CN108911453A - 一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线 - Google Patents

Abstract

本发明涉及含碳粉末的环保制备，特别涉及一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线，所述黑色基料包括由污泥依次经过干化处理、碳化处理、研磨、筛分处理制得的黑色粉末，所述污泥包括由生活污水处理产生的污泥，为生活污水处理产生的污泥提供了经济环保的利用途径，通过碳化处理制得含碳的黑色粉末，与四氧化三铁的颜色特性和颗粒特性相同，可在较多领域替代四氧化三铁的使用，减少矿物资源的耗费，减少了对环境的破坏，其制备方式较简单，工艺步骤流畅，同时，采用加热热解碳化的方式碳化污泥颗粒粉，使污泥中的细菌病毒或微生物均被杀死或分解，使制得的黑色粉末具有无害特性，适用范围更广。

Description

一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线

技术领域

本发明涉及含碳粉末的环保制备，特别涉及一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线。

背景技术

随着人口的日益增加和全球社会的日益城镇化，城市生活污水的产量越来越大，作为城市污水处理的副产品的污泥也越来越多，污水污泥中含有大量的有机质和无机物颗粒物，目前，城市污水处理产生的污泥一般为通过低温干燥处理后，进行填埋、焚烧等操作处理利用，或通过有氧厌氧发酵后制成基质土利用，但是，目前对污泥的处理利用都需要耗费较多的人力物力，容易在处理过程中造成环境污染，且不能良好的利用污泥中富含有机质和无机颗粒物的特性，造成一定的资源浪费。

四氧化三铁是目前常用于颜料墨水、塑料、橡胶、陶瓷、油漆、建材等领域的黑色颗粒料，其主要来自于矿物资源的开采或由石化产品通过接触法或油炉法生产，生产过程耗费较多的人力物力以及自然资源，还容易造成环境破坏。

城市生活污水处理后产生的污泥中富含的有机质具有在高温环境下分解生成无定型碳或碳单质的特性，但是，目前还没有利用城市污水处理产生的污泥制备含碳固体物质的技术方案，更没有利用城市污水处理产生的污泥制备替代四氧化三铁使用的黑色颗粒料的技术方案。

综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决目前还没有利用城市污水处理产生的污泥制备含碳物质替代四氧化三铁使用的技术方案，污泥处理过程耗费较多的人力物力，四氧化三铁的制备耗费较多的自然资源，造成环境破坏的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于：针对目前还没有利用城市污水处理产生的污泥制备含碳物质替代四氧化三铁使用的技术方案，污泥处理过程耗费较多的人力物力，四氧化三铁的制备耗费较多的自然资源，造成环境破坏的技术问题，提供了一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种利用污泥制备的黑色基料，包括由污泥依次经过干化处理、碳化处理、研磨、筛分处理制得的黑色粉末，所述黑色粉末的粒径为d，1μm＜d＜200μm，所述污泥包括由生活污水处理产生的污泥。

本发明的一种利用污泥制备的黑色基料，采用生活污水处理产生的污泥作为原料，为生活污水处理产生的污泥提供了经济环保的利用途径，同时，利用生活污水处理产生的污泥中富含有机质的特性，通过碳化处理将污泥中的有机质分解成含碳固体物质，处理制得含碳的黑色粉末，与四氧化三铁的颜色特性和颗粒特性相同，可在较多领域替代四氧化三铁的使用，特别是可以运用作为颜料型墨的黑色色基，替代颜料型墨中四氧化三铁的使用，减少矿物资源的耗费，减少了对环境的破坏。

作为优选，所述碳化处理为加热碳化。由于生活污水处理产生的污泥中还含有各种细菌病毒和微生物，采用加热方式进行碳化处理也有利于杀死和分解其中对环境或人体有危害的细菌病毒或微生物，使制得的黑色基料具有无害特性，同时，由于生活污水处理产生的污泥中还含有各种金属氧化物，在碳化处理过程中，金属氧化物受热分解为单质或低含氧氧化物，附着于热解碳化形成的游离碳和颗粒物上，使制得的黑色粉末不仅具有黑色、粒径小的特性，还具有一定的耐高温、耐酸碱的特性，使制得的黑色粉末适用范围更广。

作为优选，所述碳化处理包括微波加热碳化和/或石英管加热碳化和/或加热炉加热碳化。可根据实际情况采用一种或多种加热碳化的方式进行污泥的碳化处理，方便黑色基料的制备。

作为优选，所述干化处理包括渗滤干化和/或自然蒸发干化和/或微波干化和/或加热干化和/或气流干化。可根据实际情况，选择一种或多种处理方式对污泥进行干化处理，方便去除污泥中过多的水分，方便污泥的处理和转运。

一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：干燥污泥：干燥处理污泥，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉；步骤2：碳化污泥颗粒粉：加热步骤1制得污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体；步骤3：研磨处理：研磨步骤2制得黑色颗粒料，制得包括若干不同粒径颗粒物的黑色粉末；步骤4：筛分处理：按粒径大小，分级处理步骤3制得黑色粉末。

本发明的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，制备方式较简单，工艺步骤流畅，通过干燥处理污泥，减少污泥中的含水量，使处理制得的污泥颗粒粉转运方便，可较容易的通过管道进行输送，方便各处理步骤的连续进行，进一步使利用污泥制备黑色基料的方式简单，同时，由于预先的干燥处理减少了污泥中的含水量，也有利于减少碳化处理过程的整体时间，同时，采用加热热解碳化的方式碳化污泥颗粒粉，使污泥中的细菌病毒或微生物均被杀死或分解，使制得的黑色粉末具有无害特性，适用范围更广，可根据制得的黑色粉末的粒径等级情况，将黑色粉末用于替代四氧化三铁制备颜料墨水。

作为优选，步骤1包括如下步骤：步骤1.1：预干化处理：干化处理污泥，制得含水率10%-60%的污泥原料；步骤1.2：二次干化处理：加热步骤1.1制得污泥原料，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉。通过采用多次干化处理，其中预干化处理步骤可较容易的在污水处理厂进行，使在污水处理厂对污泥进行初步处理后方便转运，避免含水量过高的污泥流动性过大造成的转运不方便，同时，在碳化处理前将污泥进行二次干化处理进一步减少污泥的含水量，减少污泥碳化过程时间，加快污泥的碳化，也有效避免水分对污泥内有机质碳化效果的影响，提高碳化效率。

作为优选，步骤2所述碳化污泥颗粒粉包括在厌氧环境下，微波加热和/或石英管加热污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体，加热温度300-600℃。在厌氧环境下，通过微波加热和/或石英管加热污泥颗粒粉，可根据实际情况择一使用或同时采用微波加热和石英管加热，使利用微波从污泥颗粒粉内部对污泥颗粒粉进行整体加热，使污泥颗粒粉迅速升温，由石英管从污泥颗粒粉外部对污泥颗粒粉进行加热，两种加热方式相互辅助，互不干涉，进一步的加快污泥颗粒粉中的有机质的碳化，减少制备时间，提高成品率。

作为优选，步骤2所述碳化污泥颗粒粉还包括在厌氧环境下，在加热炉中加热污泥颗粒粉，加热温度300-600℃。可根据实际情况，选择合适的加热碳化方式，最大程度的提高污泥颗粒粉中有机质的碳化效率，由于在厌氧环境下进行加热过程，也有效的避免了污泥受热碳化后形成的碳元素挥发到空气中，提高了碳化效率和成品率。

作为优选，所述步骤2和步骤3之间还设置有步骤2.1：回收热解气体：收集步骤2碳化生成的热解气体，导入盛装污泥原料的容器中，用于干燥处理。将污泥颗粒粉热解形成的热解气体导入盛装污泥原料的容器中，对污泥原料进行干化处理，充分利用制备过程的副产品，减少干化污泥过程的能源消耗，使制备过程更经济环保。

作为优选，所述厌氧环境为在盛装污泥颗粒粉的容器中持续导入惰性气体，形成的贫氧环境。通过导入持续流动的惰性气体形成厌氧环境，使厌氧环境的形成较容易，同时，由于流动的惰性气体可较容易的带走污泥热解形成的热解气体，较方便的对热解气体进行收集，减少能源的消耗，本实施例优选将盛装污泥颗粒粉和污泥原料的容器连通，使得惰性气体携带高温热解气体进入盛装污泥原料的容器中，使得流动的惰性气体可以加速污泥原料的干燥处理，进一步减少污泥处理的整体能源消耗以及处理时间，节约能源。

作为优选，所述惰性气体为氮气。采用氮气作为制备厌氧环境的惰性气体，来源较广泛，且不会对环境造成破坏。

本发明还公开了一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，包括依次通过输料管连通的储料罐、干燥装置和碳化装置，所述储料罐用于储存污水厂输出的污泥原料，所述干燥装置用于干燥污泥原料，所述碳化装置内设置有微波发生器和/或石英加热管。

本发明的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，结构较简单，通过将生活污水处理厂初步处理后的污泥存储在储料罐内，由于此时污泥含水率较高，可较容易的沿输料管道流动，使储料罐中的污泥原料较容易的依次经过干燥装置干化处理，碳化装置加热碳化处理，形成含碳黑色基料，制备方式较简单，实现污泥至黑色基料的顺畅转化过程，减少了污泥处理的能源消耗，同时，由于采用微波发生器和/或石英加热管对污泥进行加热碳化，使得污泥原料中的病毒和细菌孢体在高温环境下被彻底消灭，有利于制得无害化的黑色基料，方便黑色基料被运用到其他领域，扩大污泥处理产出物的适用范围，可根据实际情况，在碳化装置内同时设置微波发生器和石英加热管，使微波发生器从污泥颗粒内部对污泥原料进行加热处理，石英加热管从污泥颗粒外部对污泥原料进行加热处理，两种加热方式相互促进，互不干涉，减少污泥处理过程的整体时间，提高污泥碳化效率。

作为优选，还包括惰性气体供应装置，所述惰性气体供应装置通过供气管道与碳化装置连通，所述碳化装置上设置有第一出气口，在碳化装置内形成流动的惰性气流，使碳化装置内形成贫氧环境。通过在碳化装置内导入惰性气体形成贫氧环境，有利于污泥中的有机质顺利热解分解碳化，形成黑色粉末和热解气体，提高污泥碳化效率，同时，流动的惰性气体可不断的将碳化处理生成的热解气体和碳化装置内污泥的水分带走，减少碳化装置内污泥中的水分，加速污泥的碳化，进一步提高碳化效率。

作为优选，所述惰性气体供应装置通过供气管道与干燥装置连通，所述干燥装置上设置有第二出气口，在干燥装置内形成用于干燥污泥原料的惰性气流。通过在干燥装置内导入惰性气体，利用惰性气体对干燥装置内的污泥进行预干化处理，减少进入碳化装置内污泥中的水分，有利于减少进入碳化装置的污泥的整体碳化时间。

作为优选，所述干燥装置上设置有出气管道，所述出气管道一端与第二出气口可拆卸的连接，另一端连接有废气处理装置。将干燥装置与废气处理装置连接，避免用于干燥污泥的惰性气流中携带污泥粉尘或其他有害病毒菌体，可根据实际情况，在废气处理装置中设置用于吸附粉尘、病毒、细菌孢体的处理液，达到污泥的无害化处理过程。

作为优选，所述干燥装置内还设置有导热盘管，所述导热盘管一端与废气处理装置连通，另一端与碳化装置内部空间连通，形成从惰性气体供应装置依次经过碳化装置、导热盘管和废气处理装置的惰性气流。通过在干燥装置内设置导热盘管，使得导热盘管从污泥中穿过，而导热盘管内的气流为从惰性气体供应装置经过碳化装置后输出的高温惰性气流和碳化过程产生的高温热解气流，可较容易的通过导热盘管与干燥装置内的污泥进行热交换，加热污泥，促进污泥中的水分的析出，加快污泥的干燥，减少用于干燥污泥的能源的消耗，节约能源。

作为优选，所述干燥装置内还设置有用于搅拌污泥原料的搅拌装置。在干燥装置内设置搅拌装置，使得干燥装置内的污泥在搅拌状态下水分更快的析出，进一步加快污泥的水分减少，有利于后续碳化处理的进行，提高碳化效率。

作为优选，所述惰性气体为氮气。采用氮气作为维持厌氧环境的气体，来源较广泛，造价较低，减少污泥处理的整体造价。

作为优选，还包括研磨机构，所述研磨机构通过输料管与碳化装置连通。设置研磨机构与碳化装置连通，使得经过碳化处理的粉末进入研磨装置进行处理，制得粒径较小的黑色基料，扩大制得的黑色基料的适用范围。

作为优选，还包括筛分机构，所述筛分机构通过输料管与研磨机构连通。设置筛分机构与研磨机构连通，使得将经过研磨处理的黑色基料根据粒径的不同被分级处理，使方便将不同粒径的黑色基料用于不同的环境，方便后续黑色基料的使用。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的一种利用污泥制备的黑色基料的有益效果是：

1、采用生活污水处理产生的污泥作为原料，为生活污水处理产生的污泥提供了经济环保的利用途径；

2、利用生活污水处理产生的污泥中富含有机质的特性，通过碳化处理将污泥中的有机质分解成含碳固体物质，处理制得含碳的黑色粉末，与四氧化三铁的颜色特性和颗粒特性相同，可在较多领域替代四氧化三铁的使用，减少矿物资源的耗费，减少了对环境的破坏。

本发明的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法的有益效果是：

1、制备方式较简单，工艺步骤流畅；

2、通过干燥处理污泥，减少污泥中的含水量，使处理制得的污泥颗粒粉转运方便，可较容易的通过管道进行输送，方便各处理步骤的连续进行，进一步使利用污泥制备黑色基料的方式简单；

3、由于预先的干燥处理减少了污泥中的含水量，也有利于减少碳化处理过程的整体时间；

4、采用加热热解碳化的方式碳化污泥颗粒粉，使污泥中的细菌病毒或微生物均被杀死或分解，使制得的黑色粉末具有无害特性，适用范围更广；

本发明的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线的有益效果是：

结构较简单，通过将生活污水处理厂初步处理后的污泥存储在储料罐内，通过输料管输送污泥，依次经过干燥装置干燥处理，碳化装置通过微波对干燥后的污泥进行碳化处理，使制得含碳黑色基料，制备方式较简单，实现污泥至黑色基料的顺畅转化过程，减少了污泥处理的能源消耗。

附图说明

图1是本发明的一种利用污泥制备的黑色基料的制备流程示意图；

图2是本发明的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法的流程示意图；

图3是本发明的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线的结构示意图。

附图标记

1-储料罐，2-干燥装置，21-导热盘管，22-出气管道，23-搅拌装置，3-碳化装置，4-惰性气体供应装置，41-供气管道，5-废气处理装置，6-研磨机构，7-筛分机构，8-输料管。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1

如图1-3所示，一种利用污泥制备的黑色基料，包括由污泥依次经过干化处理、碳化处理、研磨、筛分处理制得的黑色粉末，所述黑色粉末的粒径为d，1μm＜d＜200μm，所述污泥包括由生活污水处理产生的污泥。

本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料，采用生活污水处理产生的污泥作为原料，为生活污水处理产生的污泥提供了经济环保的利用途径，同时，利用生活污水处理产生的污泥中富含有机质的特性，通过碳化处理将污泥中的有机质分解成含碳固体物质，处理制得含碳的黑色粉末，与四氧化三铁的颜色特性和颗粒特性相同，可在较多领域替代四氧化三铁的使用，减少矿物资源的耗费，减少了对环境的破坏，可根据实际情况，通过筛分处理提取制得的黑色粉末中粒径小于45μm的粉末，其符合颜料墨水对色基料的粒径和颜色要求，可直接运用于颜料墨水的使用，替代颜料墨水中四氧化三铁的使用，减少四氧化三铁的使用量。

优选的，所述碳化处理为加热碳化，本实施例优选采用微波加热碳化和/或石英管加热碳化。采用加热碳化的方式对污泥进行碳化处理，通过加热的方式，有利于杀死或分解污泥中的细菌、病毒或微生物，使值得的黑色基料具有无害特性，同时，由于生活污水处理产生的污泥中还含有各种重金属元素，在加热环境下还容易使重金属元素附着于热解碳化形成的游离碳和颗粒物上，使制得的黑色粉末不仅具有黑色、粒径小的特性，还具有一定的耐高温、耐酸碱的特性，使制得的黑色粉末适用范围更广，运用于颜料墨水中使用时，制得的颜料墨水着色效果较好，不易受外界环境影响而脱色，使用效果较好，能较好的替代四氧化三铁的使用，具有较广泛的应用前景，本实施例优选采用微波加热碳化和/或石英管加热碳化，使得可根据实际情况采用一种或多种加热碳化的方式进行污泥的碳化处理，两种加热方式之间互不干涉，促进污泥的快速碳化，方便黑色基料的制备。

优选的，所述干化处理包括渗滤干化和/或自然蒸发干化和/或微波干化和/或加热干化和/或气流干化。可根据实际情况，选择一种或多种处理方式对污泥进行干化处理，方便去除污泥中过多的水分，方便污泥的处理和转运，本实施例优选采用在污泥厂进行常规的渗滤干化和自然蒸发干化，减少污水处理厂输出的污泥的含水量，方便污泥的转运，同时，在利用污泥干化、碳化处理制备黑色基料的过程中，采用微波干化、加热干化和气流干化相配合，导入惰性气体，利用微波干化的同时使污泥中的有机质被加热热解碳化，方便黑色基料的制备。

实施例2

如图1-3所示，一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：干燥污泥：干燥处理污泥，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉；步骤2：碳化污泥颗粒粉：加热步骤1制得污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体；步骤3：研磨处理：研磨步骤2制得黑色颗粒料，制得包括若干不同粒径颗粒物的黑色粉末；步骤4：筛分处理：按粒径大小，分级处理步骤3制得黑色粉末。

本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，工艺步骤流畅，操作简单，通过干燥处理污泥，减少污泥中的含水量，使干燥处理制得的污泥颗粒粉转运方便，可较容易的通过管道进行输送，方便各处理步骤的连续进行，同时，由于预先的干燥处理减少了污泥中的含水量，也有利于减少碳化处理过程的整体时间，同时，采用加热热解碳化的方式碳化污泥颗粒粉，使污泥中的细菌病毒或微生物均被杀死或分解，使制得的黑色粉末具有无害特性，适用范围更广，且碳化处理后的黑色粉末经过研磨处理和筛分处理，本实施例优选采用冲击式超细磨粉机、高压微粉磨粉等适用于含水率低、出料粒度要求小的粉料的研磨和收集的磨粉工艺设备，使得黑色基料的制备过程流畅进行，直接输出符合使用要求的黑色基料，方便黑色基料的使用。

优选的，步骤1包括如下步骤：步骤1.1：预干化处理：干化处理污泥，制得含水率10%-60%的污泥原料；步骤1.2：二次干化处理：加热步骤1.1制得污泥原料，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉。本实施例优选在污水处理厂将污泥进行常规干化处理后减少其含水量，再将污泥转运至制备黑色基料的设备中，利用加热的方式对碳化处理前的污泥原料进行干化处理，避免碳化处理过程中水分过多对碳化效率的影响。

优选的，步骤2所述碳化污泥颗粒粉包括在厌氧环境下，微波加热污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体，加热温度300-600℃，优选为500℃。在厌氧环境下，通过微波加热污泥颗粒粉，使利用微波从污泥颗粒粉内部对污泥颗粒粉进行整体加热，使污泥颗粒粉迅速升温，其中的有机质迅速的碳化，提高成品率，减少处理整体时间，本实施例优选微波功率1-200KW，加热时间5-30min，所述加热时间根据微波功率和物料数量、含水率等因素进行相应的调整。

优选的，所述厌氧环境为在盛装污泥颗粒粉的容器中持续导入惰性气体，形成的贫氧环境，优选所述惰性气体为氮气。通过朝盛装污泥颗粒粉的容器中导入持续流动的惰性气体形成厌氧环境，使厌氧环境的形成较容易，方便污泥颗粒粉的碳化，适应于持续通气时间为2-10min，同时，由于流动的惰性气体可较容易的带走污泥颗粒粉热解碳化形成的热解气体，也进一步的促进污泥颗粒粉的碳化。

实施例3

如图1-3所示，本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，制备步骤与实施例2相同，区别在于：步骤2所述碳化污泥颗粒粉还包括在厌氧环境下，石英管加热污泥颗粒粉，加热温度300-600℃。

本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，采用两种加热方式对污泥颗粒粉进行加热热解碳化，两种碳化方式互不干涉，微波加热利用不同波段的微波，从每一粒污泥颗粒粉的内部进行加热，石英管加热利用石英管的热辐射，从每一粒污泥颗粒粉的外部向内进行整体加热，两种碳化方式互相促进，加速污泥颗粒粉的快速碳化，减少碳化时间，也有利于提高碳化效率，可根据微波功率和物料数量、含水率等因素，调整加热时间和加热温度，样品检测经过碳化处理制得黑色颗粒料，其有机质含量小于10%，置于空气中自然吸收水分后含水率小于3%。

实施例4

如图1-3所示，本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，制备步骤与实施例2相同，区别在于：所述步骤2和步骤3之间还设置有步骤2.1：回收热解气体：收集步骤2碳化生成的热解气体，导入盛装污泥原料的容器中，用于干燥处理。

本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，通过收集碳化污泥颗粒粉过程中生产的高温热解气体，温度100℃-500℃，导入盛装污泥原料的容器中，可预先加热污泥原料，并加快污泥原料中水分的散发，使进行碳化处理的污泥颗粒粉具有一定的温度，且含水率较低，使污泥中的有机质快速热解碳化，减少碳化处理过程时间，提高碳化处理效率，充分利用了黑色基料制备过程的副产品，减少干化污泥过程的能源消耗，使制备过程更经济环保。

实施例5

如图3所示，一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，包括依次通过输料管8连通的储料罐1、干燥装置2和碳化装置3，所述储料罐1用于储存经过预干化处理的污泥原料，所述干燥装置2用于进一步干燥污泥原料，所述碳化装置3内设置有微波发生器，还包括依次通过输料管8连通的研磨机构6和筛分机构7，所述筛分机构7通过输料管8与碳化装置3连通。

本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，结构较简单，通过将生活污水处理厂初步处理后的污泥存储在储料罐1内，通过输料管8输送污泥，依次经过干燥装置2干燥处理，碳化装置3通过微波对干燥后的污泥进行加热碳化处理，研磨机构6对制得的黑色基料进行研磨处理，筛分机构7根据粒径大小对黑色基料进行分级处理，使制得含碳黑色基料，制备方式较简单，实现污泥至黑色基料的顺畅转化过程，减少了污泥处理的能源消耗，制得的黑色基料可根据其颜色特性和颗粒特性运用于颜料墨水、塑料、橡胶、陶瓷、油漆、建材等领域，运用范围较广。

优选的，本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，通过设置研磨机构6和筛分机构7，使形成全封闭的流水线作业，直接在生产线末端分类输出不同粒径大小的黑色基料，方便黑色基料的使用，也避免污泥处理过程中产生对环境或人体有害的气体，实现污泥的无害化处理，处理过程经济环保无污染，不需要对污水厂的污泥进行转运，直接通过管道输送，处理也较方便，同时，由于污泥中例如氧化硅、氧化铁、氧化铜的无机颗粒物，在微波碳化处理过程中变化较小，其粒径普遍大于污泥中有机质碳化形成的含碳固体物质，通过筛分机构7的筛分作用，也有利于去除黑色基料中大部分的无机颗粒物，提高单位体积的黑色基料的含碳率，方便黑色基料的使用，本实施例优选提取其中粒径小于45μm的黑色基料用于制备颜料墨水，替代颜料墨水中四氧化三铁的使用，不仅使用效果较好，还节约资源，减少环境污染。

实施例6

如图3所示，本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，结构与实施例5相同，区别在于：所述碳化装置3内还设置有至少一根石英加热管。

本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，通过在碳化装置3内同时设置微波发生器和石英加热管，可加快污泥碳化效率，可根据实际情况设置多根石英加热管，并根据微波反应器产生的微波场的形状，将石英加热管布置为排状、矩阵状或其他形式，使利用微波反应器的微波场对污泥颗粒从内向外进行加热，实现污泥内有机质的碳化，利用石英加热管从外向内的加热污泥颗粒，实现污泥内有机质的碳化，两种加热方式相辅相成，加速污泥的碳化过程，本实施例优选采用长度0.2-2m、直径5-30cm的石英柱，微波功率1-200KW。

实施例7

如图3所示，本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，结构与实施例6相同，区别在于：还包括惰性气体供应装置4，所述惰性气体供应装置4通过供气管道41与碳化装置3连通，所述碳化装置3上设置有第一出气口，在碳化装置3内形成流动的惰性气流，使碳化装置内形成贫氧环境。

本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，通过在碳化装置3内导入惰性气体形成贫氧环境，有利于污泥中的有机质顺利在微波发生器和/或石英加热管的作用下热解分解碳化，形成黑色粉末和热解气体，使污泥中的有机质较容易的碳化，同时，流动的惰性气体可不断的将碳化处理生成的热解气体和碳化装置3内污泥的水分带走，减少碳化装置3内污泥中的水分，加速污泥的碳化，有效提高碳化效率，本实施例优选所述惰性气体为氮气，来源广泛，造价较低，且具有低温特性，实现对污泥的低温干化。

优选的，所述惰性气体供应装置4还通过供气管道41与干燥装置2连通，所述干燥装置2上设置有第二出气口，所述第二出气口可拆卸的连接有出气管道22，所述出气管道22尾端连接有废气处理装置5，在干燥装置2内形成用于干燥污泥原料的惰性气流。通过在干燥装置2内导入惰性气体，利用惰性气体对干燥装置2内的污泥进行预干化处理，由于惰性气体来源较广，可减少干燥污泥耗费的能源，有利于减少进入碳化装置3的污泥的整体碳化时间，同时，设置废气处理装置5与干燥装置2连接，使得从干燥装置2输出的惰性气流经过废气处理装置5后再排放到空气中，避免惰性气流中携带的污泥粉尘或其他有害病毒菌体污染环境，可根据实际情况，在废气处理装置5中设置用于吸附粉尘、病毒、细菌孢体的处理液，较容易的达到污泥的无害化处理过程。

优选的，所述干燥装置2内还设置有搅拌装置23。在干燥装置2内设置搅拌装置23，使得干燥装置2内的污泥在搅拌状态下水分更快的析出，进一步加快污泥的水分减少，有利于后续碳化处理的进行。

实施例8

如图3所示，本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，结构与实施例7相同，区别在于：所述干燥装置2内还设置有导热盘管21，所述导热盘管21一端与废气处理装置5连通，另一端与碳化装置3内部空间连通，形成从惰性气体供应装置4依次经过碳化装置3、导热盘管21和废气处理装置5的惰性气流。

本实施例的一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，通过在干燥装置2内设置导热盘管21，使得导热盘管21从污泥中穿过，而导热盘管21内的气流为从惰性气体供应装置4经过碳化装置3后输出的高温惰性气流和碳化过程产生的高温热解气流，可较容易的通过导热盘管21与干燥装置2内的污泥进行热交换，加热干燥装置2内的污泥，促进干燥装置2内的污泥中的水分的析出，加快污泥的干燥，减少用于干燥污泥的能源的消耗，节约能源，本实施例优选所述导热盘管21由空心管道螺旋弯曲制得，所述搅拌装置23的搅拌头设置在导热盘管21中心。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换，而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (10)

1.一种利用污泥制备的黑色基料，其特征在于：包括由污泥依次经过干化处理、碳化处理、研磨、筛分处理制得的黑色粉末，所述污泥包括由生活污水处理产生的污泥。

2.如权利要求1所述的黑色基料，其特征在于：所述碳化处理为加热碳化。

3.如权利要求1所述的黑色基料，其特征在于：所述碳化处理包括微波加热碳化和/或石英管加热碳化和/或加热炉加热碳化。

4.一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：干燥污泥：干燥处理污泥原料，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉；

步骤2：碳化污泥颗粒粉：加热步骤1制得污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体；

步骤3：研磨处理：研磨步骤2制得黑色颗粒料，制得包括若干不同粒径颗粒物的黑色粉末；

步骤4：筛分处理：按粒径大小，分级处理步骤3制得黑色粉末。

5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤1包括如下步骤：

步骤1.1：预干化处理：干化处理污泥，制得含水率10%-60%的污泥原料；

步骤1.2：二次干化处理：加热步骤1.1制得污泥原料，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于：步骤2所述碳化污泥颗粒粉包括在厌氧环境下，微波加热和/或石英管加热污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤2所述碳化污泥颗粒粉还包括在厌氧环境下，在加热炉中加热污泥颗粒粉。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤2和步骤3之间还设置有步骤2.1：回收热解气体：收集步骤2碳化生成的热解气体，导入盛装污泥原料的容器中，用于干燥污泥原料。

9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述厌氧环境为在盛装污泥颗粒粉的容器中持续导入惰性气体，形成的贫氧环境。

10.一种利用污泥制备的黑色基料的制备生产线，其特征在于：包括依次通过输料管连通的储料罐、干燥装置和碳化装置，所述储料罐用于储存经过污水厂预干化处理的污泥原料，所述干燥装置用于干燥污泥原料，所述碳化装置内设置有微波发生器和/或石英管加热器。