专利名称：一种浆体燃料煤沥青水浆及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种浆体燃料煤焦油沥青水浆及其制备方法，特别是一种利用焦化废
水和煤沥青粉制备浆体燃料煤沥青水浆及其制备方法。
背景技术：
焦化废水是煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制过程中形成的废 水，含有数十种无机和有机的化合物，其中，无机化合物主要是大量氨盐、硫氰化物、硫化 物、氰化物等，有机化合物除酚类外，还有单环及多环的芳香族化合物、含氮、硫、氧的杂环 化合物等。焦化废水成分复杂，具有污染物浓度高、色度高、毒性大和性质稳定等特点，是一 种典型的含有高污染、难降解有机物的高浓度工业废水，它的超标排放对人类、水产、农作 物等均构成了很大危害。焦化废水的处理一直是国内外废水处理领域的一大难题，如何改 善和解决焦化废水对环境的污染，已成为一个迫切需要解决的问题。 煤焦油沥青(简称为煤沥青)是由煤干馏的产品——煤焦油初馏时留下的残渣， 是一种组成与结构非常复杂的混合物，其确切成分尚未明确，但基本单元是低分子的单环 芳烃、多环芳烃和稠环芳烃，有的环结构上带有侧链，但侧链一般很短。煤沥青组分中已查 明的化合物有70余种，大多数为三环以上的多环芳烃，还含有0、N、 S等元素的杂环化合物 和少量直径很小的炭粒。煤沥青是煤焦油加工过程中分离出来的的大宗产品，其产率约为 煤焦油的50% 60%。从产业形势分析，煤沥青的加工利用水平和效益对整个煤焦油加工 来说至关重要，如何对煤沥青进行必要的深加工，提高煤沥青产品的附加值是煤焦油加工 中的一个重要问题。 基于上述原因，在前期大量试验研究的基础上，本发明提出以煤焦油加工中的焦 化废水和煤沥青两大副产物为原料制备浆体燃料煤沥青水浆。该发明可避免焦化废水的处 理，也可有效提高煤沥青的利用，可望给煤焦油加工企业带来市场机遇和经济效益，而且新 的燃料品种对缓解我国大气污染和燃料油供应紧张都有重要意义。
发明内容
本发明提供一种浆体燃料煤沥青水浆及其制备方法，以解决煤在干馏过程中形成
的高污染、难处理的残渣和废水污染环境的问题，实现节约能源，减少污染物排放的目的。 为了实现上述目的，本发明一种利用焦化废水和煤沥青粉制备浆体燃料煤沥青水
浆的组成及含量如下 煤沥青粉 60% 70%; 焦化废水 29. 5% 38%; 分散剂 0. 5% 2%。 上述浆体燃料煤沥青水浆，其剪切速率为100s—1时，表观粘度为800-1200mPa s ; 低位发热量为19. 50 26. 0MJ/Kg ;其中 所述的煤沥青粉是以中温或高温煤沥青为原料，采用冷冻粉碎法制备的煤沥青
3粉； 所述的焦化废水是未处理的焦化废水、生化前的焦化废水或是生化后的焦化废 水； 所述的未经处理的焦化废水中的COD为1500-2000mg/L ;氨氮为90-120mg/L ; 氰化物为15-25mg/L ;挥发酚为350-450mg/L ; 所述的生化前焦化废水中的COD为1200-1300mg/L ;氨氮为65-75mg/L ;氰化物 为10-15mg/L ;挥发酚为140-160mg/1 ; 所述的生化后焦化废水中的COD为140-160mg/L ;氨氮为3-8mg/L ;氰化物为 0. 3-0. 8mg/L ;挥发酚为0. 4-1. Omg/L ; 所述的分散剂是磺酸盐型阴离子表面活性剂或是季铵盐型阳离子表面活性剂；
所述的磺酸盐型阴离子表面活性剂是十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、木质 素磺酸钠或石油磺酸钠； 所述的季铵盐型阳离子表面活性剂是十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯 化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十二烷基二甲基苄基氯化铵。 本发明一种用于上述浆体燃料煤沥青水浆的制备方法，其所述方法是按下列步骤 进行的 I.将软化点为85 95°C的中温煤沥青碎块或软化点为100 ll(TC的高温煤沥 青碎块在其脆化温度-3(TC下冷冻24h，粉碎后由60目筛分，制得煤沥青粉；
II.将分散剂在焦化废水中搅拌溶解，后在高速搅拌下加入上述步骤I制得的煤 沥青粉，再次搅拌均匀，制得煤沥青水浆。 本发明上述技术方案中，利用煤在高温干馏过程中以及煤气净化、化学产品精制 过程中形成的焦化废水和煤焦油初馏时产生的煤焦油沥青残渣，制备成一种环保的浆体燃 料煤沥青水浆，解决了煤在焦化过程中产生的高浓度难降解的有机工业废水外排污染环境 的问题，并有效的提高了煤焦油沥青的综合利用价值，为煤的进一步开采利用创造了有利 条件。 本发明方法所制备的一种浆体燃料煤沥青水浆具有流动性好、雾化性能好、燃烧 效率高和污染物排放低等特点，既可以长距离管道输送，又可以用汽车槽车、铁路罐车及船 舶运输；可稳定着火燃烧，既保留了类似煤的燃烧特性，又具备了液态燃料的应用特点。在 工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等领域可以替代油、煤或气燃用。实现了节约能源，减少环 境污染物外排的目的。
具体实施例方式
下面通过具体实施例对本发明的利用焦化废水和煤沥青粉制备浆体燃料煤沥青
水浆的方法作出进一步的详细描述，以使本领域的技术人员能够实现为准。 实施例1 将软化点为84°C的中温煤沥青碎块在-3(TC下冷冻24h，粉碎后用60目标准分样 筛筛分制得煤沥青粉。 将0. 5g十二烷基苯磺酸钠加入到34. 5gC0D为1852mg/L、氨氮为96mg/L、氰化物 为21mg/L、挥发酚为368mg/L的未经处理的焦化废水中搅拌溶解，然后在高速搅拌下加入65g煤沥青粉，搅拌均匀制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆的表观粘度为810mPa s (剪切 速率为100s—0 ，低位发热量为21. 4MJ/Kg。
实施例2 将软化点为89°C的中温煤沥青碎块在_30"下冷冻24h，粉碎后用60目标准分样 筛筛分制得煤沥青粉。将1. Og十二烷基硫酸钠加入到32gC0D为1852mg/L、氨氮为96mg/L、氰化物为 21mg/L、挥发酚为368mg/L的未经处理的焦化废水中搅拌溶解，然后在高速搅拌下加入67g 煤沥青粉，搅拌均匀制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆的表观粘度为945mPa，s(剪切速率 为100s—0 ，低位发热量为23. 6MJ/Kg。
实施例3 将软化点为104°C的高温煤沥青碎块在-3(TC下冷冻24h，粉碎后用60目标准分样 筛筛分制得煤沥青粉。将1. 5g石油磺酸钠加入到30. 5gC0D为1247mg/L、氨氮为67mg/L，氰化物为12mg/ L，挥发酚为142mg/L的生化前焦化废水中搅拌溶解，然后在高速搅拌下加入68g煤沥青粉， 搅拌均匀制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆的表观粘度为1014mPa 's(剪切速率为100s—0 ， 低位发热量为24. 2MJ/Kg。
实施例4 将软化点为107°C的高温煤沥青碎块在_301:下冷冻24h，粉碎后用60目标准分样 筛筛分制得煤沥青粉。将2. 0g木质素磺酸钠加入到32gC0D为1247mg/L、氨氮为67mg/L，氰化物为12mg/ L，挥发酚为142mg/L的生化前焦化废水中搅拌溶解，然后在高速搅拌下加入66g煤沥青粉， 搅拌均匀制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆的表观粘度为905mPa *s (剪切速率为100s—1)， 低位发热量为21. 7MJ/Kg。
实施例5 将软化点为108°C的高温煤沥青碎块在-3(TC下冷冻24h，粉碎后用60目标准分样 筛筛分制得煤沥青粉。将1. 8g十二烷基三甲基氯化铵加入到30. 2gC0D为156mg/L、氨氮为4mg/L、氰化 物为0. 6mg/L、挥发酚为0. 5mg/L的生化后焦化废水中搅拌溶解，然后在高速搅拌下加入 68g煤沥青粉，搅拌均匀制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆的表观粘度为1004mPa，s(剪切 速率为100s—0 ，低位发热量为24. 7MJ/Kg。
实施例6 将软化点为92°C的中温煤沥青碎块在-30"下冷冻24h，粉碎后用60目标准分样 筛筛分制得煤沥青粉。将0. 5g十六烷基三甲基氯化铵加入到29. 5gC0D为1852mg/L、氨氮为96mg/L、氰 化物为21mg/L、挥发酚为368mg/L的未处理的焦化废水中搅拌溶解，然后在高速搅拌下加 入70g煤沥青粉，搅拌均匀制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆的表观粘度为1186mPa's(剪 切速率为100s—0 ，低位发热量为26. OMJ/Kg。
实施例7 将软化点为ll(TC的高温煤沥青碎块在_30"下冷冻24h，粉碎后用60目标准分样
5筛筛分制得煤沥青粉。将1. 5g十八烷基三甲基氯化铵加入到32. 5gC0D为1247mg/L、氨氮为67mg/L，氰 化物为12mg/L，挥发酚为142mg/L的生化前焦化废水中搅拌溶解，然后在高速搅拌下加入 66g煤沥青粉，搅拌均匀制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆的表观粘度为898mPa s (剪切 速率为100s—0 ，低位发热量为22. 1MJ/Kg。
实施例8 将软化点为89°C的中温煤沥青碎块在-30"下冷冻24h，粉碎后用60目标准分样 筛筛分制得煤沥青粉。 将1. 0g十二烷基二甲基苄基氯化铵加入到30gC0D为156mg/L、氨氮为4mg/L、氰 化物为0. 6mg/L、挥发酚为0. 5mg/L的生化后焦化废水中搅拌溶解，然后在高速搅拌下加入 69g煤沥青粉，搅拌均匀制备成煤沥青水浆。该煤沥青水浆的表观粘度为1121mPa，s(剪切 速率为100s—0 ，低位发热量为25. 2MJ/Kg。
权利要求
一种浆体燃料煤沥青水浆，其所述浆体燃料煤沥青水浆按质量百分比的组成及其含量如下煤沥青粉60％～70％；焦化废水29.5％～38％；分散剂0.5％～2％。
2. 如权利要求1所述的浆体燃料煤沥青水浆，其剪切速率为100s—1时，组合物的表观 粘度为800-1200mPa s ;低位发热量为19. 50 26. OMJ/Kg。
3. 如权利要求1所述的浆体燃料煤沥青水浆，其煤沥青粉是经冷冻粉碎制备的煤沥青粉。
4. 如权利要求1所述的浆体燃料煤沥青水浆，其焦化废水是未处理的焦化废水、生化 前的焦化废水或是生化后的焦化废水。
5. 如权利要求4所述的浆体燃料煤沥青水浆，其未经处理的焦化废水中的C0D为 1500-2000mg/L ;氨氮为90-120mg/L ;氰化物为15-25mg/L ;挥发酚为350-450mg/L。
6. 如权利要求4所述的浆体燃料煤沥青水浆，其生化前焦化废水中的C0D为 1200-1300mg/L ;氨氮为65-75mg/L ;氰化物为10-15mg/L ;挥发酚为140-160mg/L。
7. 如权利要求4所述的浆体燃料煤沥青水浆，其生化后焦化废水中的C0D为 140-160mg/L ;氨氮为:3-8mg/L ;氰化物为0. 3-0. 8mg/L ;挥发酚为0. 4-1. Omg/L。
8. 如权利要求1所述的浆体燃料煤沥青水浆，其分散剂是磺酸盐型阴离子表面活性剂 或是季铵盐型阳离子表面活性剂。
9. 如权利要求8所述的浆体燃料煤沥青水浆，其磺酸盐型阴离子表面活性剂是十二烷 基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、木质素磺酸钠或石油磺酸钠。
10. 如权利要求8所述浆体燃料煤沥青水浆，其季铵盐型阳离子表面活性剂是十二烷 基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十二烷基二甲基节基 氯化铵。
11. 一种用于权利要求1所述的浆体燃料煤沥青水浆的制备方法，其所述方法是按下 列步骤进行的I. 将软化点为85 95"的中温煤沥青碎块或软化点为100 ll(TC的高温煤沥青碎 块在其脆化温度-3(TC下冷冻24h，粉碎后由60目筛分，制得煤沥青粉；II. 将分散剂在焦化废水中搅拌溶解，后在高速搅拌下加入上述步骤I制得的煤沥青 粉，再次搅拌均匀，制得煤沥青水浆。
全文摘要
一种浆体燃料煤沥青水浆及其制备方法，其浆体燃料的组成及含量为煤沥青粉60％～70％，焦化废水29.5％～38％，分散剂0.5％～2％；其方法是将软化点为85～95℃或100～110℃的煤沥青碎块在其脆化温度-30℃下冷冻24h，粉碎后由60目筛分后得煤沥青粉；其次是将分散剂在焦化废水中搅拌溶解，后在高速搅拌下加入所制得的煤沥青粉，搅拌均匀制得煤沥青水浆。本发明利用煤在干馏过程中形成的高污染、难处理的残渣和废水，制得环保液态燃料，具有流动性和雾化性能好，燃烧效率高和污染物排放低等特点，解决了煤干馏过程中长期以来存在的环境污染问题，实现了节能减排的目的，在工业锅炉、电站锅炉和工业窑炉等领域可以替代油、煤或气燃用。
文档编号C10L1/32GK101781592SQ201010129638
公开日2010年7月21日 申请日期2010年3月18日 优先权日2010年3月18日
发明者刘强, 常宏宏, 张照昱, 李兴, 李彦威, 魏文珑 申请人:太原理工大学