合-造粒-煅烧一体化反应器耙式炉中进行，采用该设备可以最大限度的实现能耗降低，当然本发明的处理过程也可在具有混合、造粒、煅烧功能的其它设备中进行。

实施例3

将本申请实施例1中含油污泥替换为申请号为200610091183.8《一种用油泥砂为原料生产陶粒的方法》中脱油砂泥，并采用本申请实施例1方法进行烧制（原料配比和处理参数都为实施例1公开的数据），作为对比例1制得的陶粒，对实施例1和对比例1制得的陶粒进行测试，结果如下：

实施例1所制备的陶粒根据JC487-9进行检测，其堆积密度≦280kg/m³,筒压强度≧0.7MPa,软化系数≧0.8，吸水率≦20%，可作为墙体轻骨料使用。

对比例1所制备的陶粒根据JC487-9进行检测，其堆积密度≧800kg/m³,筒压强度≧1.5MPa,软化系数≧1.4，吸水率≦5%，不属于轻质陶粒材料，不能用于墙体骨架材料使用。

实施例4

将本申请实施例1中的原料煤油共炼残渣替换为申请号为201310166415.1中提及的建筑废渣土粉料、木材废渣粉料、废弃节能灯废渣粉料（各组分比例按照该申请公开的比例混合），其余原料按本申请实施例1公开的原料混合并采用本申请实施例1方法进行烧制（原料配比和处理参数都为实施例1公开的数据），作为对比例2制得的陶粒，对实施例1和对比例2制得的陶粒进行测试，结果如下：

实施例1所制备的陶粒根据JC487-9进行检测，其堆积密度≦280kg/m³,筒压强度≧0.7MPa,软化系数≧0.8，吸水率≦20%，可作为墙体轻骨料使用。

对比例2所制备的陶粒根据JC487-9进行检测，其堆积密度≧500kg/m³,筒压强度≧1.0MPa,软化系数≧0.9，吸水率≦10%，经过实验发现是由于与油泥混合配比的建筑废渣土粉料、木材废渣粉料、废弃节能灯废渣粉料与煤化工废弃物在组分含量主要为氧化铝含量上存在差异，造成制备得到的陶粒密度较大，不适宜作为轻质陶粒材料用于墙体骨架材料使用。

以上内容是结合具体的实施方式对本发明所做的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法，其特征在于由下述步骤组成：

（1）将油泥进行化学调质离心脱水减量化处理，使得油泥含水率≤80%；

（2）将处理后油泥与经破碎后的煤气化、煤液化及煤油共炼残渣中至少一种固体废弃物进行混合、造粒、煅烧，经破碎处理后的固体废弃物，其颗粒粒度≤10目；

（3）煅烧结束后逐级将混合物以10～20℃/min的降温速率降温至60～80℃，得到轻质微孔陶粒；

其中，所述油泥与经破碎后的煤气化、煤液化及煤油共炼残渣中至少一种固体废弃物的混合时油泥占混合物总质量的1～20%。

2.根据权利要求1所述利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法，其特征在于：步骤（2）造粒过程中进行加热处理，加热至混合物温度为100～150℃，造粒时间10～60min。

3.根据权利要求2所述利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法，其特征在于：造粒后将混合物均匀升温至1250～1350℃进行煅烧处理，升温时间为120～150min，煅烧时间20～180min。

4.根据权利要求1所述利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法，其特征在于：所述步骤（2）与（3）均在混合、造粒、煅烧一体化反应器耙式炉中进行。