本發(fā)明涉及固體廢棄物資源化利用領(lǐng)域，具體涉及一種利用工礦固體廢棄物制備的催化劑進(jìn)行污泥熱解制活性炭的方法。

背景技術(shù)：

我國每年產(chǎn)生大量的城市污泥，若不妥善處理，將對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前城市污泥處置的主要方式為衛(wèi)生填埋、焚燒和堆肥或改良土壤。為解決城市污泥處理處置問題，需尋找一種更為有效的途徑對(duì)其進(jìn)行處置。由于污泥中含有較多的碳成分，具備了制備活性炭的客觀條件。利用污泥制造活性炭是污泥資源化的途徑之一，而且由于其制備成本低、可廣泛用于環(huán)境污染治理領(lǐng)域，具有良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

目前污泥制備活性炭一般采用化學(xué)活化法，廣泛采用的活化劑有zncl2、h2po4和koh等，使用這些活化劑制備的活性炭碘值較高，具有較高的比表面積；但在制備過程中需要大量使用zncl2、h2po4和koh等化學(xué)試劑，這些化學(xué)試劑易造成設(shè)備的腐蝕，活化過程增加了制備活性炭工藝的工序，這些都大大提高了活性炭的制備成本。

為降低活性炭制備成本，本發(fā)明目的在于探索一種不使用zncl2、h2po4和koh等活化劑、工藝簡單的污泥制備活性炭的方法。實(shí)驗(yàn)表明，鋼渣、赤泥、煤矸石等工礦固體廢棄物含有cao、fe2o3等成分，這些成分是良好的熱解反應(yīng)催化劑，如果在污泥制備活性炭過程中添加鋼渣、赤泥、煤矸石等工礦固體廢棄物，可在污泥炭化過程中起催化作用、有助于污泥炭化中成孔，提高污泥活性炭的吸附性能。

目前，我國工礦固體廢棄物產(chǎn)量很大，但資源化利用率偏低。鋼渣是在煉鋼過程中由于石灰、螢石等造渣材料的加入，爐襯的浸蝕以及鐵水中硅、鐵等物質(zhì)于1650℃左右氧化而成的復(fù)合固溶體，數(shù)量約為鋼產(chǎn)量的15％～20％，我國鋼渣年產(chǎn)量超過1億t，利用率不足30％。赤泥是以鋁土礦生產(chǎn)氧化鋁的過程中，產(chǎn)生之極細(xì)顆粒強(qiáng)堿性固體廢物，生產(chǎn)1t氧化鋁約產(chǎn)生赤泥0.8～1.5t，我國每年產(chǎn)生赤泥3000萬t以上，目前資源化利用率約20％。煤矸石是采煤過程和洗煤過程中排放的固體廢物，產(chǎn)量約占原煤產(chǎn)量的15％～20％，目前主要用在水泥材料、填充材料、發(fā)電等方面，這些利用方式目前仍不能充分利用煤矸石中的活性成分。

本發(fā)明不僅可提供污泥、鋼渣、赤泥、煤矸石等固體廢棄物的資源化處理技術(shù)，由于商品活性炭的成本較高，本發(fā)明制備活性炭過程中不使用zncl2、h2po4和koh等活化劑，工藝簡單，大幅度降低污泥制備活性炭的成本，具有良好的環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明旨在提供一種充分利用固廢資源、成本低廉的利用工礦固體廢棄物催化熱解污泥制備活性炭的方法。

本發(fā)明涉及一種利用工礦固體廢棄物制備的催化劑進(jìn)行污泥熱解制活性炭的方法，包括以下步驟：

a.利用工礦固體廢棄物，粉碎后，焙燒一段時(shí)間，制備應(yīng)用于污泥熱解的工礦固體廢棄物催化劑；

b.污泥原料干燥粉碎后，和步驟a中的所述催化劑按一定比例均勻混合得到混合物；

c.將步驟b中得到的所述混合物在無氧或缺氧條件下于一定溫度下熱解得到熱解固體產(chǎn)物，恒溫一段時(shí)間，熱解固體產(chǎn)物冷卻至室溫，粉碎后即可得到污泥活性炭。

其中，所述工礦固體廢棄物為鋼渣、赤泥、煤矸石等中的一種或幾種。

其中，所述工礦固體廢棄物粉碎粒度為100～300目，優(yōu)選200目。

其中，所述工礦固體廢棄物焙燒溫度為800℃～1000℃。

其中，所述工礦固體廢棄物焙燒時(shí)間為60min～180min，優(yōu)選60min～120min。

其中，所述污泥為城市污泥、化工有機(jī)污泥、油泥等中的一種或幾種。

其中，所述污泥原料干燥后，粉碎粒度為50～200目，優(yōu)選為100目。

其中，所述工礦固體廢棄物催化劑干基質(zhì)量占污泥與工礦固體廢棄物催化劑混合物總質(zhì)量干基的百分比為1～35％，優(yōu)選為1％～25％。

其中，所述于一定溫度熱解的溫度為300℃～900℃，優(yōu)選300℃～800℃。

其中，所述恒溫一段時(shí)間為30min～120min。

本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)有：

a.同時(shí)處理污泥和鋼渣、赤泥、煤矸石等工礦固體廢棄物；

b.為污泥制備活性炭提供可行的技術(shù)方案；

c.由于制備活性炭過程中未使用活化劑，大幅度降低污泥活性炭的制備成本。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

將鋼渣粉碎至200目，在800℃下焙燒120min制備鋼渣催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為50目，城市污泥與鋼渣催化劑均勻混合，鋼渣催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與鋼渣總干基質(zhì)量的10％，無氧條件下加熱到300℃，恒溫60min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為360mg/g的污泥鋼渣活性炭產(chǎn)品，如表1所示。

實(shí)施例2

將鋼渣粉碎至200目，在800℃下焙燒120min制備鋼渣催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為100目，城市污泥與鋼渣催化劑均勻混合，鋼渣催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與鋼渣總干基質(zhì)量的10％，無氧條件下分別加熱到500℃，恒溫60min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為421mg/g的污泥鋼渣活性炭產(chǎn)品，如表1所示。

實(shí)施例3

將鋼渣粉碎至200目，在800℃下焙燒120min制備鋼渣催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為150目，城市污泥與鋼渣催化劑均勻混合，鋼渣催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與鋼渣催化劑總干基質(zhì)量的10％，無氧條件下加熱到500℃，恒溫30min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為433mg/g的污泥鋼渣活性炭產(chǎn)品，如表1所示。

實(shí)施例4

將鋼渣粉碎至200目，在850℃下焙燒120min制備鋼渣催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為200目，城市污泥與鋼渣催化劑均勻混合，鋼渣催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與鋼渣催化劑總干基質(zhì)量的10％，無氧條件下加熱到500℃，恒溫60min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為413mg/g的污泥鋼渣活性炭產(chǎn)品，如表1所示。

實(shí)施例5

將鋼渣粉碎至200目，在800℃下焙燒120min制備鋼渣催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為100目，城市污泥與鋼渣催化劑均勻混合，鋼渣催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與鋼渣催化劑總干基質(zhì)量的25％，無氧條件下加熱到500℃，恒溫60min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為390mg/g的污泥鋼渣活性炭產(chǎn)品如表1所示。

實(shí)施例6

將鋼渣粉碎至100目，在1000℃下焙燒180min制備鋼渣催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為200目，城市污泥與鋼渣催化劑均勻混合，鋼渣催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與鋼渣催化劑總干基質(zhì)量的35％，缺氧條件下加熱到900℃，恒溫120min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為385mg/g的污泥鋼渣活性炭產(chǎn)品如表1所示。

實(shí)施例7

將鋼渣粉碎至300目，在1000℃下焙燒150min制備鋼渣催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為50目，城市污泥與鋼渣催化劑均勻混合，鋼渣催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與鋼渣催化劑總干基質(zhì)量的30％，缺氧條件下加熱到900℃，恒溫120min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為388mg/g的污泥鋼渣活性炭產(chǎn)品如表1所示。

表1污泥鋼渣活性炭碘值

實(shí)施例8

將煤矸石粉碎至200目，在900℃下焙燒60min制備煤矸石催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為100目，城市污泥與煤矸石催化劑均勻混合，煤矸石催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與煤矸石催化劑總干基質(zhì)量的3％，無氧條件下加熱到800℃，恒溫60min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為330mg/g的污泥煤矸石活性炭產(chǎn)品，如表2所示。

實(shí)施例9

將煤矸石粉碎至200目，在900℃下焙燒60min制備煤矸石催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為100目，城市污泥與煤矸石催化劑均勻混合，煤矸石催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與煤矸石催化劑總干基質(zhì)量的5％，無氧條件下加熱到800℃，恒溫60min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為351mg/g的污泥煤矸石活性炭產(chǎn)品，如表2所示。

表2污泥煤矸石活性炭碘值

實(shí)施例10

將赤泥粉碎至200目，在800℃下焙燒60min制備赤泥催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為100目，城市污泥與赤泥催化劑均勻混合，赤泥催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與赤泥催化劑總干基質(zhì)量的1％，無氧條件下加熱到600℃，恒溫120min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為364mg/g的污泥赤泥活性炭產(chǎn)品，如表3所示。

實(shí)施例11

將赤泥粉碎至200目，在800℃下焙燒90min制備赤泥催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為100目，城市污泥與赤泥催化劑均勻混合，赤泥催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與赤泥催化劑總干基質(zhì)量的2％，無氧條件下加熱到600℃，恒溫60min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為356mg/g的污泥赤泥活性炭產(chǎn)品，如表3所示。

實(shí)施例12

將赤泥粉碎至200目，在800℃下焙燒60min制備赤泥催化劑，城市污泥干燥后，粉碎粒度為100目，城市污泥與赤泥催化劑均勻混合，赤泥催化劑干基質(zhì)量占城市污泥與赤泥催化劑總干基質(zhì)量的10％，無氧條件下加熱到600℃，恒溫60min，取出固體產(chǎn)物并冷卻，然后對(duì)固體產(chǎn)物進(jìn)行粉碎，得到碘值為311mg/g的污泥赤泥活性炭產(chǎn)品，如表3所示。

表3污泥赤泥活性炭碘值

上述實(shí)施例雖然只列舉了城市污泥作為優(yōu)選實(shí)施例，但是其只是優(yōu)選的列舉，任何形式的污泥原料均可以應(yīng)用本發(fā)明的工礦固體廢棄物制備的催化劑進(jìn)行污泥熱解制備活性炭。污泥包括但不限于城市污泥、化工有機(jī)污泥、油泥等中的一種或幾種。