一种多源固废基新型气化型块及其制备方法

本发明属于固废资源化利用领域，特别是涉及一种多源固废基新型气化型块及其制备方法。

背景技术：

1、煤气化技术被誉为现代煤化工产业的龙头，是煤炭清洁高效转化的核心技术。煤气化细渣是煤炭气化工艺的主要废弃物之一，其含碳量25-50wt％，以堆放、填埋为主的处置方式造成了土地占用、扬尘污染、碳资源浪费，导致了严重的水-土-气复合污染。因气化细渣高碳、组分杂等问题，目前尚无成熟的规模化利用途径，是目前煤化工急需解决的问题。将气化细渣中的残碳组分通过碳-灰分离的手段回收，并作为碳基燃料循环利用是实现气化细渣大规模资源化利用的有效途径，然而，由于残碳已经过高温气化反应过程，导致其反应活性较低，制约了残碳的资源化利用。

2、污泥是城市污水处理厂的副产品。市政污泥被认为是一种固体废物，含有大量污染物，如细菌、病毒、有毒有机物等。因此，市政污泥的简单填埋或倾倒会占用宝贵的土地资源，并对生态环境带来潜在危害。将市政污泥高温气化处理不仅可以消灭细菌、病毒、有毒有机物，最大限度地减少环境污染，还可以回收污泥中的能量，然而，市政污泥反应活性高，但热值较低，气化细渣残碳与市政污泥混合制备新型气化型块生产合成气，可以通过协同催化作用克服单种燃料的劣势，具有巨大的应用前景。

3、新型气化型块可用于替代价格较高的固定床气化用块煤，丰富气化原料的来源，降低气化原料成本。用于气化的型块要求比冶金焦低，考虑到其反应性对固定床气化过程中的重要作用，要求具有较高的反应性，但可以接受较低的强度、较小的粒度、较高挥发分含量，并且对灰分、硫等杂质的含量不敏感。

4、公开号为cn111548098a的发明专利公开了采用煤气化废渣制造的道路基层混合料及其制造方法，由煤气化废渣、市政污泥、土、水泥、水以及土壤固化剂制成。方法：一、称取原料；二、煤气化废渣、市政污泥、土、水泥放入第一混料仓中混合，取出后与土体固化剂和水共同放入第二混料仓中混合，即制成道路基层混合料。该发明中采用煤气化废渣制造的道路基层混合料，其煤气化炉渣的用量最大可达80％，可大规模处理煤气化废渣，有效的实现了煤气化炉渣的资源化处理。该发明采用煤气化废渣制造的道路基层混合料无法实现碳基固废作为能源的再利用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多源固废基气化型块及其制备方法，以解决碳基固废难以大规模循环利用的问题。主要包括气化细残碳富集、市政污泥催化气化渗滤液的负载、原料的混合与成型。因此使用气化细渣残碳与市政污泥混合制备新型气化型块，可以降低生产成本，提高其市场竞争力。

2、为了实现上述目的，一方面，本发明公开了一种多源固废基气化型块，按质量百分比计，包括富碳组分50％-60％，市政污泥30％-40％，粘结剂5％-10％，腐殖酸钠5％-10％，所述富碳组分为煤气化细渣经过碳灰分离得到的富碳组分。

3、优选地，所述粘结剂为改性淀粉粘结剂。

4、本发明的另一方面提供上述多源固废基气化型块的制备方法，包括如下步骤：

5、步骤一，利用泡沫浮选技术将气化细渣中的残碳进行富集以得到富碳组分；

6、步骤二，将市政污泥渗滤液作为添加剂通过浸渍法负载于富碳组分颗粒，以增强其气化反应活性；

7、步骤三，按照以下质量百分比将原料进行配合：富碳组分50％-60％，市政污泥30％-40％，改性淀粉粘结剂5％，腐殖酸钠5％；

8、步骤四，将富碳组分、市政污泥、改性淀粉粘结剂、腐殖酸钠均匀混合，控制混合料水分为10％-13％，通过布料机送入成型机冷压成型。

9、优选地，通过泡沫浮选技术得到的浮选精矿即富碳组分的固定碳含量高于45wt％，浮选尾矿固定碳含量低于5wt％。

10、优选地，将干燥后的市政污泥和去离子水按照1:10(kg:l)的比例浸泡在去离子水中，室温搅拌20h，过滤后收集渗滤液。渗滤液富含碱金属和碱土金属物质(aaem)，可以作为催化气化的廉价添加剂。采用浸渍法将浸出液负载在富碳组分的固体颗粒中。

11、优选地，将1.0-1.1kg干燥后的富碳组分与5.0-5.5l渗滤液混合，然后在室温下搅拌10-12h，并在70-90℃下干燥。

12、优选地，将1.0kg干燥后的富碳组分分别与5.0l渗滤液混合，然后在室温下搅拌10h，并在75℃下干燥。

13、优选地，通过泡沫浮选技术得到的富碳组分平均粒径约为100μm，市政污泥平均粒径约为60μm，两种主要原料粒度微细，无需进一步破碎即可用于制备气化型块，节省了生产经济成本。

14、优选地，对腐殖酸钠进行筛分破碎，使得其粒径小于0.5mm；改性淀粉粘结剂颗粒由于粒度微细无需进一步筛分破碎。

15、优选地，富碳组分、市政污泥、改性淀粉粘结剂、腐殖酸钠应在带有轮碾装置的混料机中充分搅拌以保证混合，成型机压力控制在90-110mpa，高压保持时间为2-3秒，即得φ30mm×30mm圆柱状型块。

16、优选地，成型后的气化型块在75-90℃环境下干燥3-5h。

17、本发明与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

18、本发明的目的是提供一种多源固废基气化型块及其制备方法，通过物理分离技术将煤气化细渣中残碳组分进行富集，将生物质废弃物-市政污泥，通过浸出收集渗滤液，作为气化细渣残碳组分的催化气化廉价添加剂，并通过成型技术利用两种固废制备气化型块，实现了两种大宗固体废弃物的循环资源化利用，具有以下优点:

19、1、工艺简单，易于推广，成本低廉，解决了煤气化细渣与市政污泥两种大宗工业固废的处理难题和环境污染问题。本发明所述方法不涉及高温加热工艺与设备，在冷态条件下即可压制成型制备气化型块，扩大了气化原料来源，降低了气化企业生产成本。

20、2、通过简单的浸出工艺将市政污泥中的碱金属和碱土金属物质(aaem)提取至渗滤液，作为气化细渣残碳组分催化气化的廉价添加剂，通过不加入催化添加剂的对照实验，证明了其显著提高了气化细渣残碳的气化反应活性，实现了固废资源的精深利用。

21、3、利用多源固废制备气化型块，可以在“原产地”将固废高效转化为炭资源用于气化厂生产合成气，无需进行远距离运输，符合我国能源可持续发展的要求。

技术特征：

1.一种多源固废基气化型块，按质量百分比计，包括富碳组分50％-60％，市政污泥30％-40％，粘结剂5-10％，腐殖酸钠5-10％，所述富碳组分为煤气化细渣经过碳灰分离得到的富碳组分。

2.如权利要求1所述的多源固废基气化型块，其特征在于，所述粘结剂为改性淀粉粘结剂。

3.如权利要求1或2所述的多源固废基气化型块的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

4.如权利要求3所述的多源固废基气化型块的制备方法，其特征在于，通过泡沫浮选技术得到的浮选精矿即富碳组分的固定碳含量高于45wt％，浮选尾矿固定碳含量低于5wt％。

5.如权利要求3所述的多源固废基气化型块的制备方法，其特征在于，将干燥后的市政污泥和去离子水按照1:10(kg:l)的比例浸泡在去离子水中，室温搅拌20h，过滤后收集渗滤液。

6.如权利要求3所述的多源固废基气化型块的制备方法，其特征在于，将1.0-1.1kg干燥后的富碳组分与5.0-5.5l渗滤液混合，然后在室温下搅拌10-12h，并在70-90℃下干燥。

7.如权利要求6所述的多源固废基气化型块的制备方法，其特征在于，将1.0kg干燥后的富碳组分分别与5.0l渗滤液混合，然后在室温下搅拌10h，并在75℃下干燥。

8.如权利要求3所述的多源固废基气化型块的制备方法，其特征在于，对腐殖酸钠进行筛分破碎，使得其粒径小于0.5mm。

9.如权利要求3所述的多源固废基气化型块的制备方法，其特征在于，富碳组分、市政污泥、改性淀粉粘结剂、腐殖酸钠应在带有轮碾装置的混料机中充分搅拌，成型机压力控制在90-110mpa，高压保持时间为2-3秒，即得φ30mm×30mm圆柱状型块。

10.如权利要求3所述的多源固废基气化型块的制备方法，其特征在于，成型后的气化型块在75-90℃环境下干燥3-5h。

技术总结本发明公开了一种多源固废基气化型块及其制备方法，所述多源固废基气化型块，按质量百分比计，包括富碳组分50％‑60％，市政污泥30％‑40％，粘结剂5％‑10％，腐殖酸钠5％‑10％，所述富碳组分为煤气化细渣经过碳灰分离得到的富碳组分。本发明使用气化细渣残碳与市政污泥混合制备新型气化型块，降低生产成本，提高其市场竞争力。技术研发人员：郭旸,杜春安,王德勉,胡建清,邓建林,张鹏图,王林杰,苑世领受保护的技术使用者：山东石油化工学院技术研发日：技术公布日：2024/7/23