CN114873884A - 一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法 - Google Patents
一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于化工污泥处置利用领域，具体涉及一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法。本发明以高含盐化工污泥为原料，采用中低温空气对其进行干燥，并于400～600℃条件下进行充分热解，然后对热解获得的固体产物依次进行溶解、过滤、旋蒸、干燥处置，获得初级盐和炭，初级盐进一步熔融氧化，冷却结晶获得熔融盐，热解炭进一步活化获得炭材料，气体产物直接燃烧为处置过程进行供热。本发明制备的熔融盐可以直接用作蓄热材料，或者进一步分离提纯获取无机盐化工品，所制备的炭比表面积大、富含活性官能团，可以用作活性炭、电容器、催化剂、土壤改良剂等炭材料，实现了化工污泥的高效无害化处置，具有显著的生态、经济和社会效益。
Description
技术领域
本发明属于化工污泥处置利用领域，具体涉及一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法。
背景技术
化工污泥是指化工生产或化学法处理废水产生的污泥，其典型特点是污泥中包含大量无机盐、有机组分以及各种有毒物质。大中小化工企业每生产1吨水合肼就会产生4～5吨高含盐的有毒化工污泥。由于化工污泥含有重金属、盐类、苯胺、苯硫酚等难降解的有害物质，属于被列入《国家危险废物名录》的危险固体废弃物，需要进行专门的处置。
传统化工污泥的处置方法主要包括洗盐法、焚烧法、填埋或倾倒法等。洗盐法主要是利用水或有机溶剂溶解回收化工污泥的盐分，但该方法仅适用于混盐组分简单，杂质含量少的化工污泥处置，且存在二次污染风险。中国专利申请201910373931.9提出了一种利用有机溶剂回收工业混盐的方法，虽然提出了二次污染物解决方案，但其工艺过程复杂，且仅可回收氯化钠，适用性较窄。焚烧法主要通过回转窑、沸腾炉等设备对化工污泥进行高温焚烧，但该方法存在化工污泥容易熔融、结块、腐蚀焚烧设备，难以实现工业化应用。填埋或倾倒法则是直接将化工污泥进行填埋、露天堆放或者倾倒于江河之中，其存在化工污泥中的可溶性盐和有毒物质容易随雨水流失，造成严重的环境污染。
因此，针对此类化工污泥进行无害化处置及资源化利用，是目前相关行业亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法。
本发明所述方法，具体如下：
一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，包括以下步骤：
1)以高含盐化工污泥为原料，采用中低温空气对原料进行烘干，得到干化污泥；
2)对上述干化污泥于400～600℃进行充分热解，热解时间为20～60min；
3)将热解产生的固体产物在惰性气体冷却至室温，获得固体残渣，热解气直接燃烧为反应过程供热；
4)将上述固体残渣与去离子水以一定比例进行混合，然后将混合物于一定条件下进行蒸煮；
5)将上述混合物进行过滤，过滤所得固体物进行烘干可得热解炭，所得滤液进行旋蒸干燥可得初级盐；
6)将获得的所述初级盐进行高温熔化，对熔盐液体进行通氧处置直至满足设定条件，然后冷却结晶获得熔融盐产品；
7)将热解炭进一步进行高温活化获得炭材料产品。
优选的，所述高含盐化工污泥(干燥基)含盐比例大于40％，有机质含量大于15％且水分含量低于15％。
优选的，步骤1)所述的中低温是指空气温度为80～120℃。
优选的，步骤3)所述的惰性气氛是指氮气、氩气或氦气气氛。
优选的，步骤4)所述的一定比例是指固体残渣与去离子水的质量比为 1:10～1:20，所述的一定条件是指蒸煮温度为80℃～110℃，蒸煮时间为6～24h，蒸煮过程持续搅拌。
优选的，步骤5)所述的过滤为离心过滤、板框压滤或真空抽滤，所述烘干温度为80～105℃，所述旋蒸温度为80～120℃。
优选的，步骤6)所述的设定条件是指出口气体成分中不含二氧化碳。
优选的，步骤7)所述的高温活化是指将热解炭进一步在600℃以上的温度处置1h，且采用氮气、水蒸气或二氧化碳为载气。
下述实施例中液体产物产率计算方法如下：
熔融盐回收率＝收集到的熔融盐质量÷原料中的混盐质量×100％
炭材料产率＝获得的炭材料质量÷原料中的有机质质量×100％
本发明的有益效果是：
1、本发明对化工污泥处置彻底，无二次污染风险，实现了化工污泥的减量化和资源化，同时方法突破了传统方法只回收“盐”或者“有机质”的单一模式，大幅提高了资源产出率。
2、本发明方法无需使用任何复杂的设备或者特殊试剂，处置成本低，技术难度小，方便进行大规模推广应用。
3、本发明方法综合处置采用了预干燥、中低温热解、高温熔融固化耦合的技术工艺，首先预干燥可以降低物料含水率，同时使物料吸附的氯化氢等气体析出，降低后续处置能耗，降低腐蚀性；中低温热解可以使污泥的有机质热解析出，有毒有害重金属等组分固化，同时避免盐组分熔融对热解装置产生腐蚀；对初级盐进行高温熔化通氧处置，确保熔融盐中的有机质完全净化，达到工业使用标准，对热解炭进行高温活化处置，其一增加炭产品的比表面积，增强炭产品性能，其二进一步对炭产品含有的非可溶重金属成分再次固化，降低其使用过程中的析出风险。
4、本发明方法操作简单，处理过程无污染物产生，所获得的产品具有良好的用途，不仅实现了化工污泥的无害化处置，同时实现了固碳减排，具有显著的生态效益、社会效益和经济效益。
具体实施方式
本发明提供了一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，下面结合具体实施方式对本发明做进一步说明。
实施例1
以水含量为50％，盐含量35％，有机质含量15％的化工污泥为原料，采用105℃空气对原料进行烘干，得到水分含量为15％的干化污泥；将上述干化污泥在500℃热解35min；将热解产生的固体产物在氮气氛围冷却至室温，获得热解炭；将上述热解炭与去离子水以1:10进行混合，将混合液置于90℃的恒温油浴下处置12h，处理过程中不断搅拌混合液；将上述混合液进行真空过滤，过滤所得固体产物进行105℃烘干即得热解炭，热解炭进一步通过750℃二氧化碳活化获得所述炭材料，对过滤所得滤液进行80℃旋蒸干燥获得初级盐，初级盐进一步经高温熔化、熔盐液通氧、冷却结晶获得熔融盐。上述熔融盐回收率为90％，炭材料产率为22％。
实施例2
以水含量为50％，盐含量35％，有机质含量15％的化工污泥为原料，采用110℃空气对原料进行烘干，得到水分含量为10％的干化污泥；将上述干化污泥在600℃热解30min；将热解产生的固体产物在氮气氛围冷却至室温，获得热解炭；将上述热解炭与去离子水以1:15进行混合，将混合液置于100℃的恒温油浴下处置8h，处理过程中不断搅拌混合液；将上述混合液进行真空过滤，过滤所得固体产物进行105℃烘干即得热解炭，热解炭进一步通过750℃水蒸气活化获得所述炭材料，对过滤所得滤液进行80℃旋蒸干燥获得初级盐，初级盐进一步经高温融化、熔盐液通氧、冷却结晶获得熔融盐。上述熔融盐回收率为95％，炭材料产率为18％。
实施例3
以水含量为40％，盐含量40％，有机质含量20％的化工污泥为原料，采用110℃空气对原料进行烘干，得到水分含量为10％的干化污泥；将上述干化污泥在400℃热解50min；将热解产生的固体产物在氮气氛围冷却至室温，获得热解炭；将上述热解炭与去离子水以1:20进行混合，将混合液置于110℃的恒温油浴下处置6h，处理过程中不断搅拌混合液；将上述混合液进行真空过滤，过滤所得固体产物进行105℃烘干即得热解炭，热解炭进一步通过750℃氮气活化获得所述炭材料，对过滤所得滤液进行80℃旋蒸干燥获得初级盐，初级盐进一步经高温融化、熔盐液通氧、冷却结晶获得熔融盐。上述熔融盐回收率为92％，炭材料产率为26％。
实施例4
以水含量为30％，盐含量50％，有机质含量20％的化工污泥为原料，采用105℃空气对原料进行烘干，得到水分含量为8％的干化污泥；将上述干化污泥在550℃热解30min；将热解产生的固体产物在氮气氛围冷却至室温，获得热解炭；将上述热解炭与去离子水以1:20进行混合，将混合液置于105℃的恒温油浴下处置8h，处理过程中不断搅拌混合液；将上述混合液进行真空过滤，过滤所得固体产物进行105℃烘干即得热解炭，热解炭进一步通过800℃水蒸气活化获得所述炭材料，对过滤所得滤液进行90℃旋蒸干燥获得初级盐，初级盐进一步经高温融化、熔盐液通氧、冷却结晶获得熔融盐。上述熔融盐回收率为88％，炭材料产率为19％。
实施例5
以水含量为35％，盐含量35％，有机质含量30％的化工污泥为原料，采用80℃空气对原料进行烘干，得到水分含量为15％的干化污泥；将上述干化污泥在450℃热解30min；将热解产生的固体产物在氮气氛围冷却至室温，获得热解炭；将上述热解炭与去离子水以1:15进行混合，将混合液置于90℃的恒温油浴下处置6h，处理过程中不断搅拌混合液；将上述混合液进行真空过滤，过滤所得固体产物进行105℃烘干即得热解炭，热解炭进一步通过700℃水蒸气活化获得所述炭材料，对过滤所得滤液进行80℃旋蒸干燥获得初级盐，初级盐进一步经高温融化、熔盐液通氧、冷却结晶获得熔融盐。上述熔融盐回收率为84％，炭材料产率为24％。
实施例6
以水含量为30％，盐含量40％，有机质含量30％的化工污泥为原料，采用105℃空气对原料进行烘干，得到水分含量为15％的干化污泥；将上述干化污泥在450℃热解50min；将热解产生的固体产物在氮气氛围冷却至室温，获得热解炭；将上述热解炭与去离子水以1:10进行混合，将混合液置于80℃的恒温油浴下处置8h，处理过程中不断搅拌混合液；将上述混合液进行真空过滤，过滤所得固体产物进行105℃烘干即得热解炭，热解炭进一步通过700℃二氧化碳活化获得所述炭材料，对过滤所得滤液进行80℃旋蒸干燥获得初级盐，初级盐进一步经高温融化、熔盐液通氧、冷却结晶获得熔融盐。上述熔融盐回收率为82％，炭材料产率为23％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的范围之内。
Claims (8)
1.一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)以高含盐化工污泥为原料，采用中低温空气对原料进行烘干，得到干化污泥；
2)对上述干化污泥于400～600℃进行热解，热解时间为20～60min；
3)将上述步骤2)热解产生的固体产物在惰性气体冷却至室温，获得固体残渣，热解气直接燃烧为反应过程供热；
4)将上述步骤3)所获固体残渣与去离子水以一定比例进行混合，然后将混合物于一定条件下进行蒸煮；
5)将上述步骤4)所获混合物进行过滤，过滤所得固体物进行烘干可得热解炭，所得滤液进行旋蒸干燥可得初级盐；
6)将上述步骤5)所获初级盐进行高温熔化，对熔盐液体进行通氧处置直至满足设定条件，然后冷却结晶获得熔融盐产品；
7)将上述步骤5)所获热解炭进一步进行高温活化获得炭材料产品。
2.根据权利要求1所述的一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，其特征在于，所述干化污泥中盐含量大于40％，有机质含量大于15％且水分含量低于15％。
3.根据权利要求1所述的一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤1)中低温空气温度满足80～120℃。
4.根据权利要求1所述的一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤3)惰性气氛是指氮气、氩气或氦气气氛。
5.根据权利要求1所述的一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤4)一定比例是指固体残渣与去离子水的质量比满足1:10～1:20，所述的一定条件是指蒸煮温度为80℃～110℃，蒸煮时间为6～24h，蒸煮过程持续搅拌。
6.根据权利要求1所述的一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤5)过滤为离心过滤、板框压滤或真空抽滤，所述热解炭烘干温度为80～105℃，所述旋蒸干燥温度为80～120℃。
7.根据权利要求1所述的一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤6)设定条件是指出口气体成分中不含二氧化碳。
8.根据权利要求1所述的一种高含盐化工污泥综合处置获取熔融盐及副产物炭材料的方法，其特征在于，所述步骤7)的高温活化是指将热解炭进一步在600℃以上的温度处置1h，且采用氮气、水蒸气或二氧化碳为载气。
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