一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线技术

本发明专利技术涉及含碳粉末的环保制备，特别涉及一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线，所述黑色基料包括由污泥依次经过干化处理、碳化处理、研磨、筛分处理制得的黑色粉末，所述污泥包括由生活污水处理产生的污泥，为生活污水处理产生的污泥提供了经济环保的利用途径，通过碳化处理制得含碳的黑色粉末，与四氧化三铁的颜色特性和颗粒特性相同，可在较多领域替代四氧化三铁的使用，减少矿物资源的耗费，减少了对环境的破坏，其制备方式较简单，工艺步骤流畅，同时，采用加热热解碳化的方式碳化污泥颗粒粉，使污泥中的细菌病毒或微生物均被杀死或分解，使制得的黑色粉末具有无害特性，适用范围更广。

【技术实现步骤摘要】
一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线
本专利技术涉及含碳粉末的环保制备，特别涉及一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线。
技术介绍
随着人口的日益增加和全球社会的日益城镇化，城市生活污水的产量越来越大，作为城市污水处理的副产品的污泥也越来越多，污水污泥中含有大量的有机质和无机物颗粒物，目前，城市污水处理产生的污泥一般为通过低温干燥处理后，进行填埋、焚烧等操作处理利用，或通过有氧厌氧发酵后制成基质土利用，但是，目前对污泥的处理利用都需要耗费较多的人力物力，容易在处理过程中造成环境污染，且不能良好的利用污泥中富含有机质和无机颗粒物的特性，造成一定的资源浪费。四氧化三铁是目前常用于颜料墨水、塑料、橡胶、陶瓷、油漆、建材等领域的黑色颗粒料，其主要来自于矿物资源的开采或由石化产品通过接触法或油炉法生产，生产过程耗费较多的人力物力以及自然资源，还容易造成环境破坏。城市生活污水处理后产生的污泥中富含的有机质具有在高温环境下分解生成无定型碳或碳单质的特性，但是，目前还没有利用城市污水处理产生的污泥制备含碳固体物质的技术方案，更没有利用城市污水处理产生的污泥制备替代四氧化三铁使用的黑色颗粒料的技术方案。综上所述，目前亟需要一种技术方案，解决目前还没有利用城市污水处理产生的污泥制备含碳物质替代四氧化三铁使用的技术方案，污泥处理过程耗费较多的人力物力，四氧化三铁的制备耗费较多的自然资源，造成环境破坏的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对目前还没有利用城市污水处理产生的污泥制备含碳物质替代四氧化三铁使用的技术方案，污泥处理过程耗费较多的人力物力，四氧化三铁的制备耗费较多的自然资源，造成环境破坏的技术问题，提供了一种利用污泥制备的黑色基料及其制备方法和制备生产线。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种利用污泥制备的黑色基料，包括由污泥依次经过干化处理、碳化处理、研磨、筛分处理制得的黑色粉末，所述黑色粉末的粒径为d，1μm＜d＜200μm，所述污泥包括由生活污水处理产生的污泥。本专利技术的一种利用污泥制备的黑色基料，采用生活污水处理产生的污泥作为原料，为生活污水处理产生的污泥提供了经济环保的利用途径，同时，利用生活污水处理产生的污泥中富含有机质的特性，通过碳化处理将污泥中的有机质分解成含碳固体物质，处理制得含碳的黑色粉末，与四氧化三铁的颜色特性和颗粒特性相同，可在较多领域替代四氧化三铁的使用，特别是可以运用作为颜料型墨的黑色色基，替代颜料型墨中四氧化三铁的使用，减少矿物资源的耗费，减少了对环境的破坏。作为优选，所述碳化处理为加热碳化。由于生活污水处理产生的污泥中还含有各种细菌病毒和微生物，采用加热方式进行碳化处理也有利于杀死和分解其中对环境或人体有危害的细菌病毒或微生物，使制得的黑色基料具有无害特性，同时，由于生活污水处理产生的污泥中还含有各种金属氧化物，在碳化处理过程中，金属氧化物受热分解为单质或低含氧氧化物，附着于热解碳化形成的游离碳和颗粒物上，使制得的黑色粉末不仅具有黑色、粒径小的特性，还具有一定的耐高温、耐酸碱的特性，使制得的黑色粉末适用范围更广。作为优选，所述碳化处理包括微波加热碳化和/或石英管加热碳化和/或加热炉加热碳化。可根据实际情况采用一种或多种加热碳化的方式进行污泥的碳化处理，方便黑色基料的制备。作为优选，所述干化处理包括渗滤干化和/或自然蒸发干化和/或微波干化和/或加热干化和/或气流干化。可根据实际情况，选择一种或多种处理方式对污泥进行干化处理，方便去除污泥中过多的水分，方便污泥的处理和转运。一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，包括如下步骤：步骤1：干燥污泥：干燥处理污泥，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉；步骤2：碳化污泥颗粒粉：加热步骤1制得污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体；步骤3：研磨处理：研磨步骤2制得黑色颗粒料，制得包括若干不同粒径颗粒物的黑色粉末；步骤4：筛分处理：按粒径大小，分级处理步骤3制得黑色粉末。本专利技术的一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，制备方式较简单，工艺步骤流畅，通过干燥处理污泥，减少污泥中的含水量，使处理制得的污泥颗粒粉转运方便，可较容易的通过管道进行输送，方便各处理步骤的连续进行，进一步使利用污泥制备黑色基料的方式简单，同时，由于预先的干燥处理减少了污泥中的含水量，也有利于减少碳化处理过程的整体时间，同时，采用加热热解碳化的方式碳化污泥颗粒粉，使污泥中的细菌病毒或微生物均被杀死或分解，使制得的黑色粉末具有无害特性，适用范围更广，可根据制得的黑色粉末的粒径等级情况，将黑色粉末用于替代四氧化三铁制备颜料墨水。作为优选，步骤1包括如下步骤：步骤1.1：预干化处理：干化处理污泥，制得含水率10%-60%的污泥原料；步骤1.2：二次干化处理：加热步骤1.1制得污泥原料，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉。通过采用多次干化处理，其中预干化处理步骤可较容易的在污水处理厂进行，使在污水处理厂对污泥进行初步处理后方便转运，避免含水量过高的污泥流动性过大造成的转运不方便，同时，在碳化处理前将污泥进行二次干化处理进一步减少污泥的含水量，减少污泥碳化过程时间，加快污泥的碳化，也有效避免水分对污泥内有机质碳化效果的影响，提高碳化效率。作为优选，步骤2所述碳化污泥颗粒粉包括在厌氧环境下，微波加热和/或石英管加热污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体，加热温度300-600℃。在厌氧环境下，通过微波加热和/或石英管加热污泥颗粒粉，可根据实际情况择一使用或同时采用微波加热和石英管加热，使利用微波从污泥颗粒粉内部对污泥颗粒粉进行整体加热，使污泥颗粒粉迅速升温，由石英管从污泥颗粒粉外部对污泥颗粒粉进行加热，两种加热方式相互辅助，互不干涉，进一步的加快污泥颗粒粉中的有机质的碳化，减少制备时间，提高成品率。作为优选，步骤2所述碳化污泥颗粒粉还包括在厌氧环境下，在加热炉中加热污泥颗粒粉，加热温度300-600℃。可根据实际情况，选择合适的加热碳化方式，最大程度的提高污泥颗粒粉中有机质的碳化效率，由于在厌氧环境下进行加热过程，也有效的避免了污泥受热碳化后形成的碳元素挥发到空气中，提高了碳化效率和成品率。作为优选，所述步骤2和步骤3之间还设置有步骤2.1：回收热解气体：收集步骤2碳化生成的热解气体，导入盛装污泥原料的容器中，用于干燥处理。将污泥颗粒粉热解形成的热解气体导入盛装污泥原料的容器中，对污泥原料进行干化处理，充分利用制备过程的副产品，减少干化污泥过程的能源消耗，使制备过程更经济环保。作为优选，所述厌氧环境为在盛装污泥颗粒粉的容器中持续导入惰性气体，形成的贫氧环境。通过导入持续流动的惰性气体形成厌氧环境，使厌氧环境的形成较容易，同时，由于流动的惰性气体可较容易的带走污泥热解形成的热解气体，较方便的对热解气体进行收集，减少能源的消耗，本实施例优选将盛装污泥颗粒粉和污泥原料的容器连通，使得惰性气体携带高温热解气体进入盛装污泥原料的容器中，使得流动的惰性气体可以加速污泥原料的干燥处理，进一步减少污泥处理的整体能源消耗以及处理时间，节约能源。作为优选，所述惰性气体为氮气。采用氮气作为制备厌氧环境的惰性气体，来源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用污泥制备的黑色基料，其特征在于：包括由污泥依次经过干化处理、碳化处理、研磨、筛分处理制得的黑色粉末，所述污泥包括由生活污水处理产生的污泥。

【技术特征摘要】
1.一种利用污泥制备的黑色基料，其特征在于：包括由污泥依次经过干化处理、碳化处理、研磨、筛分处理制得的黑色粉末，所述污泥包括由生活污水处理产生的污泥。2.如权利要求1所述的黑色基料，其特征在于：所述碳化处理为加热碳化。3.如权利要求1所述的黑色基料，其特征在于：所述碳化处理包括微波加热碳化和/或石英管加热碳化和/或加热炉加热碳化。4.一种利用污泥制备的黑色基料的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1：干燥污泥：干燥处理污泥原料，制得含水率5%-35%的污泥颗粒粉；步骤2：碳化污泥颗粒粉：加热步骤1制得污泥颗粒粉，使污泥颗粒粉中的有机质热解碳化，生成黑色颗粒料和热解气体；步骤3：研磨处理：研磨步骤2制得黑色颗粒料，制得包括若干不同粒径颗粒物的黑色粉末；步骤4：筛分处理：按粒径大小，分级处理步骤3制得黑色粉末。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤1包括如下步骤：步骤1.1：预干化处理：干化处理污泥，制得含水率10%-60%的污泥原料；步骤1.2：二次干化处理：加...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭丽，胡林龙，郭娜，颜子博，
申请(专利权)人：四川建筑职业技术学院，
类型：发明
国别省市：四川,51