CN102275913B - 城市固体生活垃圾微波裂解固残物制备活性炭的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种城市固体生活垃圾微波裂解固残物制备活性炭的方法，先对裂解后的固残料用橡胶辊碾压，碾压后的物料进行筛选，筛选出的筛下物除油后进行干燥除水，再依次经电选、浮选、酸碱处理和水洗，最后进行活化即制备得到活性炭。本发明既能将垃圾处理掉，减小污染，还能制备活性炭，将资源合理充分的再利用。既减少了对原生资源的开采，又节约了大量的能源。

Description

城市固体生活垃圾微波裂解固残物制备活性炭的方法

技术领域

本发明涉及城市固体生活垃圾的处理技术，具体指对城市固体生活垃圾微波裂解得到的固残物加以资源化的利用，最终制备出活性炭的方法，属于垃圾处理与资源化利用的技术领域。

背景技术

目前，城市垃圾多以焚烧发电、残料填埋的方式以实现综合处理。该方法有垃圾减容、无害和资源化等多层效益。但垃圾焚烧后会产生大量废气或毒气，尤其是二噁英类污染物，属于公认的一级致癌物，还会留下大量的残渣需要填埋和处理。

通过微波裂解处理城市固体生活垃圾是种新型的垃圾处理方式。城市固体生活垃圾是城市居民在日常生产生活中产生的纸张、塑料、玻璃瓶、金属罐、餐厨果蔬残物、办公包装物以及街道树叶和灰土等。城市生活垃圾化学组成中有机物含量较高，约占60%~80%。垃圾微波裂解后，垃圾的有机成分断裂成为小分子的碳氢化合物。一些轻的碳氢化合物以气体形式挥发出来后，点燃就可以用来发电，较重的成分在冷凝管道内冷凝后以油腊状的形式导出，还有一部分的碳氢化合物留在类似炭黑的渣料里，碳含量根据垃圾原料和裂解工艺不同而不同，大约在20%左右。

微波裂解处理城市固体生活垃圾基本可以做到无毒废气污染，不产生二噁英等微量剧毒物。建设选址也可靠近市区，运输距离较近。生活垃圾微波裂解处理后通常可以分解出固态、气态和液态三种形态的产物，裂解气和裂解油（液态产物分离后所得）可以燃烧发电。目前对固体残渣的利用基本是脱碳后，舍弃含碳组分，只将剩余的硅钙类残料做建筑填料使用。但脱碳要达到一定的纯度，依然需要一定的工序，如电选和浮选等手段。这些工序耗能耗时的同时还把含碳组分给舍弃了，造成了一定的浪费和污染，无法实现垃圾全资源化的环保理念。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种城市固体生活垃圾微波裂解固残物制备活性炭的方法，本方法可实现对含碳组分的分离提纯并充分进行深加工利用，从而实现生活垃圾全资源化的环保理念。

本发明的技术方案是这样实现的：

城市固体生活垃圾微波裂解固残物制备活性炭的方法，制备过程为：

1）首先对裂解后的固残料用橡胶辊碾压，以将残料中的炭粉团压碎而不会压碎沙石粒或玻璃渣等物料，以利于下一步筛选；

2）碾压后的物料进行筛选，筛选出的筛下物留待后用，筛下物含碳较高称为原炭料；

3）原炭料除油后进行干燥除水，再电选分离出纯度进一步提高的炭料部分；

4）对电选分离得到的炭料部分进行浮选得到纯度进一步提高的炭料；

5）对浮选得到的炭料进行酸洗，酸洗的目的是去除浮选得到的炭料中的钙质类杂质，酸洗后的物料水洗为中性后用少许的氢氧化钠碱液浸泡，再将物料放入隔绝氧的炉内在800℃～1000℃温度下加热以使浮选得到的炭料中的硅质类杂质与碱液充分反应，再用水洗掉反应生成的含硅的盐类物质，得到纯度进一步提高的炭料；

6）最后对第5）步得到的炭料进行活化以制备活性炭。活化方式优选物理水蒸气法，蒸汽活化时温度为600～700℃，活化后即为活性炭。

第4）步浮选选用的捕收剂为煤油或柴油，发泡剂为仲辛醇。煤油或柴油的添加用量约为0．7-1千克/吨左右，仲辛醇用量为0．04-0.08千克/吨左右，浮选机叶片转速1000～2000r／min。

第4）步浮选分粗选和精选两步，将粗选得到的泡沫物料按粗选条件再进行一次浮选，称为精选。

    城市固体生活垃圾在经过微波裂解后，留下的固残料经过本发明工艺处理后炭质部分可以制备出具有一定净化性能的活性炭。本发明既能将垃圾处理掉，减小污染，还能制备活性炭，将资源合理充分的再利用。此技术把大量社会生产和消费后废弃的资源再利用，既减少了对原生资源的开采，又节约了大量的能源，对环境保护具有重要的现实意义，同时也具有相当的经济效益。

附图说明

图1-本发明工艺流程图。

具体实施方式

本发明可以从垃圾裂解固体残料中分离和提纯出含碳部分，对含碳部分进行一系列工艺处理，制备出具有吸附功能的活性炭，实现垃圾裂解固体残料最大化利用。

本发明具体工艺如下，可以同时参见图1：

1）首先对裂解后的固残料用橡胶辊碾压（工业化时可以在传送带上加装多组橡胶辊），用橡胶辊可以将炭粉团压碎，而不会压碎沙石粒或玻璃渣等物料，以利于下一步筛选；

2）压碾后的物料用多级机械震动筛筛选，筛选出的筛下物留待后用。针对每批不同的垃圾原料和裂解炉的参数不同，筛选到的粒度大小也会有所不同。根据现场前期的工艺产品情况具体确定。筛选出的筛下物含碳较高称为原炭料。筛上物一般为含硅钙较多的物料。筛上物可以做建筑填料。

3）原炭料用少许洗洁精等能去油污的洗剂除油后烘干或晾晒脱水，最后用高压电选机多次电选分离，分离得到纯度进一步提高的炭料部分，以进入下一步浮选。电选电压在60kv~100kv，气体流量0.4~0.5m³/s,极板距35～40mm。分离出的非炭料部分粒度较细较均匀，可以做建筑填料。

4）对电选分离得到的炭料部分进行浮选得到纯度进一步提高的炭料；

浮选用捕收剂为煤油或柴油，发泡剂为仲辛醇。煤油或柴油的用量为0．7-1千克/吨炭料部分，仲辛醇用量为0．04-0.08千克/每吨炭料部分，浮选机叶片转速1000～2000r／min。每次浮选都以无泡漂浮为标准。浮选分粗选和精选两步，将粗选得到的泡沫按粗选条件在水中悬浮、添加仲辛醇发泡剂进行一次精选，还可以根据原炭料中硅的含量加入少许氢氧化钠做絮凝用，用来沉淀含硅化合物。精选结果发现溶液底层有明显的灰白色絮状沉积物，经XRD检测主要为硅酸盐类物质。以上的相关参数可以根据不同批次的原料特点做适当的改变。浮选后的下层物料可做高档的建筑辅料。

5）对浮选得到的炭料进行盐酸等强酸酸洗（盐酸的浓度为浓盐酸，盐酸的量按如下方式进行把握：对炭料做灰分实验，按浓盐酸比炭料灰分质量为3:10的比例浸泡炭料），酸洗的目的是去除浮选得到的炭料中的钙质类杂质，强酸多次循环浸泡使用后酸度下降，再将酸液稀释后做成低档的厕卫洗液。酸洗后的物料水洗为中性后用少许的氢氧化钠碱液浸泡（氢氧化钠与炭料质量比为2:1～3:1，然后水稀释到能浸湿所有炭料为止，在室温下浸泡6小时并充分搅拌以使碱与炭料里含硅杂质充分接触），再将物料（这里的物料指水洗后为中性的物料和氢氧化钠碱液混合液）放入隔绝氧的炉内在400～500℃的温度下加热反应30分钟，以使浮选得到的炭料中的硅质类杂质与碱高温下充分反应，同时可以一定程度上对炭料进行开孔活化的作用。再用水洗掉反应生成的含硅的盐类物质，得到纯度进一步提高的炭料；碳含量一般可达到90%左右。

6）最后对第5）步得到的炭料进行活化，活化方式最好用物理水蒸气法。因为前面经过微波裂解炭化，后面又经过高温碱处理，炭料具有一定的开孔作用，所以最后蒸汽活化时温度不需要很高，大约600～700℃左右即可。活化后制备的活性炭具有一定的吸附效果，具有相当的市场价值。

本发明对原炭料依次通过筛选、电选、浮选和酸碱处理，目的是一步步将炭料的纯度提高，最后的碳含量一般可达到90%左右，从而能够制备得到具有一定吸附效果的活性炭。

Claims (2)

1.城市固体生活垃圾微波裂解固残物制备活性炭的方法，其特征在于，制备过程为：

1）首先对裂解后的固残料用橡胶辊碾压，以将残料中的炭粉团压碎，而不会压碎沙石粒和玻璃渣物料；

2）碾压后的物料进行筛选，筛选出的筛下物含碳较高称为原炭料；

3）原炭料除油后进行干燥除水，再电选分离出炭料部分；电选电压在60kv~100kv，气体流量0.4~0.5m³/s,极板距35～40mm；

4）对炭料部分进行浮选得到纯度进一步提高的炭料；浮选选用的捕收剂为煤油或柴油，发泡剂为仲辛醇，煤油或柴油的用量为0.7-1kg/每吨炭料部分，仲辛醇用量为0.04-0.08kg/每吨炭料部分，浮选机叶片转速1000～2000r／min；浮选时根据原炭料中硅的含量加入少许氢氧化钠做絮凝用，用来沉淀含硅化合物；每次浮选都以无泡漂浮为标准；

5）对浮选得到的炭料进行盐酸酸洗，盐酸的浓度为浓盐酸，浓盐酸的量按如下方式进行把握：对炭料做灰分实验，按浓盐酸比炭料灰分质量为3:10的比例浸泡炭料；酸洗后的物料水洗为中性后用少许的氢氧化钠碱液浸泡，氢氧化钠与炭料质量比为2:1～3:1，然后水稀释到能浸湿所有炭料为止，在室温下浸泡6小时并充分搅拌以使碱与炭料里含硅杂质充分接触，再将物料放入隔绝氧的炉内在800℃～1000℃温度下加热以使硅质类杂质与碱液充分反应，再用水洗掉反应生成的含硅的盐类物质，得到纯度进一步提高的炭料；

6）最后对第5）步得到的炭料进行活化，活化方式为物理水蒸气法，蒸汽活化时温度为600～700℃，活化后即为活性炭。

2.根据权利要求1所述的城市固体生活垃圾微波裂解固残物制备活性炭的方法，其特征在于：第4）步浮选分粗选和精选两步，将粗选得到的泡沫按粗选条件进行精选。

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