一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法

本发明属于浆体制备，特别涉及一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法。

背景技术：

1、活性炭吸附法由于具有成本低、处理效率高和设备工艺简单等优点，一直被公认为是去除大气和水体中污染物（如so2、nox、重金属和有机物等）的最有效方法之一。利用活性炭充当填料可以高效净化钢铁工业烧结工序产生的烟气，避免产生酸雨等大气环境污染问题。此外，利用活性炭作为吸附剂，可以有效地吸附石化油田、冶金、电力、制药、印刷和环保等行业中工业废水废气中的重金属离子和有机污染物等物质。随着经济的不断发展，工农业生产过程排放的废气和废水量不断增加，而国家对污染物的排放标准越来越严格，从而使活性炭的用量不断增加。据统计，2016年我国废弃活性炭产生量为51万吨，到2019年增长到了65万吨，增速约为9.1 %，按此增速预测，到2025年我国废活性炭产生量高达110万吨，废弃活性炭属于危险废物，回收量大，再生需求高。从环保和经济的角度出发，非常有必要开发一种清洁高效资源化利用废弃活性炭的新途径。

2、石油副产物是石油炼化中除汽油、煤油、柴油、丙烯等主要产物以外的产物，主要由烃类及非烃类衍生物组成，难以直接利用。由于石油副产物在软化点以上加热时容易熔融成液体，因此可以通过热处理涂覆在废弃活性炭表面，进一步增强活性炭表面的疏水性。再者，液态石油副产物还可以渗透到活性炭的孔隙中，降低活性炭的孔隙率，提高其挥发分含量。通过石油副产物改性，大幅度提高成浆浓度，减少添加剂用量，提高挥发分含量，显著改善浆体的流动性和稳定性，使之满足燃烧和气化浆体原料的要求，同时还能解决石油副产物难以利用的问题，因此采用石油副产物改性废弃活性炭制备水‒活性炭料浆的方法具有显著的经济意义和环境效益。

3、中国发明专利cn202310280668.5公开了一种水净化处理后废弃活性炭回收再利用的方法。该发明包括金属离子脱附、有机物的脱附和回收预产物活化等步骤。但是该方法工艺复杂，能耗较高，不利于工业化推广，无法大规模回收利用废弃活性炭。专利cn201810284164.x公开了一种废活性炭资源化利用方法。该发明将废弃活性炭与碳源物质、水和助剂混合，得到水煤浆，然后采用水煤浆气化及高温熔融协同处置废物。但是该方法没有解决活性炭自身孔隙率大、堆积密度小的缺点，且碳源物质的添加量有很大限制，对废弃活性炭的成浆浓度和挥发分含量的提升都比较有限，无法从根源上解决废弃活性炭‒水成浆性能差的问题。专利cn202311255706.8公开了一种改性沥青复合材料、制备方法及其在超薄磨耗层中的应用。该发明利用四烯丙基硅烷改性石油沥青制得改性沥青，在一定程度上提高了改性沥青复合材料的低温抗裂性能。但是该方法工艺复杂，应用范围受到温度限制，无法实现石油沥青的清洁高效资源化利用。专利cn201710700004.4公开了一种碳颗粒及其制备方法。该发明中碳颗粒包括以下重量份的组分：褐煤160份、秸秆8份、木屑8份、药渣25份、重油渣8份和橡胶粉8份，在一定程度上可以缓解重油渣带来的污染问题。但是该方法重油渣添加量比较有限，无法有效解决重油渣污染问题。专利cn202310782404.x公开了一种浸渍剂沥青及采用乙烯焦油生产浸渍剂沥青的方法。该发明将乙烯焦油通过组分细分加多步聚合得到浸渍剂沥青，同时满足喹啉不溶物qi＜0.3 %，β树脂＞15 %。但是该方法只转化了乙烯焦油中的部分组分，没有处理未转化的部分。通过石油副产物改性废弃活性炭制备水‒活性炭料浆实现二者清洁高效利用的方法还未见报道。

技术实现思路

1、本发明提供一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，以解决现有技术中的问题。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，包括以下步骤：

4、s1、制备石油副产物改性废弃活性炭原料：废弃活性炭与其质量20 %‒50 %的石油副产物加至密炼机中，设置混捏温度为所采用的石油副产物软化点温度高30-150 ℃、转速100-200 rpm、混捏时间10-60 min进行混捏，充分混合废弃活性炭和石油副产物；随后冷却、破碎制得粒径≤3 mm的制浆原料；

5、s2、将步骤s1中得到的制浆原料与一定量的水、添加剂在球磨机中磨制20-60min，制得在100 s-1剪切速率下，表观粘度为200-1000 mpa·s的水-石油副产物改性活性炭料浆。

6、进一步地，所述步骤s1中石油副产物为低/中/高温石油沥青、重油渣或乙烯焦油，其中：低温石油沥青是指软化点不低于60 ℃的石油沥青；中温石油沥青是指软化点不低于75 ℃的石油沥青；高温石油沥青是指软化点高于95 ℃的石油沥青；重油渣的软化点温度为30-70 ℃；乙烯焦油软化点温度为20-60 ℃。

7、进一步地，所述步骤s1中石油副产物的软化点温度为35-150 ℃。

8、进一步地，所述步骤s2中，添加剂为萘系水煤浆分散剂、脂肪族水煤浆分散剂或木质素水煤浆分散剂。

9、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

10、本发明中石油副产物改性废弃活性炭制备水系料浆的方法工艺简单，提高了现有的活性炭-水浆的性能，如挥发分固体浓度、流动性和稳定性。另外，通过石油副产物与废弃活性炭之间的协同作用，改善了浆体的性能，使之满足了燃烧和气化浆体原料的要求，实现了废弃活性炭和石油副产物的清洁高效资源化利用，具有良好的工业应用前景。

技术特征：

1.一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水‒活性炭料浆的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，其特征在于，所述步骤s1中石油副产物的用量为废弃活性炭质量的20 %-50 %。

3.根据权利要求1所述的一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，其特征在于，所述步骤s1中石油副产物为低/中/高温石油沥青、重油渣或乙烯焦油。

4.根据权利要求1所述的一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，其特征在于，所述步骤s1中混捏温度较所采用的石油副产物软化点温度高30-150 ℃。

5.根据权利要求1所述的一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，其特征在于，所述步骤s1中石油副产物的软化点温度为35-150 ℃。

6.根据权利要求1所述的一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，其特征在于，所述步骤s1中混捏的转速为100 -200 rpm，混捏时间 10-60 min。

7.根据权利要求1所述的一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，其特征在于，所述步骤s1中得到的石油副产物改性废弃活性炭原料破碎后粒径≤3 mm。

8.根据权利要求1所述的一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，其特征在于，所述步骤s2中，添加剂为萘系水煤浆分散剂、脂肪族水煤浆分散剂或木质素水煤浆分散剂；

9.根据权利要求1所述的一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水-活性炭料浆的方法，其特征在于，所述步骤s2中球磨时间为20-60 min。

技术总结本发明公开了一种以石油副产物改性废弃活性炭制备水‑活性炭料浆的方法，包括以下步骤：将废弃活性炭与其20%‑50%质量的低/中/高温石油沥青、重油渣或乙烯焦油用密炼机捏合，冷却、破碎后与一定量的水、添加剂球磨制浆。通过将废弃活性炭制备成浆体，作为煤气化原料和锅炉燃料，可以很好地实现废弃活性炭和石油副产物的清洁高效资源化利用。另外，活性炭具有丰富的孔隙结构，成浆浓度较低，添加剂消耗量高，同时由于其挥发分含量低，不能满足煤化工原料和工业燃料的要求。通过石油副产物改性，可大幅度提高其成浆浓度，同时减少添加剂用量，显著改善浆体的流动性和稳定性，使之满足燃烧和气化浆体原料的要求，具有良好的工业应用前景和经济效益。技术研发人员：胡柏星,何其慧,陈凡,石安琪,孙冬闻,谢雨航,王鑫,许仁富受保护的技术使用者：南京大学技术研发日：技术公布日：2024/6/11