CN113307652A - 一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法，包括如下步骤：焚烧飞灰水洗脱盐、脱油洗涤液的制备、脱油污泥的制备、混合生料的制备、生料球制备、生料球高温焙烧、生料球降温冷却、得到陶粒产品；本发明技术方案实现含油污泥的无害化及资源化利用。

Description

一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法
技术领域
本发明涉及固体废物无害化及资源循环利用技术领域，特别涉及一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法
背景技术
含油污泥是指在石油开采、运输、储存、炼制过程中产生的一种由碳氢化合物、油、水、泥、砂等物质形成一种油包水(O/W)或水包油(W/O)型的含油固体废物。一般情况下，含油污泥的含油量一般在10％～40％之间，含水率大约为40％～90％之间，固体物质含量约在5％～50％之间。因其油含量和水含量不同，在常温常压状态下，油泥具有可流动性和不可流动性两种宏观状态。
据统计，我国年产油泥约380万吨，约有23万～111万吨油品沉积其中。若含油污泥中的油品不能有效回收利用，这势必是对石油资源的浪费。但含油污泥中油泥中含有以汞、银、铜等重金属、无机盐类为主的无机污染物；以苯系物、酚类、多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)等为主的有机污染物；相互寄生，体型微小又携带病原体的细菌一类微生物。已被列入国家危险废物名单(HW-08)，必须按照危险废物无害化工艺处理。因此，如何妥善的对含油污泥进行减量化、无害化及资源化，是环境界研究人员广泛关注的研究热点。
申请号201610502806.X《一种利用油泥与固废共资源化制备轻质陶粒的方法》将油泥脱水减量化处理后与煤气化、煤液化及煤油汞共炼残渣经混合、造粒、煅烧后得到轻质陶粒。申请号201811089820.7《一种利用油泥与废土制备建筑陶粒的方法》将油泥与废土堆腐后的混合物制备得到建筑陶粒。申请号201310166415.1《一种利用含油污泥生产的烧结膨胀型轻质陶粒及制造方法》将油泥和其它固废(建筑废渣土、废弃节能灯废渣、锅炉废渣及木材加工废渣等)为原料与专业添加剂混合，制得轻质陶粒。由于固体废弃物的成分比较复杂，且单一废渣的成分大多无法满足生产陶粒或高强陶粒的组分要求。因此，相关研究者将油泥和两种或两种以上的固废或原料进行配料、制备陶粒。但上述方法基本上只是将油泥和其它固废进行配伍研究，使混合物组分满足陶粒生产要求，并未考虑到污泥中组分对陶粒生产过程的影响，如油泥中的石油烃及有机污染在高温条件下产生的尾气问题(SO2、二噁英等)。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法，旨在实现含油污泥的无害化及资源化利用。
为实现上述目的，本发明提出的一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法，包括如下步骤：
S1：将一定质量的焚烧飞灰与水配置成液固比为2mg/L～5mg/L的浆料，并进行水洗反应，固液分离得到滤液和滤渣：
S2：在步骤S1中的滤液内，加入表面活性剂或助剂其中的任意一种或两种的组合，配置成浓度5g/L～20g/L的脱油洗涤液；
S3：在一定质量的含油污泥内加入步骤S2中的脱油洗涤液，液固比为5～10:1，加热至50℃～90℃，进行化学调质脱油，得到脱油污泥，；
S4：在步骤S3得到的脱油污泥中，加入步骤1中的滤渣或工业固废其中的任意一种或两种的组合，充分反应，反应过程中加入一定量水，得到含水率在30％～60％的混合生料；
S5：采用预湿盘式成球法或湿法塑性造粒法，将步骤S4中的混合生料制成粒径8mm～15mm的生料球；
S6：将步骤S5的生料球送至回转窑中焙烧，依次通过低温段400℃～600℃和高温段1100℃～1200℃进行预热干燥和高温烧结，且预热停留时间和烧结停留时间设置为20min～60min；
S7：将步骤S6烧制的陶粒自然冷却至常温，筛分得到轻质微孔陶粒产品。
优选地，步骤S2中，表面活性剂包括平平加或壬基酚聚氧乙烯醚，助剂包括硅酸钠。
优选地，步骤S4中，所述工业固废设置为硅钙型工业固废，包括脱盐飞灰或粉煤灰或固硫灰。
优选地，步骤S4中，包括一用于诱发反应的反应装置，所述反应装置包括锤式磨或转子磨或高能球磨机或研磨机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、采用热化学洗涤法及机械化学法对含油污泥进行预处理，有效的降解了含油污泥中的石油烃及有机污染物，缓解对后续陶粒烧结过程中带来的负面影响；
2、将含油污泥选择性与硅钙型工业固废配伍，高温条件下氧化钙有效的与Cl2、HCl等酸性物质及二噁英前驱物反应，减少有害气体生成，避免二次污染。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明原理流程图；
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
本实施例提出的一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法，包括如下步骤：
S1：将一定质量的焚烧飞灰与水配置成液固比为2mg/L～5mg/L的浆料，并进行水洗反应，固液分离得到滤液和滤渣：
S2：在步骤S1中的滤液内，加入表面活性剂或助剂其中的任意一种或两种的组合，配置成浓度5g/L～20g/L的脱油洗涤液；
S3：在一定质量的含油污泥内加入步骤S2中的脱油洗涤液，液固比为5～10:1，加热至50℃～90℃，进行化学调质脱油，得到脱油污泥，；
S4：在步骤S3得到的脱油污泥中，加入步骤1中的滤渣或工业固废其中的任意一种或两种的组合，充分反应，反应过程中加入一定量水，得到含水率在30％～60％的混合生料；
S5：采用预湿盘式成球法或湿法塑性造粒法，将步骤S4中的混合生料制成粒径8mm～15mm的生料球；
S6：将步骤S5的生料球送至回转窑中焙烧，依次通过低温段400℃～600℃和高温段1100℃～1200℃进行预热干燥和高温烧结，且预热停留时间和烧结停留时间设置为20min～60min；
S7：将步骤S6烧制的陶粒自然冷却至常温，筛分得到轻质微孔陶粒产品。
应当说明的是，本实施例将焚烧飞灰水洗脱盐产生的高盐、高pH滤液作为溶剂与表面活性剂及助剂其中的一种或多种配制洗涤液。采用热化学洗涤法对含油污泥进行脱油预处理，主要涉及乳化作用、润湿性改变和界面张力降低等原理。焚烧飞灰水洗产生的滤液呈碱性(pH＝11～13)易与油泥中的胶质、沥青质等含有极性基团发生作用生成盐，油泥中某些酸性物质(如环烷酸类等)会被碱皂化形成表面活性剂，进一步促进油/泥分离。滤液中含有大量的电解质(无机盐)使溶液表面张力降低有利于去油污过程进行。根据离子强度效应，在溶液中大量的离子存在下(Na+、K+、Ca2+、Mg2+)，石油在溶液中不易被乳化而漂浮到溶液界面，有利于油/泥分离。同时，基于机械化学法理论，选择性的将脱油污泥和硅钙型工业固废配伍，采用压缩、剪切、摩擦、冲击及延伸等机械手段，诱发脱油污泥及工业固废进行物理化学反应，进一步降解油泥中的石油烃及有机污染物。同时，在油泥高温烧结陶粒的过程中，工业固废中的氧化钙成分能有效的与Cl2、HCl等酸性物质及二噁英前驱物反应，减少有害气体生成。通过将脱油油泥与硅钙型工业固废进行配伍、预处理、造粒、烧结及冷却等工序，形成了一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法。
进一步地，步骤S2中，表面活性剂包括平平加或壬基酚聚氧乙烯醚，助剂包括硅酸钠。
进一步地，步骤S4中，所述工业固废设置为硅钙型工业固废，包括脱盐飞灰或粉煤灰或固硫灰。
进一步地，步骤S4中，包括一用于诱发反应的反应装置，所述反应装置包括锤式磨或转子磨或高能球磨机或研磨机。
具体地，通过以下实施例进行说明：
实施例一
以某油田的储运油泥为例，其初始含水率为54.33％，含油率为37.21％，含渣率为8.46％，具体处理方法包括以下步骤：
1、按液固比3:1将焚烧飞灰浆料输送至均质搅拌罐中，进行30min水洗反应。反应结束后，固液分离，将滤液与10％壬基酚聚氧乙烯醚、15％平平加及5％硅酸钠配制成脱油洗涤液；
2、将一定质量的含油污泥输送至均质搅拌罐中，按液固比10:1加入脱油洗涤液，控制反应体系温度为70℃，反应1h，得到脱油污泥；
3、向锤式磨中分别加入25％的脱油污泥、5％膨润土及70％滤渣，设置转速为800r/min，进行4h研磨。物料充分共磨、反应、均化，期间适当加入一定量的水，得到含水率在30％的混合生料；
4、采用圆盘粉末造粒机将步骤3得到的混合生料制成料球粒径8mm～15mm的生料球；
5、将步骤4得到的生料球送至回转窑中焙烧，依次通过低温段400℃和高温段1100℃进行预热干燥机高温烧结，预热停留时间和烧结时间为60min；
6、出窑的烧结陶粒自然冷却至常温，筛分得到轻质微孔陶粒产品。
实施例二
以某油田的钻井油屑为例，其初始含水率为3.43％，含油率为7.04％，含渣率为89.53％，具体处理方法包括以下步骤：
1、按质量比将75％钻井油屑、20％水洗飞灰及5％膨润土由加料系统均匀送入转子磨的粉碎室，设置粉碎转子转速为1000r/min，通入105℃热空气，对混合的高湿物料进行4h粉碎、干燥联合作业，得到混合生料；
2、将步骤1中粉碎过后的混合生料预湿搅拌后，预湿成球料在圆盘粉末造粒机造粒成球(陶粒生料球粒径为8mm～15mm)；
3、将步骤2得到的生料球送至回转窑中焙烧，依次通过低温段400℃和高温段1100℃进行预热干燥及高温烧结，预热停留时间和烧结时间为60min；
4、出窑的烧结陶粒自然冷却至常温，筛分得到轻质微孔陶粒产品。
在上述实施例中，以焚烧飞灰水洗滤液为溶剂配制的含油污泥洗涤液相较于水配制的洗涤液，能多减少含油污泥中残油率5％～8％。将脱油污泥与水洗飞灰、固硫灰等硅钙型工业固废其中的一种或多种配伍，有效的提高制备陶粒的物理性能。同时，利用含油污泥高粘度造粒、气化自发泡等特性，大幅度降低制备陶粒的成本。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (4)

1.一种含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将一定质量的焚烧飞灰与水配置成液固比为2mg/L～5mg/L的浆料，并进行水洗反应，固液分离得到滤液和滤渣：
S2：在步骤S1中的滤液内，加入表面活性剂或助剂其中的任意一种或两种的组合，配置成浓度5g/L～20g/L的脱油洗涤液；
S3：在一定质量的含油污泥内加入步骤S2中的脱油洗涤液，液固比为5～10:1，加热至50℃～90℃，进行化学调质脱油，得到脱油污泥，；
S4：在步骤S3得到的脱油污泥中，加入步骤1中的滤渣或工业固废其中的任意一种或两种的组合，充分反应，反应过程中加入一定量水，得到含水率在30％～60％的混合生料；
S5：采用预湿盘式成球法或湿法塑性造粒法，将步骤S4中的混合生料制成粒径8mm～15mm的生料球；
S6：将步骤S5的生料球送至回转窑中焙烧，依次通过低温段400℃～600℃和高温段1100℃～1200℃进行预热干燥和高温烧结，且预热停留时间和烧结停留时间设置为20min～60min；
S7：将步骤S6烧制的陶粒自然冷却至常温，筛分得到轻质微孔陶粒产品。
2.如权利要求1所述的含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法，其特征在于，步骤S2中，表面活性剂包括平平加或壬基酚聚氧乙烯醚，助剂包括硅酸钠。
3.如权利要求1所述的含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法，其特征在于，步骤S4中，所述工业固废设置为硅钙型工业固废，包括脱盐飞灰或粉煤灰或固硫灰。
4.如权利要求1所述的含油污泥协同工业固废制备陶粒的方法，其特征在于，步骤S4中，包括一用于诱发反应的反应装置，所述反应装置包括锤式磨或转子磨或高能球磨机或研磨机。
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