CN106892547A - 发酵废污泥制备高性能型煤的方法 - Google Patents

发酵废污泥制备高性能型煤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种发酵废污泥制备高性能型煤的方法，所述方法包括如下步骤：S1，发酵废污泥预处理；S2，型煤胶黏剂的制备；S3，型煤的制备：（1）原料：原料为无烟煤和/或无烟煤灰，粒度≤2.5mm；（2）按100公斤无烟煤和/或无烟煤灰，加入S2的型煤胶黏剂8‑12公斤混合搅拌；（3）用立式捏合搅拌机进一部捏搅；（4）对经捏搅后所形成的物料进行打散处理，使得物料成分及粒度变得均匀；（5）成型：用成型机成型，成型后的型煤在干燥窑进行烘干，进窑口温度210‑220℃，窑体中间温度160℃‑180℃，出口温度60‑80℃。本发明的胶黏剂具有良好的耐水性和胶合性能，保质期长，由其加工的型煤品质高，不易吸湿潮解，不易霉变；粘合速度，制作型煤时成型、干燥效率高。

Description

发酵废污泥制备高性能型煤的方法
技术领域
本发明涉及一种发酵废污泥制备高性能型煤的方法。
背景技术
煤炭作为中国主要的能源资源在短期内将一直占据着主导地位，但其燃烧产物所造成的温室效应、雾霾等环境问题逐渐引起了人们的重视，需要大力发展洁净煤技术。
所谓洁净煤技术就是煤的气化、液化、煤的高效燃烧或者将无烟煤粉制成型煤等技术，型煤作为洁净煤的一种，是被政府首肯的环保的煤资源，其中型煤粘合剂是制备型煤的关键，也是制约型煤发展的瓶颈，采用目前市场上型煤粘合剂所制备的型煤虽冷、热强度及热稳定性可以满足工业型煤要求，但其成本较高，特别是防水性和抑菌性能较差，仅仅吸收空气中的少量水份就能使型煤的冷强度下降很大，在运输、装卸过程中会造成了大量的破损，影响了型煤的使用。
发酵污泥富含多种有机成分，发热量高，具有良好的回收价值，利用合理的方法，将其与无烟煤粉混合，制成型煤，既可以达到废物利用，又可以降低成本，节能环保。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种发酵废污泥制备高性能型煤的方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
发酵废污泥制备高性能型煤的方法，所述方法包括如下步骤：
S1，发酵废污泥预处理：发酵废污泥经干燥、粉碎，获得含水量低于10%的污泥粉；
S2，型煤胶黏剂的制备：
(1)适量水加热至70-80℃，缓慢加入适量的改性脱脂豆粉和有机膨润土，充分搅拌 ，形成稳定的分散体系；
（2）加入适量的污泥粉，充分搅拌均匀，然后冷却至30-40℃，加入适量的蜂胶粉和混凝土速凝剂，进一步搅拌均匀；
（3）各原料混合均匀后，真空脱气处理1-2h，获得型煤胶黏剂；
S3，型煤的制备：
（1）原料：原料为无烟煤和/或无烟煤灰，粒度≤2.5mm；
（2）按100公斤无烟煤和/或无烟煤灰，加入S2的型煤胶黏剂8-12公斤混合搅拌；
（3）用立式捏合搅拌机进一部捏搅；
（4）对经捏搅后所形成的物料进行打散处理，使得物料成分及粒度变得均匀；
（5）成型：用成型机成型，成型后的型煤在干燥窑进行烘干，进窑口温度210-220℃，窑体中间温度160℃-180℃，出口温度60-80℃。
本发明的技术方案中，原料用到了污泥粉、混凝土速凝剂、改性脱脂豆粉、有机膨润土和蜂胶粉，各组分在本发明技术方案中的贡献如下：
其中脱脂豆粉进行改性，以提高胶黏剂的耐水性和胶合性能，型煤不易受潮而导致崩裂，脱脂豆粉中的碳水化合物含有丰富的羟基亲水基团，使其具有较好的亲水性，影响耐水性能。本发明的技术方案中采用纤维素酶将脱脂豆粉中的粗纤维和细胞壁结构酶解成寡糖或单糖的蛋白质，α-淀粉酶将其中的淀粉类物质酶解成低聚糖和单糖，最大可能性降低脱脂豆粉中的亲水化合物含量，减少羟基数量，增强其疏水性。脱脂豆粉中的大豆蛋白把大部分疏水基团跟活性基团包埋在内，亲水基团暴露在外。因此加入少量的蛋白酶部分降解蛋白质，增加其分子内或分子间的基团，将其活性基团暴露在外。再采用偶联剂使暴露在外的蛋白质活性基团相互反应，形成交联网络结构，以实现提高耐水性和胶合性能。
本申请的发明人实践中发现，对脱脂豆粉处理改性后，其疏水性大大提高，会出现均一性差或分层的现象，为此，尝试添加适量的有机膨润土，有机膨润土具有良好的触变性、悬浮稳定性、高温稳定性、化学稳定性，加入适量有机膨润土搅拌均匀后，即可形成稳定的分散体系，提高加工可行性，即实现均一稳定。
蜂胶是蜜蜂从树芽或树皮中采集的粘性分泌物，被誉为“天然的小药库”，是珍贵的天然广谱抗生物质，对多种细菌、真菌、病菌等有显著的抑制和灭杀作用，添加适量的蜂胶粉，利用其天然广谱抗菌杀菌性能，实现本发明胶黏剂的抗菌性能，大大延长其保质期，同时可以避免型煤霉变，改善型煤的品质。
污泥粉和混凝土速凝剂的添加，可以加快胶黏剂的粘合速度，制作型煤时成型、干燥效率高。
优选的，S2中所述型煤胶黏剂由下列重量份的原料加工而成：
污泥粉40-60份，混凝土速凝剂6-10份，改性脱脂豆粉80-110份，有机膨润土8-15份，蜂胶粉8-20份，水600-800份；
所述改性脱脂豆粉的制备方法如下：向反应容器中加入脱脂豆粉、适量复合酶和适量去离子水，调节pH至5.5-6.0，于45-55℃下酶解1-2h后，加热至85-95℃灭活2-3min，冷却至30-35℃，加入脱脂豆粉质量1-2%的偶联剂和0.3-0.5%的氧化剂搅拌处理0.5-1h，过滤去杂质，真空浓缩、干燥得改性脱脂豆粉；
所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶的混合物。
更优选的，所述型煤胶黏剂由下列重量份的原料加工而成：
污泥粉50份，混凝土速凝剂8份，改性脱脂豆粉100份，有机膨润土10份，蜂胶粉15份，水800份；
所述改性脱脂豆粉的制备方法如下：向反应容器中加入脱脂豆粉、适量复合酶和适量去离子水，调节pH至5.8，于50℃下酶解1.5h后，加热至90℃灭活3min，冷却至32℃，加入脱脂豆粉质量1.5%的偶联剂和0.4%的氧化剂搅拌处理0.5h，过滤去杂质，真空浓缩、干燥得改性脱脂豆粉；
所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶按酶活比6:1:1的混合物；
所述复合酶的添加量为脱脂豆粉质量的1.0-1.2%；
所述去离子水的添加量为脱脂豆粉质量的3-4倍。
优选的，混凝土速凝剂为水泥速凝剂8880或水泥速凝剂CH-1；氧化剂为双氧水；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷。
本发明的有益效果是： 本发明的胶黏剂具有良好的耐水性和胶合性能，该胶黏剂的保质期长，由其加工的型煤品质高，不易吸湿潮解，不易霉变；该胶黏剂粘合速度，制作型煤时成型、干燥效率高，另外，发酵废污泥的利用，变费为宝，节能环保。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的具体说明。
实施例1：
发酵废污泥制备高性能型煤的方法，所述方法包括如下步骤：
S1，发酵废污泥预处理：发酵废污泥经干燥、粉碎，获得含水量低于10%的污泥粉；
S2，型煤胶黏剂的制备：
(1)适量水加热至70℃，缓慢加入适量的改性脱脂豆粉和有机膨润土，充分搅拌 ，形成稳定的分散体系；
（2）加入适量的污泥粉，充分搅拌均匀，然后冷却至30℃，加入适量的蜂胶粉和混凝土速凝剂，进一步搅拌均匀；
（3）各原料混合均匀后，真空脱气处理1h，获得型煤胶黏剂；
S3，型煤的制备：
（1）原料：原料为无烟煤和/或无烟煤灰，粒度≤2.5mm；
（2）按100公斤无烟煤和/或无烟煤灰，加入S2的型煤胶黏剂8公斤混合搅拌；
（3）用立式捏合搅拌机进一部捏搅；
（4）对经捏搅后所形成的物料进行打散处理，使得物料成分及粒度变得均匀；
（5）成型：用成型机成型，成型后的型煤在干燥窑进行烘干，进窑口温度210℃，窑体中间温度160℃℃，出口温度60℃。
所述型煤胶黏剂由下列重量份的原料加工而成：
污泥粉40份，混凝土速凝剂6份，改性脱脂豆粉80份，有机膨润土8份，蜂胶粉8份，水600份；
所述改性脱脂豆粉的制备方法如下：向反应容器中加入脱脂豆粉、适量复合酶和适量去离子水，调节pH至5.5，于45℃下酶解2h后，加热至85℃灭活3min，冷却至35℃，加入脱脂豆粉质量1%的偶联剂和0.5%的氧化剂搅拌处理0.5h，过滤去杂质，真空浓缩、干燥得改性脱脂豆粉；
所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶按酶活比6:1:1的混合物；
所述复合酶的添加量为脱脂豆粉质量的1.0%；
所述去离子水的添加量为脱脂豆粉质量的3倍。
具体到本实施例，混凝土速凝剂为污泥粉速凝剂8880；氧化剂为双氧水；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例2：
发酵废污泥制备高性能型煤的方法，所述方法包括如下步骤：
S1，发酵废污泥预处理：发酵废污泥经干燥、粉碎，获得含水量低于10%的污泥粉；
S2，型煤胶黏剂的制备：
(1)适量水加热至80℃，缓慢加入适量的改性脱脂豆粉和有机膨润土，充分搅拌 ，形成稳定的分散体系；
（2）加入适量的污泥粉，充分搅拌均匀，然后冷却至35℃，加入适量的蜂胶粉和混凝土速凝剂，进一步搅拌均匀；
（3）各原料混合均匀后，真空脱气处理2h，获得型煤胶黏剂；
S3，型煤的制备：
（1）原料：原料为无烟煤和/或无烟煤灰，粒度≤2.5mm；
（2）按100公斤无烟煤和/或无烟煤灰，加入S2的型煤胶黏剂12公斤混合搅拌；
（3）用立式捏合搅拌机进一部捏搅；
（4）对经捏搅后所形成的物料进行打散处理，使得物料成分及粒度变得均匀；
（5）成型：用成型机成型，成型后的型煤在干燥窑进行烘干，进窑口温度220℃，窑体中间温度120℃℃，出口温度80℃。
所述型煤胶黏剂由下列重量份的原料加工而成：
污泥粉60份，混凝土速凝剂10份，改性脱脂豆粉110份，有机膨润土15份，蜂胶粉20份，水800份；
所述改性脱脂豆粉的制备方法如下：向反应容器中加入脱脂豆粉、适量复合酶和适量去离子水，调节pH至5.5，于45℃下酶解2h后，加热至85℃灭活3min，冷却至35℃，加入脱脂豆粉质量1%的偶联剂和0.5%的氧化剂搅拌处理0.5h，过滤去杂质，真空浓缩、干燥得改性脱脂豆粉；
所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶按酶活比6:1:1的混合物；
所述复合酶的添加量为脱脂豆粉质量的1.0%；
所述去离子水的添加量为脱脂豆粉质量的3倍。
具体到本实施例，混凝土速凝剂为污泥粉速凝剂8880；氧化剂为双氧水；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
实施例3：
发酵废污泥制备高性能型煤的方法，所述方法包括如下步骤：
S1，发酵废污泥预处理：发酵废污泥经干燥、粉碎，获得含水量低于10%的污泥粉；
S2，型煤胶黏剂的制备：
(1)适量水加热至75℃，缓慢加入适量的改性脱脂豆粉和有机膨润土，充分搅拌 ，形成稳定的分散体系；
（2）加入适量的污泥粉，充分搅拌均匀，然后冷却至32℃，加入适量的蜂胶粉和混凝土速凝剂，进一步搅拌均匀；
（3）各原料混合均匀后，真空脱气处理1h，获得型煤胶黏剂；
S3，型煤的制备：
（1）原料：原料为无烟煤和/或无烟煤灰，粒度≤2.5mm；
（2）按100公斤无烟煤和/或无烟煤灰，加入S2的型煤胶黏剂10公斤混合搅拌；
（3）用立式捏合搅拌机进一部捏搅；
（4）对经捏搅后所形成的物料进行打散处理，使得物料成分及粒度变得均匀；
（5）成型：用成型机成型，成型后的型煤在干燥窑进行烘干，进窑口温度215℃，窑体中间温度170℃℃，出口温度70℃。
所述型煤胶黏剂由下列重量份的原料加工而成：
污泥粉50份，混凝土速凝剂8份，改性脱脂豆粉100份，有机膨润土10份，蜂胶粉15份，水800份；
所述改性脱脂豆粉的制备方法如下：向反应容器中加入脱脂豆粉、适量复合酶和适量去离子水，调节pH至5.5，于45℃下酶解2h后，加热至85℃灭活3min，冷却至35℃，加入脱脂豆粉质量1%的偶联剂和0.5%的氧化剂搅拌处理0.5h，过滤去杂质，真空浓缩、干燥得改性脱脂豆粉；
所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶按酶活比6:1:1的混合物；
所述复合酶的添加量为脱脂豆粉质量的1.0%；
所述去离子水的添加量为脱脂豆粉质量的3倍。
具体到本实施例，混凝土速凝剂为污泥粉速凝剂8880；氧化剂为双氧水；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷。
采用本发明的胶黏剂制备的型煤，防水性能优良，有效地避免了洁净型煤因吸收空气中少量水分而引起强度降低，造成在运输、装卸过程中的破损；减轻了因煤粉所造成的粉尘对环境的污染。利用该型煤胶黏剂制备的型煤具有较高的冷、热强度，较好的热稳定性，制作型煤时成型、干燥效率高。其冷强度不小于1500/N，落下强度达92％，热稳定性达到95％以上，发热量达到6000卡以上，且灰粉不大于10％，挥发分不大于8.8％，固体碳不小于70％，防水性在350/N以上。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。

Claims (4)

1.发酵废污泥制备高性能型煤的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：
S1，发酵废污泥预处理：发酵废污泥经干燥、粉碎，获得含水量低于10%的污泥粉；
S2，型煤胶黏剂的制备：
(1)适量水加热至70-80℃，缓慢加入适量的改性脱脂豆粉和有机膨润土，充分搅拌 ，形成稳定的分散体系；
（2）加入适量的污泥粉，充分搅拌均匀，然后冷却至30-40℃，加入适量的蜂胶粉和混凝土速凝剂，进一步搅拌均匀；
（3）各原料混合均匀后，真空脱气处理1-2h，获得型煤胶黏剂；
S3，型煤的制备：
（1）原料：原料为无烟煤和/或无烟煤灰，粒度≤2.5mm；
（2）按100公斤无烟煤和/或无烟煤灰，加入S2的型煤胶黏剂8-12公斤混合搅拌；
（3）用立式捏合搅拌机进一部捏搅；
（4）对经捏搅后所形成的物料进行打散处理，使得物料成分及粒度变得均匀；
（5）成型：用成型机成型，成型后的型煤在干燥窑进行烘干，进窑口温度210-220℃，窑体中间温度160℃-180℃，出口温度60-80℃。
2.根据权利要求1所述的发酵废污泥制备高性能型煤的方法，其特征在于：S2中所述型煤胶黏剂由下列重量份的原料加工而成：
污泥粉40-60份，混凝土速凝剂6-10份，改性脱脂豆粉80-110份，有机膨润土8-15份，蜂胶粉8-20份，水600-800份；
所述改性脱脂豆粉的制备方法如下：向反应容器中加入脱脂豆粉、适量复合酶和适量去离子水，调节pH至5.5-6.0，于45-55℃下酶解1-2h后，加热至85-95℃灭活2-3min，冷却至30-35℃，加入脱脂豆粉质量1-2%的偶联剂和0.3-0.5%的氧化剂搅拌处理0.5-1h，过滤去杂质，真空浓缩、干燥得改性脱脂豆粉；
所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶的混合物。
3.根据权利要求2所述的发酵废污泥制备高性能型煤的方法，其特征在于：所述型煤胶黏剂由下列重量份的原料加工而成：
污泥粉50份，混凝土速凝剂8份，改性脱脂豆粉100份，有机膨润土10份，蜂胶粉15份，水800份；
所述改性脱脂豆粉的制备方法如下：向反应容器中加入脱脂豆粉、适量复合酶和适量去离子水，调节pH至5.8，于50℃下酶解1.5h后，加热至90℃灭活3min，冷却至32℃，加入脱脂豆粉质量1.5%的偶联剂和0.4%的氧化剂搅拌处理0.5h，过滤去杂质，真空浓缩、干燥得改性脱脂豆粉；
所述复合酶为纤维素酶、α-淀粉酶和蛋白酶按酶活比6:1:1的混合物；
所述复合酶的添加量为脱脂豆粉质量的1.0-1.2%；
所述去离子水的添加量为脱脂豆粉质量的3-4倍。
4. 根据权利要求1所述的发酵废污泥制备高性能型煤的方法，其特征在于：混凝土速凝剂为水泥速凝剂8880或水泥速凝剂CH-1；氧化剂为双氧水；偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或γ-(2,3-环氧丙氧) 丙基三甲氧基硅烷。
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