CN108467748B - 一种有机树脂类废物的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：(1)将预处理后的有机树脂类废物与水和助剂混合并制浆，得到制浆液；(2)将制浆液与碳源物质混合制备水煤浆；(3)将水煤浆在含氧气氛中，于1100℃～1600℃和0.5MPa～4.0MPa进行气化反应，得到气态产物和液态熔渣；(4)将气态产物和液态熔渣进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣。本发明将水煤浆气化技术应用于废物处置及利用领域，将有机树脂类废物中的有机组分在高温下短时间气化并转化为可综合利用的气态产物，微量重金属等有毒有害物质被固定在玻璃态渣中，既可达到有机树脂类废物无害化处置的目的，又可实现其综合利用。
Description
技术领域
本发明属于工业固体废物的无害化处置及综合利用领域，涉及一种有机树脂类废物的综合利用方法，尤其涉及一种电力、化工、冶金和制药等行业产生的有机树脂类废物的综合利用方法。
背景技术
在电力、冶金和化工等行业的水处理中，经常会用到离子交换型有机树脂，因此，将产生大量的非离子型有机树脂。由于其吸附了重金属离子或有机物，具有长期的潜在危险，如果进入环境将造成严重的污染。有机树脂类废物被明确列入《国家危险废物名录》(2016版)，国家对其处置及利用方式有严格的规定。
现有的有机树脂类废物处理方法主要有物理回收法和化学回收法。其中，物理回收法是将废物粉碎或熔融后作为材料的原材料使用的方法，该方法生产成本较低、处理方法简单，也是国内应用最为普遍的一种方。但采用该方法需研究废物加入量对新材料性能的影响，用实验来确定废物的最高加入量，在不影响材料性能的条件下方可采用。
化学回收法是利用化学改性或分解的方法使废物成为可以回收利用的其他物质(如燃气和燃油等)的一种方法，如焚烧和热解法。中国发明专利ZL03153707.3公开了一种对有一定热值但无回收价值的工业危险废物进行焚烧与综合利用的方法及装置。虽然使用该方法及装置可以实现上述含有可燃树脂的危险废物的无害化处理，且通过焚烧废物将获得的热量应用到其他废物的处理工序中，但是该方法无法实现危险废物的资源化利用。由此可见，焚烧或热解法虽然能够实现危险废物的减量化与无害化处置，但是并不能实现其有机组分的资源化利用。例如，直接对含有机树脂类废物进行焚烧处置，不仅会造成资源浪费，而且其在焚烧过程中产生的CO2排放到环境中会加剧“温室效应”。
综上可知，现有处置技术比较粗放，尚未完全考虑其彻底无害化处置及综合利用的问题。尽管焚烧处置可回收部分热量，但焚烧过程中可能会产生有毒有害的气体，进而对生态环境及人体健康造成二次污染。因而，亟需开发一种既可对有机树脂类废物进行无害化处置并有效回收其中有机组分的综合利用方法。
发明内容
针对现有技术存在的问题，结合有机树脂类废物的特点，本发明提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法。本发明采用水煤浆气化及高温熔融协同处置废物，使有机树脂类废物在高温短时间内分解，其所含的C、H、O和N元素几乎全部转化为含H2和CO的混合气体，可作为化工原料或燃气。此外，有机树脂类废物中吸附的重金属离子被封存在性质稳定的玻璃态渣中，避免其进入土壤或水体产生二次污染，实现了有机树脂类废物的高效安全处置和综合利用。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将预处理后的有机树脂类废物与水和助剂混合并制浆，得到制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质混合制备水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在含氧气氛中，于1100℃～1600℃和0.5MPa～4.0MPa进行气化反应，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣。
其中，步骤(3)所述反应温度可为1100℃、1150℃、1200℃、1250℃、1300℃、1350℃、1400℃、1450℃、1500℃、1550℃或1600℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；反应压力可为0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa或4MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明所述的有机树脂类废物的综合利用方法明显不同于现有的处理技术，本发明采用水煤浆气化及高温熔融技术能够将树脂类废物及其中的有机物彻底分解，不会产生二次污染，且得到的含CO、CO2、H2、N2和CH4等的混合气体经过脱硫和脱氯净化处理后，CO和H2的体积含量超过80％，可作为生产化工产品的原料或作为燃气。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述有机树脂类废物为非放射性的有机树脂类废物，主要包括电力、化工、冶金和制药等行业产生的有机树脂类废物。
优选地，步骤(1)所述预处理包括：粉碎处理和/或熔融处理，即将有机树脂类废物中的易磨碎有机树脂类废物进行粉碎处理，将有机树脂类废物中不易磨碎有机树脂类废物进行熔融处理。此处，所述的粉碎处理和熔融处理采用现有成熟技术，此不再处详细描述。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)中所述水为步骤(4)激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水。
本发明将步骤(4)激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水进行循环利用，可使整个处理过程中无废水产生，同时节约了处理成本。
优选地，步骤(1)所述助剂为两亲性表面活性剂。
本发明中，所述“两亲性”是指亲油性和亲水性。本发明中采用具有两亲性的表面活性剂，其能够有效地吸附在煤表面，提高煤的亲水性，并能在煤表面形成双电层和立体障碍，进而有助于改善成浆性，防止固液分离。
优选地，步骤(1)所述助剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐、聚烯烃磺酸盐、聚丙烯酸酯、羧酸盐或磷酸盐中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：萘磺酸盐与木质素磺酸盐的组合，磺化腐殖酸盐与聚烯烃磺酸盐的组合，聚丙烯酸酯、羧酸盐与磷酸盐的组合等，优选为萘磺酸钠、木质素磺酸钾、磺化腐殖酸钠、聚烯烃磺酸钾或磷酸钠中任意一种或至少两种的组合。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述有机树脂类废物与水和助剂的质量比为100:(100～500):(1～5)，例如可为100:100:(1～5)、100:200:(1～5)、100:300:(1～5)、100:400:(1～5)或100:500:(1～5)等，又如可为100:(100～500):1、100:(100～500):2、100:(100～500):3、100:(100～500):4或100:(100～500):5等，还可为100:100:1、100:150:2、100:200:3、100:300:4、100:400:5或100:500:5等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为100:(200～400):(1～3)。
优选地，步骤(1)中制浆包括进行研磨处理。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述碳源物质为有机碳和/或无机碳，即可采用有机碳、无机碳或有机碳和无机碳的组合。
优选地，步骤(2)所述碳源物质为含有C、H、Si、Al和Ca元素的有机碳和/或含有C、H、Si、Al和Ca元素的无机碳。
本发明中，利用碳源物质中的Si、Al和Ca等元素在高温处理过程中能形成玻璃态渣的特点，可将色素及有机物中部分难易挥发或难以变成气态的元素封存其内，最终形成对环境无污染风险且性质稳定的玻璃态渣，避免了排放或堆积对环境造成污染。
优选地，步骤(2)所述碳源物质为煤、生物质、木炭或焦炭中任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：煤和生物质的组合，木炭和焦炭的组合，煤、生物质和木炭的组合，煤、生物质、木炭和焦炭的组合等。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述制浆液与碳源物质的质量比100:(35～200)，例如100:35、100:50、100:70、100:100、100:130、100:150、100:170或100:200等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为100:(50～150)。
优选地，步骤(2)制备得到的水煤浆的固体含量为30wt％～80wt％，例如30wt％、33wt％、35wt％、37wt％、40wt％、42wt％、45wt％、48wt％、50wt％、52wt％、58wt％、60wt％、62wt％、65wt％、68wt％、70wt％、73wt％、75wt％、77wt％或80wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；粘度为400mPa·s～2000mPa·s，例如400mPa·s、500mPa·s、700mPa·s、1000mPa·s、1300mPa·s、1500mPa·s、1700mPa·s或2000mPa·s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；优选为固体含量为40wt％～60wt％，粘度为600mPa·s～1200mPa·s。
优选地，步骤(2)中将制浆液与碳源物质混合并进行研磨处理后得到水煤浆了，但并不仅限于研磨处理，其通过本领域常规技术手段制备得到水煤浆即可，故此处不再赘述。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述含氧气氛中氧气的体积含量≥99.5％，例如99.5％、99.6％、99.7％、99.8％或99.9％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述气化反应的1300℃～1500℃，反应压力为1MPa～3MPa，此为进一步优选的气化反应条件，其效果较1100℃～1600℃和0.5MPa～4.0MPa的反应条件更优。
优选地，步骤(3)所述气化反应的时间为2s～20s，例如2s、4s、6s、8s、10s、12s、14s、16s、18s或20s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为5s～10s。
优选地，步骤(3)所述气化反应在气化炉中进行。
优选地，步骤(3)所述气化反应中水煤浆通过喷嘴均匀喷入气化炉中进行反应。
本发明因气化反应过程中容易产生剧毒物质二噁英，需要控制气化反应的温度和压力，以及水煤浆在气化炉中的停留时间。故所述气化反应的条件不在上述温度、压力范围和含氧气氛中，则得不到所述的目标气态产物和液态溶渣。
作为本发明优选的技术方案，步骤(4)所述激冷分离为在0.5s～5s内冷却至50℃～200℃，其冷却时间可为0.5s、1s、1.5s、2s、2.5s、3s、3.5s、4s、4.5s或5s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用；其冷却所达到的温度可为50℃、70℃、100℃、130℃、150℃、170℃或200℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为在1s～3s内冷却至100℃～200℃。
本发明所述激冷主要是对气态产物和液态溶渣进行快速冷却处理，得到玻璃态渣和混合气体。在激冷室内液态熔渣与激冷水接触后快速激冷固化，冷却为玻璃态渣后排出气化炉。所述玻璃态渣性质稳定、对环境无污染风险可作为建材辅料使用，实现了危险废物的无害化安全处置和资源化利用。
优选地，步骤(4)所述激冷分离中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后循环利用。所述循环利用是指可循环用作激冷处理的用水，或用作水煤浆制备时用水，或根据需要亦可作为其他用途。
作为本发明优选的技术方案，步骤(4)产生的气体产物经净化处理，得到含CO和H2的混合气体，其中CO和H2的体积含量≥80％，例如80％、83％、85％、87％、90％、93％或95％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，所述净化处理包括脱氯和脱硫处理，其为现有技术中常规处理方法，故不再赘述。
优选地，步骤(4)得到的玻璃态渣作为建筑材料的辅料使用。
作为本发明优选的技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将预处理后的有机树脂类废物与水和两亲性表面活性剂按质量比为100:(200～400):(1～3)混合并研磨处理，得到制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质按质量比100:(50～150)进行混合并研磨处理后得到水煤浆，所得水煤浆的固体含量为40wt％～60wt％，粘度为600mPa·s～1200mPa·s；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在氧气体积含量≥99.5％的含氧气氛中，于1300℃～1500℃和1MPa～3MPa进行气化反应5s～10s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在0.5s～5s内冷却至50℃～200℃进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣；产生的混合气体经脱氯和脱硫处理，得到含CO和H2的混合气体，其中CO和H2的体积含量≥80％，玻璃态渣作为建筑材料的辅料，激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后循环利用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述方法能够将有机树脂类废物中的有毒有害物质彻底分解，不会产生二次污染，实现了危险废物的无害化安全处置；
(2)本发明所述方法无需外加Ca、Si和Al等氧化物或盐类，依靠所使用的碳源物质本身所含有的Ca、Si和Al等元素，在高温处置过程中可形成玻璃态渣，其性质稳定、对环境无二次污染风险，可作为生产建筑材料的辅料；
(3)本发明所述方法可利用废水和激冷处理后的水制备水煤浆，激冷处理产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用，实现了整个工艺过程中废水的循环利用，避免了废水排放对生态环境造成的二次污染风险，降低了有机树脂类废物的无害化处置成本。
附图说明
图1是本发明实施例1所述有机树脂类废物的综合利用方法的流程示意图。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将预处理后的有机树脂类废物与水和助剂混合并制浆，得到制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质混合制备水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在含氧气氛中，于1100℃～1600℃和0.5MPa～4.0MPa进行气化反应，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，如图1所示，所述方法包括以下步骤：
(1)将3.2t晓星化工产生的废离子交换树脂进行粉碎处理，然后与16t冲渣水和0.032t萘磺酸钠混合均匀，其质量比为100:500:1，制备成制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与27.52t煤混合均匀，其质量比为100:143.1，进行磨浆处理，得到固体含量为65.71wt％，粘度为1523mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制的喷嘴将其喷入气化炉，在含99.7％(体积含量)氧气的气氛中，于温度为1300℃、压力为2.5MPa条件下进行气化反应15s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)反应得到的气态产物和液态熔渣在3s内激冷至100℃并分离，分别得到混合气体和玻璃态渣，玻璃态渣性质稳定且对环境无污染风险可作为建材辅料使用，激冷过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量为91.3％的混合气体。
实施例2：
本实施例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将2.31t伊宝馨产生的废树脂进行熔融处理，然后与6.93t冲渣水和0.064t木质素磺酸钾混合均匀，其质量比为100:300:2，制备成制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与13.48t焦粉混合均匀，其质量比为100:144.8，进行磨浆处理，得到固体含量为69.30wt％，粘度为1648mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制的喷嘴将其喷入气化炉，在含99.5％(体积含量)氧气的气氛中，于温度为1600℃、压力为0.5MPa条件下进行气化反应8s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)反应得到的气态产物和液态熔渣在5s内激冷至135℃并分离，分别得到混合气体和玻璃态渣，玻璃态渣性质稳定且对环境无污染风险可作为建材辅料使用，激冷过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量为93.6％的混合气体。
实施例3：
本实施例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将3t现代药业产生的废树脂进行熔融处理，然后与3t冲渣水和0.03t磺化腐殖酸钠混合均匀，其质量比为100:300:1，制备成制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与6.54t木炭混合均匀，其质量比为100:105.3，进行磨浆处理，得到固体含量为75wt％，粘度为1898mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制的喷嘴将其喷入气化炉，在含99.8％(体积含量)氧气的气氛中，于温度为1100℃、压力为4MPa条件下进行气化反应16s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)反应得到的气态产物和液态熔渣在0.5s内激冷至135℃并分离，分别得到混合气体和玻璃态渣，玻璃态渣性质稳定且对环境无污染风险可作为建材辅料使用，激冷过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量为94.2％的混合气体。
实施例4：
本实施例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将1.6t中美华东产生的废树脂进行粉碎处理，然后与5.6t冲渣水和0.08t磺化腐殖酸钠混合均匀，其质量比为100:350:5，制备成制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与3.03t木炭混合均匀，其质量比为100:41.6，进行磨浆处理，得到固体含量为44.91wt％，粘度为872mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制的喷嘴将其喷入气化炉，在含99.8％(体积含量)氧气的气氛中，于温度为1250℃、压力为3MPa条件下进行气化反应8s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)反应得到的气态产物和液态熔渣在3.5s内激冷至50℃并分离，分别得到混合气体和玻璃态渣，玻璃态渣性质稳定且对环境无污染风险可作为建材辅料使用，激冷过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量为84.2％的混合气体。
实施例5：
本实施例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将3t金康产生的废树脂进行粉碎处理，然后与13.5t冲渣水和0.05t聚烯烃磺酸钾混合均匀，其质量比为100:350:1.67，制备成制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与5.92t煤混合均匀，其质量比为100:35.7，进行磨浆处理，得到固体含量为39.69wt％，粘度为456mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制的喷嘴将其喷入气化炉，在含99.8％(体积含量)氧气的气氛中，于温度为1450℃、压力为2.8MPa条件下进行气化反应8s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)反应得到的气态产物和液态熔渣在3s内激冷至80℃并分离，分别得到混合气体和玻璃态渣，玻璃态渣性质稳定且对环境无污染风险可作为建材辅料使用，激冷过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量为82.6％的混合气体。
实施例6：
本实施例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将5t浙江现代药用植物产生的废树脂进行粉碎处理，然后与12.5t冲渣水和0.04t聚烯烃磺酸钾混合均匀，其质量比为100:250:2.8，制备成制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与10.96t焦粉混合均匀，其质量比为100:62.4，进行磨浆处理，得到固体含量为56wt％，粘度为1038mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制的喷嘴将其喷入气化炉，在含99.6％(体积含量)氧气的气氛中，于温度为1500℃、压力为3.2MPa条件下进行气化反应5s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)反应得到的气态产物和液态熔渣在0.5s内激冷至200℃并分离，分别得到混合气体和玻璃态渣，玻璃态渣性质稳定且对环境无污染风险可作为建材辅料使用，激冷过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量为88.4％的混合气体。
实施例7：
本实施例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法包括以下步骤：
(1)将2.61t浙江现代药用植物产生的废树脂进行熔融处理，然后与3.915t冲渣水和0.052t磷酸钠混合均匀，其质量比为100:150:2，制备成制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与12.28t煤混合均匀，其质量比为100:186.7，进行磨浆处理，得到固体质量为78.96wt％，粘度为1997mPa·s的水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆采用特制的喷嘴将其喷入气化炉，在含99.8％(体积含量)氧气的气氛中，于温度为1450℃、压力为4.5MPa条件下进行气化反应10s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)反应得到的气态产物和液态熔渣在2s内激冷至50℃并分离，分别得到混合气体和玻璃态渣，玻璃态渣性质稳定且对环境无污染风险可作为建材辅料使用，激冷过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用；
(5)将步骤(4)得到的混合气体进行脱硫和脱氯处理，得到CO和H2体积含量为95.7％的混合气体。
对比例1：
本对比例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应温度为1000℃(＜1100℃，即气化反应温度过低)。
本对比例所述方法由于反应温度过低，气化反应产物无法得到富含CO和H2的目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现有机树脂类废物的无害化处置和资源化利用。
对比例2：
本对比例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应温度为1800℃(＞1600℃，即气化反应温度过高)。
本对比例所述方法由于反应温度过高，无法在极短时间内将其冷却至无二噁英生成的温度，导致无法得到目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现有机树脂类废物的无害化处置和资源化利用。
对比例3：
本对比例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应压力为0.3MPa(＜0.5MPa，即气化反应压力过低)。
本对比例所述方法由于气化反应压力过低，在所述的反应时间内无法完全反应，导致气态产物中CO和H2含量很低，此外，所添加碳源物质中的硅、铝及其他元素的氧化物难以在短时间内形成玻璃态渣。尽管通过延长时间可以使其反应完全，但又容易产生二噁英类对环境危害性更高的有毒有害物质。因此，反应压力过低，无法得到目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现有机树脂类废物的无害化处置和资源化利用。
对比例4：
本对比例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应压力为5MPa(＞4.0MPa，即气化反应压力过高)。
本对比例所述方法由于气化反应压力过高，气化反应产物无法得到富含CO和H2的目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现有机树脂类废物的无害化处置和资源化利用。
对比例5：
本对比例提供了一种有机树脂类废物的综合利用方法，所述方法参照实施例1中所述方法，区别在于：步骤(3)中气化反应在无氧或氧含量较低(体积含量＜99.5％)的气氛中进行。
本对比例所述方法由于气化反应在无氧或氧含量较低(体积含量＜99.5％)的气氛中进行，气化反应产物无法得到富含CO和H2的目标气态产物和液态熔渣，进而无法实现有机树脂类废物的无害化处置和资源化利用。
综合上述实施例和对比例可以看出，本发明所述方法能够将有机树脂类废物中的有毒有害物质彻底分解，不会产生二次污染，实现了危险废物的无害化安全处置。
本发明所述方法无需外加Ca、Si和Al等氧化物或盐类，依靠所使用的碳源物质本身所含有的Ca、Si和Al等元素，在高温处理过程中可形成玻璃态渣，其性质稳定、对环境无二次污染风险，可作为生产建筑材料的辅料；
本发明所述方法可利用废水和激冷处理后的水制备水煤浆，激冷处理产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后可循环利用，实现了整个工艺过程中废水的循环利用，避免了废水排放对生态环境造成的二次污染风险，降低了有机树脂类废物的无害化处置成本。
申请人申明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细应用方法，但本发明并不局限于上述详细应用方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品原料的等效替换及辅助成分的添加、具体操作条件和方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
Claims (28)
1.一种有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将预处理后的有机树脂类废物与水和助剂混合并制浆，得到制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质混合制备水煤浆；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在含氧气氛中，于1100℃～1600℃和0.5MPa～4.0MPa进行气化反应，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣；
步骤(2)所述碳源物质为含有C、H、Si、Al和Ca元素的有机碳和/或含有C、H、Si、Al和Ca元素的无机碳；
步骤(4)所述激冷分离为在0.5s～5s内冷却至50℃～200℃。
2.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，所述有机树脂类废物为非放射性的有机树脂类废物。
3.根据权利要求2所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理包括：粉碎处理和/或熔融处理。
4.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中所述水为步骤(4)激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水。
5.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)所述助剂为两亲性表面活性剂。
6.根据权利要求5所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)所述助剂为萘磺酸盐、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐、聚烯烃磺酸盐、聚丙烯酸酯、羧酸盐或磷酸盐中任意一种或至少两种的组合。
7.根据权利要求6所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)所述助剂为萘磺酸钠、木质素磺酸钾、磺化腐殖酸钠、聚烯烃磺酸钾或磷酸钠中任意一种或至少两种的组合。
8.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)所述有机树脂类废物与水和助剂的质量比为100:(100～500):(1～5)。
9.根据权利要求8所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)所述有机树脂类废物与水和助剂的质量比为100:(200～400):(1～3)。
10.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(1)中制浆包括进行研磨处理。
11.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)所述碳源物质为煤、生物质、木炭或焦炭中任意一种或至少两种的组合。
12.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)所述制浆液与碳源物质的质量比100:(35～200)。
13.根据权利要求12所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)所述制浆液与碳源物质的质量比为100:(50～150)。
14.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)制备得到的水煤浆的固体含量为30wt％～80wt％，粘度为400mPa·s～2000mPa·s。
15.根据权利要求14所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)制备得到的水煤浆的固体含量为40wt％～60wt％，粘度为600mPa·s～1200mPa·s。
16.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(2)中将制浆液与碳源物质混合并进行研磨处理后得到水煤浆。
17.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(3)所述含氧气氛中氧气的体积含量≥99.5％。
18.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(3)所述气化反应的1300℃～1500℃，反应压力为1MPa～3MPa。
19.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(3)所述气化反应的时间为2s～20s。
20.根据权利要求19所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(3)所述气化反应的时间为5s～10s。
21.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(3)所述气化反应在气化炉中进行。
22.根据权利要求21所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(3)所述气化反应中水煤浆通过喷嘴均匀喷入气化炉中进行反应。
23.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(4)所述激冷分离为在1s～3s内冷却至100℃～200℃。
24.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(4)所述激冷分离中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后循环利用。
25.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(4)产生的气体产物经净化处理，得到含CO和H2的混合气体，其中CO和H2的体积含量≥80％。
26.根据权利要求25所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，所述净化处理包括脱氯和脱硫处理。
27.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，步骤(4)得到的玻璃态渣作为建筑材料的辅料使用。
28.根据权利要求1所述的有机树脂类废物的综合利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)将预处理后的有机树脂类废物与水和两亲性表面活性剂按质量比为100:(200～400):(1～3)混合并研磨处理，得到制浆液；
(2)将步骤(1)得到的制浆液与碳源物质按质量比100:(50～150)进行混合并研磨处理后得到水煤浆，所得水煤浆的固体含量为40wt％～60wt％，粘度为600mPa·s～1200mPa·s；
(3)将步骤(2)得到的水煤浆在氧气体积含量≥99.5％的含氧气氛中，于1300℃～1500℃和1MPa～3MPa进行气化反应5s～10s，得到气态产物和液态熔渣；
(4)将步骤(3)得到的气态产物和液态熔渣在0.5s～5s内冷却至50℃～200℃进行激冷分离，得到混合气体和玻璃态渣；产生的混合气体经脱氯和脱硫处理，得到含CO和H2的混合气体，其中CO和H2的体积含量≥80％，玻璃态渣作为建筑材料的辅料，激冷分离过程中产生的冷却水和/或冲渣水经过滤后循环利用。
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