CN110523309A - 一种沉降废弃物的改性方法、改性***及使用改性产物制备高浓度浆料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种沉降废弃物的改性方法、改性***及使用改性产物制备高浓度浆料的方法，所述的改性方法包括：对沉降废弃物进行水热反应，降解其中的絮凝剂。所述的改性***用于进行所述的沉降废弃物的改性方法；所述的改性***包括依次连接的进料单元和反应单元。所述制备高浓度浆料的方法包括：将原料煤、改性物料、水和添加剂进行湿法制浆得到所述的高浓度浆料。沉降废弃物经过高温高压改性后，可有效降解沉降废弃物中的絮凝剂，减少絮凝剂对煤制浆浓度的不利影响，从而达到利用沉降废弃物制备高浓度料浆的目的。

Description

一种沉降废弃物的改性方法、改性***及使用改性产物制备 高浓度浆料的方法

技术领域

本发明属于制浆技术领域，涉及一种制备高浓度浆料的方法，尤其涉及一种沉降废弃物的改性方法、改性***及使用改性产物制备高浓度浆料的方法。

背景技术

随着工业的迅速发展、人口增长和城市化进程的加快，环保要求的加强，污水处理率的提高，沉降废弃物的产量也越来越大。在沉降废弃物产量不断增加的同时，我国沉降废弃物的处理技术和装备却普遍落后，沉降废弃物安全处理的保障率很低，成为目前我国面临的一个亟待解决的问题。如处理不当或不及时，会带来严重的二次污染。

沉降废弃物主要来源于市政及工业企业产生的污泥、煤炭洗选产生的煤泥、煤粉或水煤浆气化过程产生的废渣以及石油开采和运输过程中产生的油泥。各种污水夹带的悬浮物等杂质以及在处理过程产生的微生物和部分难分解物质，经过沉降等处理后处理后指标合格的污水可以经过砂率、超滤等后续***处理，最终进行回用。但是污水处理后产生的固体废弃物，其中含有大量的有害物质，如病原微生物、细菌、合成有机物及重金属离子等，较难处理。

沉降废弃物是由各种污水或油水经过沉降、压滤制成，微粒悬浮在污水中且含量较低，加入絮凝剂使其失去稳定性，胶粒物相互凝聚使微粒增大，形成絮凝体、矾花。絮凝体长大到一定体积后即在重力作用下脱离水相沉淀，从而去除废水中的大量悬浮物，从而达到水处理的效果。由于絮凝剂的加入，导致沉降废弃物混合体系的粘度较大，与煤混合后制得的浆料浓度较低，若直接使用污水制浆，污水消耗量较小，浪费了水资源且无法满足治理需求。现有沉降废弃物处理技术主要有焚烧和制浆等，焚烧会产生大量有害气体危害环境，而制成水煤浆后通过高温气化，可以将有害物质转化为资源，但现有技术一般是通过沉降废弃物与煤直接制浆或通过化学方法和热改性的方法将沉降废弃物中的聚丙烯酰胺降解后制浆，但这些方法具有制得煤浆浓度低、制浆成本高以及设备投资大等缺点。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种沉降废弃物的改性方法、改性***及使用改性产物制备高浓度浆料的方法，沉降废弃物经过高温高压改性后，可有效降解沉降废弃物中的絮凝剂，减少絮凝剂对煤制浆浓度的不利影响，从而达到利用沉降废弃物制备高浓度料浆的目的。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种沉降废弃物的改性方法，所述的改性方法包括：

对沉降废弃物进行水热反应，降解其中的絮凝剂。

在本发明中，通过对沉降废弃物进行水热反应，对其中的絮凝剂进行水热降解，降低絮凝剂对沉降废弃物后续的综合利用环节产生的不利影响，同时也有效避免了对沉降废弃物进行焚烧或化学处理等方式造成的环境问题。

特别需要说明的是，本发明中，沉降废弃物特指某类经沉降处理后得到的固体废弃物，例如可以指代：市政污水处理或工业生产过程中产生的市政污泥或工业污泥、煤炭洗选产生的煤泥煤粉、水煤浆气化过程中产生的废渣或石油开采和运输过程中产生的油泥，上述列举的各类废弃物经沉降处理后即为本发明限定的沉降废弃物，即主要特指因沉降处理导致废弃物中含絮凝剂的固体废弃物。换言之，本发明的主要目的在于通过低污染的降解方式去除沉降废弃物中的絮凝剂，避免絮凝剂对后续废弃物的综合利用产生不利影响，而其他不包含絮凝剂的沉降物则不宜适用本发明限定的技术方案。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的改性方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)沉降废弃物经预热后进行水热反应，降解其中的絮凝剂得到反应产物；

(Ⅱ)反应产物与进料时的沉降废弃物进行换热实现步骤(Ⅰ)所述的预热。

沉降废弃物经过高温高压改性后，可有效降解沉降废弃物中的絮凝剂，拓宽沉降废弃物的应用范围和使用领域，提高沉降废弃物的综合利用率，例如可以作为高浓度浆料的制浆原料使用，不仅实现了沉降废弃物的无害化处理和回收再利用，而且极大地降低了制浆成本，扩大了制浆用原料的范围。

作为本发明一种优选的技术方案，步骤(Ⅰ)所述的沉降废弃物为污泥、煤泥、气化废渣或油泥中的一种或至少两种的组合。

优选地，所述的沉降废弃物的质量百分数为3～15wt％，例如可以是3wt％、4wt％、5wt％、6wt％、7wt％、8wt％、9wt％、10wt％、11wt％、12wt％、13wt％、14wt％或15wt％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述的水热反应的反应温度为200～400℃，例如可以是200℃、220℃、240℃、260℃、280℃、300℃、320℃、340℃、360℃、380℃或400℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。温度低于200℃无法达到改性的效果，温度高于400℃一方面造成浪费资源，一方面会导致有几组份的挥发，会设备产生负面影响。

优选地，所述的水热反应的反应压力为0.1～2MPa，例如可以是0.1MPa、0.2MPa、0.3MPa、0.4MPa、0.5MPa、0.6MPa、0.7MPa、0.8MPa、0.9MPa、1.0MPa、1.1MPa、1.2MPa、1.3MPa、1.4MPa、1.5MPa、1.6MPa、1.7MPa、1.8MPa、1.9MPa或2.0MPa，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。压力低于0.1MPa无法达到改性的效果，压力高于2MPa一方面造成浪费资源，另一方面对设备要求更高，而随之产生的作用并不明显。

第二方面，本发明提供了一种沉降废弃物的改性***，所述的改性***用于进行第一方面所述的沉降废弃物的改性方法。

所述的改性***包括依次连接的进料单元和反应单元。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的进料单元按照沉降废弃物的进料流向包括依次连接的物料储存装置和输送装置。

优选的，所述的输送装置选自离心泵、隔膜泵、往复泵或螺杆泵中的任意一种。

优选地，所述的反应单元包括依次连接的预热装置和反应装置，沉降废弃物经预热装置预热后进入反应装置。

优选地，所述的反应装置出料口还连接预热装置的换热口，反应装置排出的反应产物返回预热装置对沉降废弃物进行预热。

优选的，所述的预热装置为套管换热器或列管换热器。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的反应装置出料口与预热装置换热口的连接管路上还设置有保温装置，所述的保温装置用于对反应产物进行缓冲保温。

在本发明中，保温装置即为本领域所公知的保温停留罐，主要功能在于对反应后的改性物料进行缓冲保温。

在本发明中，可选的物料储存装置为物料槽，反应装置为反应釜，向反应釜中通入高温蒸汽作为水热反应的加热介质，输送装置将沉降废弃物由物料槽输送至预热装置，经过预热装置预热后，进入反应釜进行高温高压改性，高温蒸汽通入反应釜中对沉降废弃物进行改性处理以降解其中的絮凝剂，改性产物经保温装置进入预热装置，与新鲜的沉降废弃物进料发生热量交换，实现沉降废弃物的预热，换热后的改性产物排出。

第三方面，本发明提供了一种高浓度浆料的制备方法，采用第一方面所述的沉降废弃物的改性方法制备得到的改性物料制备高浓度浆料。

所述的制备方法包括：

将原料煤、改性物料、水和添加剂进行湿法制浆得到所述的高浓度浆料。

其中，所述的改性物料采用第一方面所述的沉降废弃物的改性方法制备得到。

本发明特别提供了一种改性沉降废弃物的应用领域，采用改性后的沉降废弃物与低阶煤混合磨料制浆，综合利用了沉降废弃物的反应活性和低阶煤的成浆性能，制备得到了性能优良的高浓度浆料。具体而言：

一方面，沉降废弃物来自市政污泥、煤泥、煤粉或油泥，具备较高的反应活性，但由于其中含有絮凝剂导致沉降废弃物混合体系的黏度较大，成浆性较差，与制浆原料混合后得到的浆料浓度较低，本发明通过水热改性对絮凝剂进行热解，减小了絮凝剂对制浆浓度产生的不利影响。另一方面，本发明特别优选地采用低阶煤作为原料煤制浆，由于低阶煤具有热值高、成浆性好且价格便宜等优势，常用于作为制浆原料使用，但目前存在的问题是，低阶煤的挥发分低，反应活性较差，难以着火燃尽，阻碍了低阶煤制浆的应用。本发明通过将二者混合制浆，发挥了各自的优势。

作为本发明一种优选的技术方案，所述的制备方法具体包括如下步骤：

(1)原料煤经破碎后分为第一原料煤和第二原料煤，将第一原料煤、水、改性物料和添加剂进行湿法制浆得到改性浆料；

(2)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(1)得到的改性浆料进行湿法制浆得到所述的高浓度浆料。

本发明将原料煤分为两部分的目的在于，一部分原料煤与改性物料混合后进行超细磨制浆，可进一步降低沉降废弃物中的絮凝剂含量，减小絮凝剂对成浆性能的影响，从而达到提高沉降废弃物添加量、降低能耗以及制备高浓度浆料的目的；另一部分原料煤主要用于控制最终成品浆料的浓度，由于改性物料的成浆性较差，单独将原料煤与改性物料混合磨料制备得到的浆液浓度较低，无法达到使用标准，而额外再提供一部分原料煤可以调整浆料的最终产出浓度。

作为本发明一种优选的技术方案，步骤(1)所述的原料煤为低阶煤。

优选地，所述的低阶煤包括长焰煤、褐煤、风化煤或贫瘦煤中的一种或至少两种的组合。

优选地，所述的原料煤经破碎后的粒径为≤13mm，例如可以是1mm、2mm、3mm、4mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm或13mm。

需要说明的是，在本发明中，破碎过程在破碎机中进行，可选地用于本发明限定的破碎过程的破碎机包括但不限于颚式破碎机、圆锥破碎机、辊式破碎机、垂直破碎机、反击式破碎机或复合式破碎机中的任意一种，上述对破碎机种类的限定不属于本发明的公开范围和保护范围，在保证破碎效果和粒径要求的基础上，现有技术中已公开或新技术中未公开的任意型号或结构的破碎机均可用于本发明中。

优选地，所述的原料煤经破碎后按质量分为第一原料煤和第二原料煤。

优选地，所述的第一原料煤和第二原料煤的质量比为(1～3)：(7～9)，例如可以是1:9、2:8或3:7。

优选地，所述的第一原料煤的干基量、改性物料和添加剂的质量比为(10～30)：(0.1～10)：(0.05～0.5)，例如可以是10:0.1:0.05、10:5:0.05、10:10:0.05、10:0.1:0.1、10:0.1:0.2、10:0.1:0.3、10:0.1:0.4、10:0.1:0.5、20:0.1:0.05或20:0.1:0.05，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述的添加剂包括萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐、聚羧酸系中的一种或至少两种的组合，例如可以是萘磺酸甲醛缩合物和木质素磺酸盐的组合、萘磺酸甲醛缩合物和磺化腐殖酸盐的组合、萘磺酸甲醛缩合物和聚羧酸系的组合、木质素磺酸盐和磺化腐殖酸盐的组合、木质素磺酸盐和聚羧酸系的组合或磺化腐殖酸盐和聚羧酸系，但并不仅限于所列举的组合种类，该组合内其他未列举的种类同样适用。

优选地，所述的湿法制浆过程包括第一原料煤、水、改性物料和添加剂混合后进行超细磨制浆得到改性浆料。

其中，所述的改性物料采用以下方法制备得到：

(a)沉降废弃物经预热后进行水热反应，降解其中的絮凝剂得到反应产物；

(b)反应产物与进料时的沉降废弃物进行换热实现步骤(a)所述的预热，换热后的反应产物排出后得到所述的改性物料；

在本发明中，对沉降废弃物进行超细磨后，有助于进一步降解沉降废弃物中的絮凝剂，从而达到提高沉降废弃物的添加量、低能耗以及制备高浓度浆料的目标。

优选地，所述的改性浆料的质量百分数为15～38％，例如可以是15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％或38％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述的改性浆料的平均粒径为2～25μm，例如可以是2μm、4μm、6μm、8μm、10μm、12μm、14μm、16μm、18μm、20μm、22μm或24μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

作为本发明一种优选的技术方案，步骤(2)所述的第二原料煤的干基量、添加剂和改性浆料的干基量的质量比为(70～90)：(0.05～1)：(10.15～40.5)，例如可以是70:0.05:10.15、70:0.1:10.15、70:0.2:10.15、70:0.3:10.15、70:0.4:10.15、70:0.5:10.15、70:0.6:10.15、70:0.7:10.15、70:0.8:10.15、70:0.9:10.15、80:0.05:10.15、70:0.05:20、70:0.05:30或70:0.05:40，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述的添加剂包括木质素磺酸盐、腐殖酸盐或萘磺酸甲醛缩合物的一种或至少两种的组合，例如可以是萘磺酸甲醛缩合物和木质素磺酸盐的组合、萘磺酸甲醛缩合物和磺化腐殖酸盐的组合、萘磺酸甲醛缩合物和聚羧酸系的组合、木质素磺酸盐和磺化腐殖酸盐的组合、木质素磺酸盐和聚羧酸系的组合或磺化腐殖酸盐和聚羧酸系，但并不仅限于所列举的组合种类，该组合内其他未列举的种类同样适用。

优选地，所述的湿法制浆过程包括：第二原料煤、水、添加剂和改性浆料混合后进行棒磨制浆得到所述的高浓度浆料。

优选地，所述的高浓度浆料的质量百分数为58～65％，例如可以是58％、59％、60％、61％、62％、63％、64％或65％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

优选地，所述的高浓度浆料的平均粒径为70～150μm，例如可以是70μm、80μm、90μm、100μm、110μm、120μm、130μm、140μm或150μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。

本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。

所述***是指设备***、装置***或生产装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)沉降废弃物经过高温高压改性后，可有效降解沉降废弃物中的絮凝剂，拓宽沉降废弃物的应用范围和使用领域，提高沉降废弃物的综合利用率；

(2)本发明将改性后的沉降废弃物作为制浆原料，通过改性降低了絮凝剂对制浆性能产生的不利影响，从而达到提高沉降废弃物的添加量、降低生产成本以及制备高浓度料浆的目的。

附图说明

图1为本发明一个具体实施方式提供的沉降废弃物改性***的结构示意图；

图2为本发明一个具体实施方式提供的高浓度浆料的制备工艺流程图。

其中，1-物料槽；2-输送装置；3-预热装置；4-反应釜；5-保温装置。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

在一个具体实施方式中，本发明提供了一种如图1所示的沉降废弃物改性***，所述的改性***包括依次连接的进料单元和反应单元。

其中，进料单元按照沉降废弃物的进料流向包括依次连接的物料储存装置和输送装置；反应单元包括依次连接的预热装置和反应装置，沉降废弃物经预热装置预热后进入反应装置；反应装置出料口还连接预热装置的换热口，反应装置排出的反应产物返回预热装置对沉降废弃物进行预热；反应装置出料口与预热装置换热口的连接管路上还设置有保温装置，所述的保温装置用于对反应产物进行缓冲保温。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种沉降废弃物的改性方法，所述的改性方法包括：

(Ⅰ)向反应釜中通入高温蒸汽作为水热反应的加热介质，输送装置将沉降废弃物由物料槽输送至预热装置，经过预热装置预热后进入反应釜，在反应装置中，高温蒸汽对沉降废弃物进行水热改性处理以降解其中的絮凝剂；

(Ⅱ)改性产物经保温装置进入预热装置，与进料时的沉降废弃物发生热量交换，实现步骤(Ⅰ)所述的沉降废弃物的预热，换热后的改性产物排出。

在另一个具体实施方式中，本发明提供了一种如图2所示的制备高浓度浆料的方法，所述的制备方法包括：

(1)原料煤经破碎后分为第一原料煤和第二原料煤，将第一原料煤、水、改性物料和添加剂进行湿法制浆得到改性浆料；

其中，改性物料采用以下方法制备得到：

(a)沉降废弃物经预热后进行水热反应，降解其中的絮凝剂得到反应产物；

(b)反应产物与进料时的沉降废弃物进行换热实现步骤(b)所述的预热，换热后的反应产物排出后得到所述的改性物料。

(2)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(1)得到的改性浆料进行湿法制浆得到所述的高浓度浆料。

实施例1

本实施例提供了一种沉降废弃物的改性方法，所述的改性方法在具体实施方式提供的沉降废弃物改性***中进行，所述的改性方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)物料槽内储存由水煤浆气化过程产生的细灰浆(质量百分数为3wt％)，浆细灰浆通过离心泵送入套管换热器中进行预热，细灰浆预热至55℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应对其中的絮凝剂进行水热降解，水热反应的反应温度为300℃，反应压力为0.8MPa；

(Ⅱ)改性后的高温细灰浆经过保温装置的缓冲保温作用进入套管换热器，在套管换热器内与新鲜的细灰浆进料发生热交换对其预热，换热后的改性细灰浆的温度降至70℃时排出套管换热器，得到改性物料。

(Ⅲ)在套管换热器中发生热交换的新鲜细灰浆进料预热升温至55℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应，重复进行步骤(Ⅱ)，实现预热(换热)和水热反应的连续进行，改性物料持续排出。

实施例2

本实施例还提供了一种制备高浓度浆料的方法，采用实施例1制备得到的改性物料制备高浓度浆料，所述制备高浓度浆料的方法具体包括如下步骤：

(1)将长焰煤破碎至粒径≤6mm(破碎后的物料一般不控制其平均粒径，而是控制最大的出料粒径)，将破碎后的长焰煤按质量分为第一原料煤和第二原料煤，第一原料煤和第二原料煤的质量比为1:9。

(2)第一原料煤、水、改性物料和添加剂混合后进行超细磨得到质量分数为25wt％的改性浆料，改性浆料的平均粒径为13μm；其中，第一原料煤的干基量、添加剂和改性物料的干基量的质量比为10:0.05:2，第一原料煤的含水量为13.5％，添加剂为含水量6.5％的木质素磺酸钠。

(3)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(2)得到的改性浆料混合后进行棒磨得到所述的高浓度浆料；其中，第二原料煤的干基量、添加剂和改性浆料的干基量的质量比为90:0.45:12.05，第二原料煤的含水量为13.5％，添加剂为含水量6.5％的木质素磺酸钠。

参照GB/T 18856-2008对制备得到的高浓度浆料的浓度、黏度和平均粒径进行测试，测试得到高浓度浆料的质量百分数为65wt％，黏度为1025mp·s，平均粒径为135μm。

实施例3

本实施例提供了一种沉降废弃物的改性方法，所述的改性方法在具体实施方式提供的沉降废弃物改性***中进行，所述的改性方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)物料槽内储存有市政污泥浆(质量百分数为5wt％)，将市政污泥浆通过隔膜泵送入列管换热器中进行预热，污泥预热至60℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应对其中的絮凝剂进行水热降解，水热反应的反应温度为200℃，反应压力为2MPa；

(Ⅱ)改性后的高温污泥经过保温装置的缓冲保温作用进入列管换热器，在列管换热器内与新鲜的污泥进料发生热交换对其预热，换热后的改性列管换热器的温度降至70℃时排出列管换热器，得到改性物料。

(Ⅲ)在列管换热器中发生热交换的新鲜污泥进料预热升温至60℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应，重复进行步骤(Ⅱ)，实现预热(换热)和水热反应的连续进行，改性物料持续排出。

实施例4

本实施例提供了一种制备高浓度浆料的方法，采用实施例3制备得到的改性物料制备高浓度浆料，所述制备高浓度浆料的方法具体包括如下步骤：

(1)将贫煤破碎至粒径≤8，将破碎后的贫煤按质量分为第一原料煤和第二原料煤，第一原料煤和第二原料煤的质量比为1.5:8.5。

(2)第一原料煤、水、改性物料和添加剂混合后进行超细磨得到质量分数为30wt％的改性浆料，改性浆料的平均粒径为5μm；其中，第一原料煤的干基量、添加剂和改性物料的干基量的质量比为15:0.2:5，第一原料煤的含水量为10％，添加剂为含水量8％的萘磺酸甲醛缩合物。

(3)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(2)得到的改性浆料混合后进行棒磨得到所述的高浓度浆料；其中，第二原料煤的干基量、添加剂和改性浆料的干基量的质量比为85:0.3:20.2，第二原料煤的含水量为10％，添加剂为含水量6％的木质素磺酸钠。

参照GB/T 18856-2008对制备得到的高浓度浆料的浓度、黏度和平均粒径进行测试，测试得到高浓度浆料的质量百分数为64wt％，黏度为1123mp·s，平均粒径为120μm。

实施例5

本实施例提供了一种沉降废弃物的改性方法，所述的改性方法在具体实施方式提供的沉降废弃物改性***中进行，所述的改性方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)物料槽内储存有煤炭洗选产生的煤泥浆(质量百分数为7wt％)，将煤泥浆通过往复泵送入套管换热器中进行预热，煤泥浆预热至55℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应对其中的絮凝剂进行水热降解，水热反应的反应温度为250℃，反应压力为1.5MPa；

(Ⅱ)改性后的高温煤泥浆经过保温装置的缓冲保温作用进入套管换热器，在套管换热器内与新鲜的煤泥浆进料发生热交换对其预热，换热后的改性煤泥浆的温度降至65℃时排出套管换热器，得到改性物料；

(Ⅲ)在套管换热器中发生热交换的新鲜煤泥浆进料预热升温至55℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应，重复进行步骤(Ⅱ)，实现预热(换热)和水热反应的连续进行，改性物料持续排出。

实施例6

本实施例提供了一种制备高浓度浆料的方法，采用实施例5制备得到的改性物料制备高浓度浆料，所述制备高浓度浆料的方法具体包括如下步骤：

(1)将褐煤破碎至粒径≤10mm，将破碎后的褐煤按质量分为第一原料煤和第二原料煤，第一原料煤和第二原料煤的质量比为2.5:7.5。

(2)第一原料煤、水、改性物料和添加剂混合后进行超细磨得到质量分数为31wt％的改性浆料，改性浆料的平均粒径为6μm；其中，第一原料煤的干基量、添加剂和改性物料的干基量的质量比为25:0.5:1，第一原料煤的含水量为20％，添加剂为含水量8％的萘磺酸甲醛缩合物。

(3)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(2)得到的改性浆料混合后进行棒磨得到所述的高浓度浆料；其中，第二原料煤的干基量、添加剂和改性浆料的干基量的质量比为75:0.5:26.5，第二原料煤的含水量为20％，添加剂为含水量5％的腐殖酸钠。

参照GB/T 18856-2008对制备得到的高浓度浆料的浓度、黏度和平均粒径进行测试，测试得到高浓度浆料的质量百分数为55wt％，黏度为1270mp·s，平均粒径为150μm。

实施例7

本实施例提供了一种沉降废弃物的改性方法，所述的改性方法在具体实施方式提供的沉降废弃物改性***中进行，所述的改性方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)物料槽内储存有石油开采和运输过程中产生的油泥浆(质量百分数为10wt％)，将油泥浆通过螺杆泵送入列管换热器中进行预热，油泥浆预热至56℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应对其中的絮凝剂进行水热降解，水热反应的反应温度为280℃，反应压力为1MPa；

(Ⅱ)改性后的高温油泥浆经过保温装置的缓冲保温作用进入列管换热器，在列管换热器内与新鲜的油泥浆进料发生热交换对其预热，换热后的改性油泥浆的温度降至70℃时排出列管换热器，得到改性物料。

(Ⅲ)在列管换热器中发生热交换的新鲜油泥浆进料预热升温至56℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应，重复进行步骤(Ⅱ)，实现预热(换热)和水热反应的连续进行，改性物料持续排出。

实施例8

本实施例提供了一种制备高浓度浆料的方法，采用实施例7制备得到的改性物料制备高浓度浆料，所述制备高浓度浆料的方法具体包括如下步骤：

(1)将烟煤破碎至粒径≤3mm，将破碎后的烟煤按质量分为第一原料煤和第二原料煤，第一原料煤和第二原料煤的质量比为3:7。

(2)第一原料煤、水、改性物料和添加剂混合后进行超细磨得到质量分数为38wt％的改性浆料，改性浆料的平均粒径为25μm；其中，第一原料煤的干基量、添加剂和改性物料的干基量的质量比为30:0.1:8，第一原料煤的含水量为7％，添加剂为含水量8％的木质素磺酸钠。

(3)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(2)得到的改性浆料混合后进行棒磨得到所述的高浓度浆料；其中，第二原料煤的干基量、添加剂和改性浆料的干基量的质量比为70:0.2:38.1，第二原料煤的含水量为7％，添加剂为含水量8％的腐殖酸钾。

参照GB/T 18856-2008对制备得到的高浓度浆料的浓度、黏度和平均粒径进行测试，测试得到高浓度浆料的质量百分数为66wt％，黏度为1077mp·s，平均粒径为139μm。

实施例9

本实施例提供了一种沉降废弃物的改性方法，所述的改性方法在具体实施方式提供的沉降废弃物改性***中进行，所述的改性方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)物料槽内储存有煤炭洗选产生的煤粉浆(质量百分数为12wt％)，将煤粉浆通过离心泵送入套管换热器中进行预热，煤粉浆预热至58℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应对其中的絮凝剂进行水热降解，水热反应的反应温度为350℃，反应压力为0.5MPa；

(Ⅱ)改性后的高温煤粉浆经过保温装置的缓冲保温作用进入套管换热器，在套管换热器内与新鲜的煤粉浆进料发生热交换对其预热，换热后的改性煤粉浆的温度降至72℃时排出套管换热器，得到改性物料。

(Ⅲ)在套管换热器中发生热交换的新鲜煤粉浆进料预热升温至58℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应，重复进行步骤(Ⅱ)，实现预热(换热)和水热反应的连续进行，改性物料持续排出。

实施例10

本实施例提供了一种制备高浓度浆料的方法，采用实施例9制备得到的改性物料制备高浓度浆料，所述制备高浓度浆料的方法具体包括如下步骤：

(1)将贫瘦煤破碎至粒径≤13mm，将破碎后的贫瘦煤按质量分为第一原料煤和第二原料煤，第一原料煤和第二原料煤的质量比为1.1:8.9。

(2)第一原料煤、水、改性物料和添加剂混合后进行超细磨得到质量分数为32wt％的改性浆料，改性浆料的平均粒径为10μm；其中，第一原料煤的干基量、添加剂和改性物料的干基量的质量比为11:0.2:3，第一原料煤的含水量为12％，添加剂为含水量8％的木质素磺酸钠。

(3)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(2)得到的改性浆料混合后进行棒磨得到所述的高浓度浆料；其中，第二原料煤的干基量、添加剂和改性浆料的干基量的质量比为89:0.3:14.2，第二原料煤的含水量为12％，添加剂为含水量5％的萘磺酸甲醛缩物。

参照GB/T 18856-2008对制备得到的高浓度浆料的浓度、黏度和平均粒径进行测试，测试得到高浓度浆料的质量百分数为61wt％，黏度为1122mp·s，平均粒径为70μm。

实施例11

本实施例提供了一种沉降废弃物的改性方法，所述的改性方法在具体实施方式提供的沉降废弃物改性***中进行，所述的改性方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)物料槽内储存的水煤浆气化过程产生的废渣浆(质量百分数为15wt％)，将废渣浆通过隔膜泵送入列管换热器中进行预热，废渣浆预热至55℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应对其中的絮凝剂进行水热降解，水热反应的反应温度为400℃，反应压力为0.1MPa；

(Ⅱ)改性后的高温废渣浆经过保温装置的缓冲保温作用进入列管换热器，在列管换热器内与新鲜的废渣浆进料发生热交换对其预热，换热后的改性废渣浆的温度降至65℃时排出列管换热器，得到改性物料。

(Ⅲ)在列管换热器中与改性废渣浆发生热交换的新鲜废渣浆进料预热升温至55℃后通入反应釜，在反应釜中进行高温高压水热反应，重复进行步骤(Ⅱ)，实现预热(换热)和水热反应的连续进行，改性物料持续排出。

实施例12

本实施例提供了一种制备高浓度浆料的方法，采用实施例11制备得到的改性物料制备高浓度浆料，所述制备高浓度浆料的方法具体包括如下步骤：

(1)将长焰煤破碎粒径≤10μm，将破碎后的长焰煤按质量分为第一原料煤和第二原料煤，第一原料煤和第二原料煤的质量比为3:7。

(2)第一原料煤、水、改性物料和添加剂混合后进行超细磨得到质量分数为38wt％的改性浆料，改性浆料的平均粒径为17微米；其中，第一原料煤的干基量、添加剂和改性物料的干基量的质量比为30:0.5:10，第一原料煤的含水量为15％，添加剂为含水量6％的腐殖酸钠。

(3)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(2)得到的改性浆料混合后进行棒磨得到所述的高浓度浆料；其中，第二原料煤的干基量、添加剂和改性浆料的干基量的质量比为70:0.4:40.5，第二原料煤的含水量为15％，添加剂为含水量8％的萘磺酸甲醛缩合物。

参照GB/T 18856-2008对制备得到的高浓度浆料的浓度、黏度和平均粒径进行测试，测试得到高浓度浆料的质量百分数为58wt％，黏度为988mp·s，平均粒径为100μm。

申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种沉降废弃物的改性方法，其特征在于，所述的改性方法包括：

对沉降废弃物进行水热反应，降解其中的絮凝剂。

2.根据权利要求1所述的沉降废弃物的改性方法，其特征在于，所述的改性方法具体包括如下步骤：

(Ⅰ)沉降废弃物经预热后进行水热反应，降解其中的絮凝剂得到反应产物；

(Ⅱ)反应产物与进料时的沉降废弃物进行换热实现步骤(Ⅰ)所述的预热。

3.根据权利要求2所述的沉降废弃物的改性方法，其特征在于，步骤(Ⅰ)所述的沉降废弃物为污泥、煤泥、气化废渣或油泥中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述的沉降废弃物的质量百分数为3～15wt％；

优选地，所述的水热反应的反应温度为200～400℃；

优选地，所述的水热反应的反应压力为0.1～2MPa。

4.一种沉降废弃物的改性***，其特征在于，所述的改性***用于进行权利要求1-3任一项所述的沉降废弃物的改性方法；

所述的改性***包括依次连接的进料单元和反应单元。

5.根据权利要求4所述的沉降废弃物的改性***，其特征在于，所述的进料单元按照沉降废弃物的进料流向包括依次连接的物料储存装置和输送装置；

优选的，所述的输送装置选自离心泵、隔膜泵、往复泵或螺杆泵中的任意一种；

优选地，所述的反应单元包括依次连接的预热装置和反应装置，沉降废弃物经预热装置预热后进入反应装置；

优选地，所述的反应装置出料口还连接预热装置的换热口，反应装置排出的反应产物返回预热装置对沉降废弃物进行预热；

优选的，所述的预热装置为套管换热器或列管换热器。

6.根据权利要求4或5所述的沉降废弃物的改性***，其特征在于，所述的反应装置出料口与预热装置换热口的连接管路上还设置有保温装置，所述的保温装置用于对反应产物进行缓冲保温。

7.一种高浓度浆料的制备方法，其特征在于，采用权利要求1-3任一项所述的沉降废弃物的改性方法制备得到的改性物料制备高浓度浆料；

所述的制备方法包括：

将原料煤、改性物料、水和添加剂进行湿法制浆得到所述的高浓度浆料；

其中，所述的改性物料采用权利要求1-3任一项所述的沉降废弃物的改性方法制备得到。

8.根据权利要求7所述的高浓度浆料的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体包括如下步骤：

(1)原料煤经破碎后分为第一原料煤和第二原料煤，将第一原料煤、水、改性物料和添加剂进行湿法制浆得到改性浆料；

(2)第二原料煤、水、添加剂以及步骤(1)得到的改性浆料进行湿法制浆得到所述的高浓度浆料。

9.根据权利要求7或8所述的高浓度浆料的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的原料煤为低阶煤；

优选地，所述的低阶煤包括长焰煤、褐煤、风化煤或贫瘦煤中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述的原料煤经破碎后的粒径≤13mm；

优选地，所述的原料煤经破碎后按质量分为第一原料煤和第二原料煤；

优选地，所述的第一原料煤和第二原料煤的质量比为(1～3)：(7～9)；

优选地，所述的第一原料煤的干基量、改性物料和添加剂的质量比为(10～30)：(0.1～10)：(0.05～0.5)；

优选地，所述的添加剂包括萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐、聚羧酸系中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述的湿法制浆过程包括：第一原料煤、水、改性物料和添加剂混合后进行超细磨制浆得到改性浆料；

其中，所述的改性物料采用以下方法制备得到：

(a)沉降废弃物经预热后进行水热反应，降解其中的絮凝剂得到反应产物；

(b)反应产物与进料时的沉降废弃物进行换热实现步骤(a)所述的预热，换热后的反应产物排出后得到所述的改性物料；

优选地，所述的改性浆料的质量百分数为15～38％；

优选地，所述的改性浆料的平均粒径为2～25μm。

10.根据权利要求7-9任一项所述的高浓度浆料的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的第二原料煤的干基量、添加剂和改性浆料的干基量的质量比为(70～90)：(0.05～1)：(10.15～40.5)；

优选地，所述的添加剂包括萘磺酸甲醛缩合物、木质素磺酸盐、磺化腐殖酸盐、聚羧酸系中的一种或至少两种的组合；

优选地，所述的湿法制浆过程包括：第二原料煤、水、添加剂和改性浆料混合后进行棒磨制浆得到所述的高浓度浆料；

优选地，所述的高浓度浆料的质量百分数为58～65％；

优选地，所述的高浓度浆料的平均粒径为70～150μm。