CN117736769A - 一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，属于汽车油漆渣化学链气化处理领域，具体步骤如下：将汽车油漆渣经烘干、研磨筛分后放入管式炉中，将大宗固废赤泥烘干、研磨筛分后一并加入管式炉中作为气化反应载氧体，汽车油漆渣在高温下产生可燃气，赤泥作为气化反应载氧体能够促进汽车油漆渣热解气化进而提高可燃气的产率；本发明基于赤泥载氧体热解汽车油漆渣产生可燃气，与现有技术相比，利用成本低廉的赤泥作为为气化反应载氧体热解汽车油漆渣，不仅达到减污降碳的目的，还在节省成本的同时提高产物产率，对汽车油漆渣回收利用工业具有实际应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，属于汽车油漆渣化学链气化处理领域。
背景技术
汽车油漆渣是指汽车喷漆、流平和烘干等生产工序中产生的废渣，其化学成分主要由有机树脂、有机颜料、TiO2、Fe2O3等无机颜料、有机溶剂和添加剂组成，含有重金属和有机物等污染物。汽车工业每年产生的油漆渣预计超过10×104t。根据我国《国家危险废物名录(2021年版)》，汽车油漆渣属于HW12类危险废物。汽车油漆渣因具有毒性、易燃性等属性，呈现性质复杂、管理困难、难以处置等特征，若不合理处置，将严重污染其所在区域的环境，严重制约了企业与自然环境和谐发展。
目前主要采用直接填埋、回收利用、水泥窑协同、焚烧和热解等热化学技术对油漆废渣进行处理。直接填埋法会占用大量土地，油漆渣含有的重金属和有机物会在填埋场内长期富集，并产生有毒重金属离子的有机渗滤液，对环境造成二次污染。回收利用法则是将油漆渣与新鲜油漆混合进行再生利用，或者将油漆渣作为添加剂进行建材化利用，但该法一般只能处理一种特定的油漆渣，不能处理多种混合油漆渣。
水泥窑协同法是利用水泥高温煅烧窑炉将废油漆渣中的有机物彻底分解产生的热量被水泥生产回收。然而，油漆渣不完全焚烧会产生一定量的二噁英等有害气体，对环境和人体健康造成极大危害。利用铁基载氧体热解气化是处理汽车油漆渣的好方法，但人工合成的铁基载氧体为Fe2O3、Al2O3的复合物，多次使用后，在高温下Fe2O3和Al2O3会发生互相扩散进而发生反应，生成AlFeO3固溶体，影响载氧体的反应活性，对其应用造成了极大的影响。因此，针对汽车油漆渣，提供有效、合理且低成本的处理技术方法是目前亟需解决的难题。
发明内容
针对上述现有技术的缺点，本发明以赤泥作为载氧体，在高温条件下，利用化学链气化的手段使汽车油漆渣热解产生可燃气，弥补气化技术在处理汽车油漆渣上载氧体成本高、产物质量低的缺陷，同时对汽车油漆渣回收利用工业具有实际应用价值。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
(1)将汽车油漆渣干燥、研磨过筛后备用。
(2)将赤泥烘干、研磨、过筛后备用。
(3)将步骤(1)得到的汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中，在立式管式炉中放入步骤(2)得到的赤泥。
(4)向立式管式炉中通入N2，并设置立式管式炉的温度，待立式管式炉升温至所需的温度时，打开料仓，使细汽车油漆渣落入石英管的加热区开始气化反应。
(5)立式管式炉出口处连接末端处理装置收集气体。
优选的，所述步骤(1)中，汽车油漆渣的烘干温度为60～80℃；烘干时间为12～24h；使用60～100目筛筛分。
优选的，所所述步骤(2)中，赤泥的烘干温度为80～120℃；烘干时间为12～24h；使用60～100目筛筛分。
优选的，所所述步骤(3)中，赤泥与细汽车油漆渣的质量比为0.5：1～3：1。
优选的，所所述步骤(4)中，通入N2的流量为0.6～6.0L/h；管式炉的温度为700～1200℃，升温速率为5～15℃/min。
优选的，所所述步骤(5)中所述气体包括H2、CO、CH4。
优选的，所述步骤(5)中所述末端处理装置为变色硅胶干燥器。
优选的，所述步骤(5)中气体收集装置是特氟龙采气袋。
本发明的有益效果
(1)本发明的赤泥载氧体在高温下，组成成分Al2O3多与SiO2反应形成如Al2Si2O5(OH)4等复合相，将以硅铝尖晶石形式存在，有效避免了Fe2O3和Al2O3会生成AlFeO3，从而保持较高活性，可多次使用。
(2)本发明通过赤泥载氧体热解汽车油漆渣产可燃气，使赤泥和汽车油漆渣得到不太程度的消纳，拓宽了汽车油漆渣、赤泥资源化的途径、减少环境污染物堆存。
(3)本发明利用赤泥载作为氧体，相比于人工合成的铁基载氧体，价格低廉、容易获取，可多次使用，极大缩减了成本，对汽车油漆渣回收利用工业具有实际应用价值。
(4)在高温下，赤泥中的Al2O3多与SiO2反应形成如Al2Si2O5(OH)4等复合相，将以硅铝尖晶石形式存在，有效避免了Fe2O3和Al2O3会生成AlFeO3，因此赤泥可多次使用。
附图说明
图1为汽车油漆渣化学链气化流程图。
具体实施方式
结合以下实施例，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。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。
本发明实施例和对比例所使用赤泥来自于云南文山州某铝业公司生产的拜耳法赤泥，赤泥XRF分析结果如表1所示。
表1赤泥的XRF分析
实施例1
一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)将汽车油漆渣在电热恒温鼓风干燥箱中以60℃烘干12h后置于玛瑙研钵中研磨后过70目筛得到细汽车油漆渣备用。
(2)将赤泥在电热恒温鼓风干燥箱中以90℃干燥12h，经玛瑙研钵研磨过80目筛得到赤泥载氧体备用。
(3)将步骤(1)得到的1.0g细汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中，在石英管中均匀的放入0.5g赤泥载氧体。
(4)向管式炉中通入0.6L/h流量的N2作为载气，并设置管式炉升温速率为5℃/min，温度为700℃，待管式炉升温至700℃时，打开料仓，使混合原料落入石英管的加热区开始气化反应。
(5)管式炉出口处连接装有变色硅胶的干燥器干燥气体，并用特氟龙采气袋收集合成气，气化反应1h后关闭管式炉停止收集气体，尾气通过去离子水除去油和水溶性杂质并干燥，除尘处理。
实施例2
一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)将汽车油漆渣在电热恒温鼓风干燥箱中以80℃烘干12h后置于玛瑙研钵中研磨后过60目筛得到细汽车油漆渣备用。
(2)将赤泥在电热恒温鼓风干燥箱中以80℃干燥12h，经玛瑙研钵研磨过90目筛得到赤泥载氧体备用。
(3)将步骤(1)得到的1.0g细汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中，在石英管中均匀的放入1.0g赤泥载氧体。
(4)向管式炉中通入1.2L/h流量的N2作为载气，并设置管式炉升温速率为10℃/min，温度为800℃，待管式炉升温至800℃时，打开料仓，使混合原料落入石英管的加热区开始气化反应。
(5)管式炉出口处连接装有变色硅胶的干燥器干燥气体，并用特氟龙采气袋收集合成气，气化反应1h后关闭管式炉停止收集气体，尾气通过去离子水除去油和水溶性杂质并干燥，除尘处理。
实施例3
一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)将汽车油漆渣在电热恒温鼓风干燥箱中以60℃烘干12h后置于玛瑙研钵中研磨后过90目筛得到细汽车油漆渣备用。
(2)将赤泥在电热恒温鼓风干燥箱中以110℃干燥12h，经玛瑙研钵研磨过60目筛得到赤泥载氧体备用。
(3)将步骤(1)得到的1.0g细汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中，在石英管中均匀的放入1.5g赤泥载氧体。
(4)向管式炉中通入2.4L/h流量的N2作为载气，并设置管式炉升温速率为15℃/min，温度为900℃，待管式炉升温至900℃时，打开料仓，使混合原料落入石英管的加热区开始气化反应。
(5)管式炉出口处连接装有变色硅胶的干燥器干燥气体，并用特氟龙采气袋收集合成气，气化反应1h后关闭管式炉停止收集气体，尾气通过去离子水除去油和水溶性杂质并干燥，除尘处理。
实施例4
一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)将汽车油漆渣在电热恒温鼓风干燥箱中以70℃烘干12h后置于玛瑙研钵中研磨后过100目筛得到细汽车油漆渣备用。
(2)将赤泥在电热恒温鼓风干燥箱中以90℃干燥24h，经玛瑙研钵研磨过70目筛得到赤泥载氧体备用。
(3)将步骤(1)得到的1.0g细汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中，在石英管中均匀的放入2.0g赤泥载氧体。
(4)向管式炉中通入3.6L/h流量的N2作为载气，并设置管式炉升温速率为5℃/min，温度为1000℃，待管式炉升温至1000℃时，打开料仓，使混合原料落入石英管的加热区开始气化反应。
(5)管式炉出口处连接装有变色硅胶的干燥器干燥气体，并用特氟龙采气袋收集合成气，气化反应1h后关闭管式炉停止收集气体，尾气通过去离子水除去油和水溶性杂质并干燥，除尘处理。
实施例5
一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)将汽车油漆渣在电热恒温鼓风干燥箱中以70℃烘干24h后置于玛瑙研钵中研磨后过90目筛得到细汽车油漆渣备用。
(2)将赤泥在电热恒温鼓风干燥箱中以120℃干燥24h，经玛瑙研钵研磨过80目筛得到赤泥载氧体备用。
(3)将步骤(1)得到的1.0g细汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中，在石英管中均匀的放入2.5g赤泥载氧体。
(4)向管式炉中通入4.8L/h流量的N2作为载气，并设置管式炉升温速率为10℃/min，温度为1100℃，待管式炉升温至1100℃时，打开料仓，使混合原料落入石英管的加热区开始气化反应。
(5)管式炉出口处连接装有变色硅胶的干燥器干燥气体，并用特氟龙采气袋收集合成气，气化反应1h后关闭管式炉停止收集气体，尾气通过去离子水除去油和水溶性杂质并干燥，除尘处理。
实施例6
一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)将汽车油漆渣在电热恒温鼓风干燥箱中以80℃烘干24h后置于玛瑙研钵中研磨后过100目筛得到细汽车油漆渣备用。
(2)将赤泥在电热恒温鼓风干燥箱中以120℃干燥24h，经玛瑙研钵研磨过100目筛得到赤泥载氧体备用。
(3)将步骤(1)得到的1.0g细汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中，在石英管中均匀的放入3.0g赤泥载氧体。
(4)向管式炉中通入6.0L/h流量的N2作为载气，并设置管式炉升温速率为5℃/min，温度为1200℃，待管式炉升温至1200℃时，打开料仓，使混合原料落入石英管的加热区开始气化反应。
(5)管式炉出口处连接装有变色硅胶的干燥器干燥气体，并用特氟龙采气袋收集合成气，气化反应1h后关闭管式炉停止收集气体，尾气通过去离子水除去油和水溶性杂质并干燥，除尘处理。
对比例1
作为对比本对比例与实施例5的不同之处在于，不加入赤泥，其他步骤与实施5一样，包括如下步骤：
(1)将汽车油漆渣在电热恒温鼓风干燥箱中以70℃烘干24h后置于玛瑙研钵中研磨后过80目筛得到细汽车油漆渣备用。
(2)将步骤(1)得到的1.0g细汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中。(3)向管式炉中通入4.8L/h流量的N2作为载气，并设置管式炉升温速率为10℃/min，温度为1000℃，待管式炉升温至1000℃时，打开料仓，使混合原料落入石英管的加热区开始气化反应。
(5)管式炉出口处连接装有变色硅胶的干燥器干燥气体，并用特氟龙采气袋收集合成气，气化反应1h后关闭管式炉停止收集气体，尾气通过去离子水除去油和水溶性杂质并干燥，除尘处理。
表2实施例1～6和对比例1热解汽车油漆渣可燃气的产率
由表2可以看出，实施例5与对比例1进行比较可以看出汽车油漆渣热解加入赤泥载氧体产后可燃气的产率明显提高，原因是高温下，赤泥载氧体可以原位催化裂解气化副产物产生小分子气体，进而提升燃料转化效率以及降低可燃气副产物含量。
本发明利用赤泥做载氧体，将汽车油漆渣热解产生可燃气，不仅达到减污降碳的目的，还在节省成本的同时提高产物产率，具有一定经济价值和生态效益，对汽车油漆渣回收利用工业具有实际应用价值。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (8)
1.一种基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，其特征在于:包括以下步骤：
(1)将汽车油漆渣干燥、研磨过筛后备用；
(2)将赤泥烘干、研磨、过筛后备用；
(3)将步骤(1)得到的汽车油漆渣放入立式管式炉上方的料仓中，在立式管式炉中放入步骤(2)得到的赤泥；
(4)向立式管式炉中通入N2，并设置立式管式炉的温度，待立式管式炉升温至所需的温度时，打开料仓，使细汽车油漆渣落入石英管的加热区开始气化反应，反应持续1h；
(5)立式管式炉出口处连接末端处理装置和气体收集装置并对气体进行除油、除杂、干燥，除尘处理。
2.根据权利要求1所述基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，其特征在于：所述步骤(1)中，汽车油漆渣的烘干温度为60～80℃，烘干时间为12～24h；使用60～100目筛筛分。
3.如权利要求1所述基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，其特征在于：所述步骤(2)中，赤泥的烘干温度为80～120℃；烘干时间为12～24h；使用60～100目筛筛分。
4.如权利要求1所述基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，其特征在于：所述步骤(3)中，赤泥与细汽车油漆渣的质量比为0.5：1～3：1。
5.如权利要求1所述基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，其特征在于：所述步骤(4)中，通入N2的流量为0.6～6.0L/h；管式炉的温度为700～1200℃，升温速率为5～15℃/min。
6.如权利要求1所述基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，其特征在于：所述步骤(5)中所述气体包括H2、CO和CH4。
7.如权利要求1所述基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，其特征在于：所述步骤(5)中所述末端处理装置为变色硅胶干燥器。
8.如权利要求1所述基于赤泥载氧体的汽车油漆渣化学链气化产可燃气的方法，其特征在于：所述步骤(5)中气体收集装置是特氟龙采气袋。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN118022855A (zh) * | 2024-04-15 | 2024-05-14 | 昆明理工大学 | 一种高炉煤气化学链燃烧富集co2的方法 |
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- 2024-02-02 CN CN202410151094.6A patent/CN117736769A/zh active Pending
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