CN109305801A - 剩余污泥协同fcc废催化剂制备的膨胀陶粒及其制备方法 - Google Patents

剩余污泥协同fcc废催化剂制备的膨胀陶粒及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种剩余污泥协同FCC废催化剂制备的膨胀陶粒及其制备方法，属于环保废物利用技术领域。其解决了现有技术中对于剩余污泥和废催化剂无法合理利用的技术问题。本发明通过以剩余污泥、FCC废催化剂作为制备膨胀陶粒的原料，再向原料中加入助熔剂以降低烧陶温度，加入发泡剂双氧水产气物质以提高膨胀性，通过将所得配料充分搅拌，对搅拌后的配料进行造粒、将造粒后的配料进行干燥并预热、将预热后的配料进行焙烧、将焙烧后获得的陶粒冷却后得到成品。本发明制备得到的陶粒重金属的浸出率大大降低，实现了废催化剂的无害化目标，并且，协同剩余污泥制备陶粒，切实可行的做到资源化，达到以废治废的目的。

Description

剩余污泥协同FCC废催化剂制备的膨胀陶粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及环保废物利用技术领域，具体涉及一种膨胀陶粒的制备方法。
背景技术
催化裂化装置中由于催化剂受重金属污染而使催化剂活性加速下降，导致催化剂的反应选择性变差，如果只靠自然跑损和补充新剂是无法维持平衡剂的活性和选择性的，因此需要定期卸出一部分平衡剂以保证装置内催化剂的活性和选择性水平。这种卸出的平衡剂称为催化裂化废催化剂(以下简称废催化剂)。废催化剂活性低，并含有一定量的重金属，污染性强，无害化处理困难，不合规范的随意处理会对人类生存环境构成严重威胁。
而在石化企业运行过程中产生的污泥主要包括隔油池底泥、浮选浮渣、剩余活性污泥，通常简为“三泥”。这些污泥是由不同含量的水、油及固体物质组成，并含有蒽、芘、酚类、苯系物、重金属等有毒性、恶臭味的物质，混合在一起形成稳定的乳化体系，由于其特殊的性质，其处理成本较高而且技术难度较大，一直是国内外炼油行业的环保难题，其中剩余污泥是最难以处理的，占石化企业固废总量的70％。
如何对上述催化裂化产生的废催化剂以及石化企业运行过程中产生的污泥进行回收利用，已成为业内人士所关注的课题之一。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的缺陷，本发明提出了一种剩余污泥协同FCC废催化剂制备的膨胀陶粒及其制备方法，其将催化裂化产生的废催化剂和剩余污泥作为制陶原料，不但处理掉污染环境的废催化剂，以及剩余污泥，还制备得到了具有较高经济价值的陶粒。
本发明的任务之一在于提供一种剩余污泥协同FCC废催化剂制备的膨胀陶粒。
一种膨胀陶粒，其是由剩余污泥、助溶剂、发泡剂、FCC废催化剂和水为原料制备而成，所述剩余污泥与所述FCC废催化剂的质量配比为3.5～4.5：1，所述FCC废催化剂与所述发泡剂的重量体积比为300:(2～6)g/mL。
上述技术方案所带来的直接有益技术效果为：
一般来说膨胀理论认为只要原材料的二氧化硅在48--70％，氧化铝在8--25％，助融剂在4.5--31％范围内就能够烧涨，然而FCC废催化剂中二氧化硅占42％左右，氧化铝占55％左右，所含的氧化铝组分太多，二氧化硅组分太少，难以烧胀，而剩余污泥干基的组分中二氧化硅占25％左右，氧化铝占13％左右，将废催化剂和剩余污泥进行一定比例的配比，就能够协同处置，完成膨胀陶粒的制备。
上述方案实现了对废催化剂以及剩余污泥的资源化处理，且通过下述实施例可知，其得到的膨胀陶粒浸出毒性可由2.3ppm降到0.15ppm。
作为本发明的一个优选方案，所述的剩余污泥含水率在20％以下。
上述方案实现了对剩余污泥和FCC废催化剂的合理利用，并且二者一定配比后得到的膨胀陶粒，具有较高经济价值。
作为本发明的另一个优选方案，所述助溶剂为NaOH或MgO。
优选的，所述发泡剂为双氧水。
优选的，所述剩余污泥与所述FCC废催化剂的质量配比为4：1。
进一步的，所述助溶剂为NaOH。
本发明的另一任务在于提供上述膨胀陶粒的制备方法。
上述膨胀陶粒的制备方法，依次包括以下步骤：
a将剩余污泥、助溶剂、发泡剂、FCC废催化剂和水混合均匀配料；
b将所得配料充分搅拌，并对搅拌后的配料进行造粒；
c将步骤b造粒后的配料进行干燥并预热；
d将步骤c预热后的配料在温度为1000-1200℃时进行焙烧，即得成品。
进一步的，步骤c中，干燥温度为100～120℃，干燥3～5h。
进一步的，步骤c中，在马弗炉中进行预热，预热温度控制为350～450℃，预热时间为10～30min。
进一步的，步骤d中焙烧时间为5～20min。
陶粒固化重金属的机理：重金属元素在高温烧结过程中，可能发生了类质同象置换，进入到Si-O骨架网络中，成为网络构成体，从而被牢牢固定在新的矿物晶体结构中。
因此，以废催化剂制备陶粒过程中重金属的浸出率大大降低，实现了废催化剂的无害化目标，并且，协同剩余污泥制备陶粒，切实可行的做到资源化，达到以废治废的目的。
本发明不但处理掉污染环境的废催化剂，并且，协同剩余污泥制备陶粒，切实可行的做到资源化，制备得到了具有较高经济价值的陶粒。
具体实施方式
本发明提出了一种剩余污泥协同FCC废催化剂制备的膨胀陶粒及其制备方法，为了使本发明的优点、技术方案更加清楚、明确，下面结合具体实施例对本发明做详细说明。
下面对本发明主要原料做如下说明：
剩余污泥，来自石化企业运行过程中产生的污泥，剩余污泥为干基，含水率在20％以下，研磨后的粒径应在200目左右。
FCC废催化剂粒径应在200目左右，下述实施例中的FCC废催化剂质量均选取为300g。
助溶剂、发泡剂均可通过商业渠道购买获得。
实施例1：
剩余污泥与催化剂配比为3.5，剩余污泥质量为1050g。实验条件：粒径200目，加入5gNaOH，2ml双氧水。适量水；搅拌转速：自转285/min，公转125/min；105℃干燥4h，马弗炉400℃预热20分钟，1000℃焙烧10分钟。得到的陶粒的浸出毒性由2.3ppm降到0.15ppm；表观密度1.9kg/m3。
实施例2：
剩余污泥与催化剂配比为4，剩余污泥质量为1200g。实验条件：粒径200目，加入5gNaOH，4ml双氧水。适量水；搅拌转速：自转285/min，公转125/min；105℃干燥4h，马弗炉400℃预热20分钟，1100℃焙烧10分钟。得到的陶粒的浸出毒性由2.3ppm降到0.15ppm；表观密度2.6kg/m3。
实施例3：
剩余污泥与催化剂配比为4.5，剩余污泥质量为1350g。实验条件：粒径200目，加入5gNaOH，6ml双氧水。适量水；搅拌转速：自转285/min，公转125/min；105℃干燥4h，马弗炉400℃预热20分钟，1100℃焙烧10分钟。得到的陶粒的浸出毒性由2.3ppm降到0.15ppm；表观密度3.0kg/m3。
实施例4：
剩余污泥与催化剂配比为3.5，剩余污泥质量为1050g。实验条件：粒径200目，加入5gNaOH，2ml双氧水。适量水；搅拌转速：自转285/min，公转125/min；110℃干燥4h，马弗炉350℃预热20分钟，1000℃焙烧10分钟。
实施例5：
剩余污泥与催化剂配比为4，剩余污泥质量为1200g。实验条件：粒径200目，加入5gNaOH，4ml双氧水。适量水；搅拌转速：自转285/min，公转125/min；120℃干燥4h，马弗炉400℃预热20分钟，1200℃焙烧20分钟。
实施例6：
剩余污泥与催化剂配比为4，剩余污泥质量为1200g。实验条件：粒径200目，加入5gNaOH，4ml双氧水。适量水；搅拌转速：自转285/min，公转125/min；105℃干燥4h，马弗炉450℃预热30分钟，1200℃焙烧10分钟。
实施例7：
剩余污泥与催化剂配比为4.5，剩余污泥质量为1350g。实验条件：粒径200目，加入5gNaOH，6ml双氧水。适量水；搅拌转速：自转285/min，公转125/min；105℃干燥4h，马弗炉450℃预热10分钟，1200℃焙烧10分钟。
同样的，上述实施例1-7中的助剂NaOH还可用MgO来代替。
在上述实施例1-7的指引下，其它组合方式本领域技术人员也可以显而易见的实现。
需要说明的是，在本说明书的教导下本领域技术人员所做出的任何等同方式，或明显变型方式均应在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种膨胀陶粒，其特征在于：其是由剩余污泥、助溶剂、发泡剂、FCC废催化剂和水为原料制备而成，所述剩余污泥与所述FCC废催化剂的质量配比为3.5～4.5：1，所述FCC废催化剂与所述发泡剂的重量体积比为300:(2～6)g/mL。
2.根据权利要求1所述的膨胀陶粒，其特征在于：所述的剩余污泥含水率在20％以下。
3.根据权利要求1所述的膨胀陶粒，其特征在于：所述助溶剂为NaOH或MgO。
4.根据权利要求1所述的膨胀陶粒，其特征在于：所述发泡剂为双氧水。
5.根据权利要求1所述的膨胀陶粒，其特征在于：所述剩余污泥与所述FCC废催化剂的质量配比为4：1。
6.根据权利要求3所述的膨胀陶粒，其特征在于：所述助溶剂为NaOH。
7.根据权利要求1～6任一项所述的膨胀陶粒的制备方法，其特征在于，依次包括以下步骤：
a将剩余污泥、助溶剂、发泡剂、FCC废催化剂和水混合均匀配料；
b将所得配料充分搅拌，并对搅拌后的配料进行造粒；
c将步骤b造粒后的配料进行干燥并预热；
d将步骤c预热后的配料在温度为1000-1200℃时进行焙烧，即得成品。
8.根据权利要求7所述的膨胀陶粒的制备方法，其特征在于：步骤c中，干燥温度为100～120℃，干燥3～5h。
9.根据权利要求7所述的膨胀陶粒的制备方法，其特征在于：步骤c中，在马弗炉中进行预热，预热温度控制为350～450℃，预热时间为10～30min。
10.根据权利要求7所述的膨胀陶粒的制备方法，其特征在于：步骤d中焙烧时间为5～20min。
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