CN110776938A - 一种热解碳提纯工艺方法 - Google Patents

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王志东
范少朋
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Abstract

本发明公开了一种热解碳提纯工艺方法，涉及热解碳提纯相关技术领域，包括以下步骤：步骤A：原料收集；步骤B：二次热解；步骤C：研磨；步骤D：提纯；步骤E：加工；步骤F：介质循环。本发明解决了热解碳资源化利用的瓶颈，使有机废弃物热解碳渣成为优质碳生产原料，弥补了工业碳源不足的缺陷，根据热解碳的来源特点，提出二次热解为热解碳深加工的首要环节，热解碳的浮选经过研磨破坏热解碳的结团，保证浮选效率和效果。

Description

一种热解碳提纯工艺方法
技术领域
本发明涉及热解碳提纯相关技术领域，特别涉及一种热解碳提纯工艺方法。
背景技术
随着废弃物综合资源化利用产业的规范与发展，以工业固体废弃物和生活垃圾经过分类分选得到标准RDF，RDF经过隔绝空气的外加热分解，转化为热解油、热解碳和热解气，热解气作为燃料使用，热解油作为燃油、有机原料生产的原料，热解碳含有较高的碳，却因为热解过程挥发分残余，RDF中无机灰分的夹杂，无法高价值利用。
现有技术中的工业碳源的渠道严重不足，例如活性炭生产的碳源往往选用优质木材，经碳化和活化，10吨木材才能生产1吨左右活性炭，造成木材资源的极大浪费和污染排放；或以优质煤为原料，经过造粒、碳化、活化获得产品，原料/活性炭比例往往大于6；炭黑的生产，往往以天然气和乙炔燃气为原料，经过不充分燃烧，以很低的产率生产炭黑；相对于木材、优质煤和燃气，RDF来源丰富，热解碳价格低廉，如果能够从热解碳中提取高品质碳，不仅打开了废弃物RDF产出物增值的通道，而且为活性炭、炭黑重要工业产品提供了一条新的碳源渠道，对废弃物资源化处置产业和碳产业都有重大意义。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种热解碳提纯工艺方法，解决了现有技术中热解碳无法直接改性、提纯的技术难题，为RDF热解碳的资源化利用奠定技术基础。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种热解碳提纯工艺方法，包括以下步骤：
A：原料收集，广泛收集工业固体废弃物RDF、生活垃圾RDF和其它废弃物RDF隔绝空气热解的热解碳；
B：二次热解，将工业固体废弃物、生活垃圾和商业垃圾隔绝空气热解的热解碳经过二次升温，隔绝空气进行更彻底的热分解，将挥发分含量降至更低；
C：研磨，在研磨设备中加入二次热解后的热解碳，将含浮选助剂的浮选液与热解碳混合，通过研磨将热解碳在热解过程的结团的粉碎，并使热解碳碎末与浮选剂充分结合；
D：提纯，将混合后的热解碳悬浮液通过气浮，使纯碳上浮，灰渣下沉，达到碳与渣分离而提纯的目的；
E：加工，将浮选过的高品质碳浆进行洗涤和压滤，尽量多除去水分，得到高品质碳滤饼；将压滤的碳饼造粒和干燥后得到碳产品，可以作为活性炭、炭黑和颜料产品生产的原料出售；
F：介质循环，浮选底流经压滤去除尾渣，用浮选剂和水调整之后，返回研磨混合系统循环使用。
可选的，所述步骤A中，热解碳来自工业有机固体废弃物RDF、生活垃圾RDF、商业垃圾RDF、废塑料和废橡胶的隔绝空气热分解，将上述废弃物热解碳渣进行筛分，除去大颗粒杂质。
可选的，所述步骤B中，热解碳渣首先经过隔绝空气条件下，外加热的二次热解，将热解碳渣中的挥发分降至5％以下。
可选的，所述步骤B中，热解炉的热风炉的燃料优先使用热解碳二次热解炉产出的热解气，不足部分以燃气补充；
热解碳的二次热解采取隔绝空气的外加热方式进行，热解温度高于RDF一次热解温度(保持在720～780℃)，热解时间30-60分钟。
可选的，所述步骤B中，热解炉热风炉的燃气优先使用热解碳二次热解产生的热解气，不足部分以燃气补充，热解炉的尾气经过净化处理达标后排放。
可选的，所述步骤C中，热解碳的浮选在浮选槽中，借助微纳米气泡的辅助来加速浮选过程，提高固定碳选率；
浮选液和热解碳通过研磨设备进行研磨并混合，研磨设备选用球磨机。
可选的，所述步骤D中，浮选剂为热解碳渣专用浮选剂。
可选的，所述步骤D中，浮选过程在浮选槽中进行，浮选剂为碳专用浮选剂；
浮选过程以微纳米气泡来提高固定碳浮选速度和选率。
可选的，所述步骤F中，碳浮选后的介质溶液经过液量和浮选剂浓度调整后返回步骤C研磨混合过程使用。
(三)有益效果
本发明提供了一种热解碳提纯工艺方法，具备以下有益效果：
(1)本发明提出了一条提高热解碳品质的工艺路线，为热解碳的高值化利用奠定了基础，不仅解决了RDF的资源化利用的瓶颈，而且为活性炭和炭黑工业产品提供了一条通畅的原料来源渠道，可节约大量优质木材、优质煤炭和燃气。
(2)本发明通过热解碳的二次热解处理，去除了热解碳中没有分解的有机物残留，这些残留包裹在热解碳和无机灰分的表面，使得热解碳无法直接进行改性，无法通过浮选方法提纯，是热解碳资源化利用的瓶颈。
(3)本发明通过热解碳专用浮选剂的使用，使得热解碳的提取率大幅度提高，从50％左右提高到95％以上。
(4)本发明通过浮选介质的循环使用，降低了热解碳提取过程的污水排放。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图；
图2为本发明粉碎箱结构正剖示意图；
图3为本发明图2中A区结构放大示意图；
图4为本发明落料板结构示意图；
图5为本发明粉碎刀结构示意图。
图中：1、粉碎箱；2、入料口；3、支撑板；4、销轴；5、活动板；6、弹簧；7、落料板；8、机箱；9、电机；10、落料孔；11、粉碎刀；12、限位槽；13、挡板。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据如图1所示，本发明提供了一种热解碳提纯工艺方法，包括以下步骤：
A：原料收集，广泛收集工业固体废弃物RDF、生活垃圾RDF和其它废弃物RDF隔绝空气热解的热解碳渣；经过筛分去除其中的颗粒物杂质；
B：二次热解，将RDF隔绝空气热解的热解碳渣经过二次升温，隔绝空气进行更彻底的热分解，将挥发分含量降至最低；
C：研磨，在研磨设备中加入二次热解后的热解碳，将含浮选助剂的浮选液与热解碳混合，通过研磨将热解碳在热解过程的结团的粉碎，并使热解碳碎末与浮选剂充分结合；
D：提纯，将混合后的热解碳悬浮液通过气浮，使纯碳上浮，灰渣下沉，达到碳与渣分离而提纯的目的；
E：加工，将浮选过的高品质碳浆进行洗涤、压滤，尽量多除去水分，得到高品质碳滤饼；将压滤的碳饼造粒、干燥后得到碳产品，可以作为活性炭、炭黑和颜料产品生产的原料出售；
F：介质循环，浮选底流经压滤去除尾渣，用浮选剂和水调整之后，返回研磨混合系统循环使用。
作为本发明的一种可选技术方案：步骤A中，热解碳来自工业有机固体废弃物RDF、生活垃圾RDF、商业垃圾RDF、废塑料和废橡胶的隔绝空气热分解。将上述废弃物热解碳渣进行筛分，除去大颗粒杂质。
作为本发明的一种可选技术方案：步骤B中，热解碳渣首先经过隔绝空气条件下，外加热的二次热解，将热解碳渣中的挥发分降至5％以下。
作为本发明的一种可选技术方案：步骤B中，热解炉的热风炉的燃料优先使用热解炉产出的热解气，不足部分以燃气补充；
热解碳的二次热解采取隔绝空气的外加热方式进行，热解温度高于RDF一次热解温度保持在780℃，热解时间30分钟。
作为本发明的一种可选技术方案：步骤B中，热解炉热风炉的燃气优先使用热解碳二次热解产生的热解气，不足部分以燃气补充，热解炉的尾气经过净化处理达标后排放。
作为本发明的一种可选技术方案：步骤C中，热解碳的浮选在浮选槽中，借助微纳米气泡的辅助来加速浮选过程，提高固定碳选率；
浮选液和热解碳通过研磨设备进行研磨并混合，研磨设备选用球磨机。
作为本发明的一种可选技术方案：步骤D中，浮选过程在浮选槽中进行，浮选剂为热解碳渣专用浮选剂；
浮选过程以微纳米气泡来提高固定碳浮选速度和选率。
作为本发明的一种可选技术方案：步骤F中，碳浮选后的介质溶液经过液量和浮选剂浓度调整后返回步骤C研磨混合过程使用。
如图2-5所示，本发明还提供了一种热解碳提纯用粉碎装置：
粉碎装置包括粉碎箱1，粉碎箱1的顶部固定连接有入料口2，粉碎箱1的内部两侧对称固定连接有支撑板3，通过支撑板3对废料进行导向，支撑板3的底部活动安装有销轴4，支撑板3通过销轴4活动连接有活动板5，粉碎箱1的中部两侧对称固定连接有弹簧6，两个弹簧6的一端分别与两个活动板5的下表面固定连接，通过两个弹簧6能分别对两个活动板5提供缓冲，防止物料暴力倾入而对粉碎刀11造成损坏；
弹簧6的下方固定连接有落料板7，落料板7的边缘处开设有多个落料孔10，在粉碎刀11对废料切碎后，碎料能通过落料孔10向下落，并通过粉碎箱1的底部向外排出，落料板7的下表面中部固定安装有机箱8，机箱8的内部固定安装有电机9，通过机箱8对电机9进行防护，提高电机9使用寿命，电机9的顶部贯穿落料板7的中部并固定连接有粉碎刀11；
落料板7的上表面中部开设有限位槽12，粉碎刀11的下表面中部固定连接有挡板13，挡板13和限位槽12均为环形结构，挡板13和限位槽12相互适配，通过挡板13能防止废料靠近电机9的转轴，同时便于碎料通过落料孔10向下落出。
综上所述：本发明解决了热解碳资源化利用的瓶颈，使有机废弃物热解成为优质碳源来源，弥补了工业碳源的不足。
根据热解碳的来源特点，提出二次热解为热解碳深加工的首要环节，热解碳的浮选经过研磨破坏热解碳的结团，同时，通过专用浮选剂的使用和微纳米气泡的辅助，将热解碳的提取率从50％左右提高到95％以上，通过介质水的循环使用，降低了热解碳提取过程的污水排放。
需要说明的是，在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于，包括以下步骤：
A：原料收集，广泛收集工业固体废弃物RDF、生活垃圾RDF和其它废弃物RDF隔绝空气热解的热解碳；
B：二次热解，将工业固体废弃物、生活垃圾和商业垃圾隔绝空气热解的热解碳经过二次升温，隔绝空气进行更彻底的热分解，将挥发分含量降低；
C：研磨，在研磨设备中加入二次热解后的热解碳，将含浮选助剂的浮选液与热解碳混合，通过研磨将热解碳在热解过程的结团的粉碎，并使热解碳碎末与浮选剂充分结合；
D：提纯，将混合后的热解碳悬浮液通过气浮，使纯碳上浮，灰渣下沉，达到碳与渣分离而提纯的目的；
E：加工，将浮选过的高品质碳浆进行洗涤和压滤，除去水分，得到高品质碳滤饼，将压滤的碳饼造粒干燥后得到碳产品，可以作为活性炭、炭黑和颜料产品生产的原料出售；
F：介质循环，浮选底流经压滤去除尾渣，用浮选剂和水调整之后，返回研磨混合系统循环使用。
2.根据权利要求1所述的一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于：
所述步骤A中，工业固体废弃物RDF、生活垃圾RDF和其它废弃物RDF的热解碳收集后，经过筛分除去大颗粒机械杂质。
3.根据权利要求1所述的一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于：
所述步骤B中，RDF热解碳通过隔绝空气外加热方式进行二次热解处理，将热解碳中挥发分降至5％以下。
4.根据权利要求1所述的一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于：
所述步骤B中，热解碳的二次热解采取隔绝空气的外加热方式进行热解，热解温度高于RDF一次热解温度(保持在720～780℃)，热解时间30-60分钟。
5.根据权利要求1所述的一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于：
所述步骤B中，热解炉热风炉的燃气优先使用热解碳二次热解产生的热解气，不足部分以燃气补充，烟气进行净化处理后达标排放。
6.根据权利要求1所述的一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于：
所述步骤C中，浮选液和热解碳通过研磨设备进行研磨并混合，研磨设备选用球磨机。
7.根据权利要求1所述的一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于：
所述步骤D中，浮选过程在浮选槽中进行，浮选剂为碳专用浮选剂。
8.根据权利要求1所述的一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于：
所述步骤D中，浮选过程以微纳米气泡来提高固定碳浮选速度和选率。
9.根据权利要求1所述的一种热解碳提纯工艺方法，其特征在于：
所述步骤F中，碳浮选后的介质溶液经过液量和浮选剂浓度调整后返回步骤C研磨混合过程使用。
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