[發明專利]一種污泥補強高彈性橡膠填料的制備方法

在審

• 申請號: 202111219792.8
• 申請日: 2021-10-20
• 公開（公告）號: CN113860691A
• 公開（公告）日: 2021-12-31
• 發明（設計）人: 湯慶國;趙威威;梁聰;劉倩;蘇志遠;梁金生
• 申請（專利權）人: 河北工業大學
• 主分類號: C02F11/127
• 分類號: C02F11/127;C02F11/13;C02F11/00;C08K9/10;C08K3/36;C08K3/22;C08K3/06
• 代理公司: 天津翰林知識產權代理事務所(普通合伙) 12210
• 代理人: 趙鳳英

本發明為一種污泥補強高彈性橡膠填料的制備方法。該方法(1)利用低轉速臥式螺旋卸料沉降離心機從污泥漿中分選出較粗的固體顆粒物；(2)剩余的細粒污泥漿通過高速離心機固液分離；(3)分離出的粘稠沉淀物污泥漿，利用鈦酸酯、鋁酸酯對其表面進行包覆改性；(4)改性污泥漿利用氣流霧化，閃蒸除水，再經回轉窯逆流干燥，在加熱干燥過程中，使污泥中能夠分解出氣體分子的物質去除；(5)干污泥的研磨、分散與包裝，得到改性污泥補強橡膠填料。本發明得到的填料具有粒徑均勻、顆粒細小，有機質含量高，形狀豐富，與橡膠界面的結合能力強的特點，能顯著提高橡膠的扯斷伸長率和力學性能。

技術領域

本發明涉及一種利用污水處理廠的市政污泥為原料，制備高彈性橡膠填料的方法，屬于固體廢物綜合利用與新型復合材料制備領域。

背景技術

隨著科技的發展和我國城鎮化步伐的加快，城市規模快速擴張，人口密度提高。帶來的是市政污水處理需求和設施的不斷增多，污泥產量逐年增加。由于污泥中有機物含量高，容易腐化發臭，并且顆粒細小，密度輕，膠態糊狀，脫水極其困難，所以污水廠產出的濃縮，含水率高達80％以上；污泥中含有大量的有機質、細菌菌體、病毒等微生物，無機顆粒和膠體粒子等，組成的極其復雜，給無害化處置和利用帶來諸多問題。但大量污泥長期堆置不僅會占用土地，還會引起大氣、土壤和水環境的污染。因此，常用穩定處理技術，以降解污泥中的有機物質，減少污泥含水量，殺滅污泥中的細菌、病原體等，消除臭味等。目前，污泥處理的主要方法是無害化填埋，不僅需要填埋設施，還占用土地，并且有污染液體滲漏的風險。因此，穩定化的方法成為主要發展方向，包括堆肥利用、厭氧消化、干燥、燃燒利用等，也是污泥資源化有效利用的關鍵。

污泥中的氨氮、腐殖質以及礦物質，使其具有土壤改良或礦物肥料的功能；其中的大量有機質使其能夠燃燒釋放出大量的熱，而作為垃圾發電的燃料作用，但由于含水量太高，熱能的利用效率很低，并且產出大量的難以有效利用的殘渣，只能做到減量化處理。

關于提出利用市政污泥、河道清淤污泥，通過分選和表面處理，制備成具有橡膠補強功能的橡膠填料的制備方法，目前研究較少，如ZL.200610128338.0提出將含油污泥采用濕式或干式粉碎工藝粉碎；對粉碎后的粉體進行分離，剔除200目以上顆粒；然后，進行濕式研磨，使粉體顆粒粒徑達到D50≤3.0μm、D90≤6μm；研磨后的粉體漿液經脫水后，含水率小于40％；然后對泥餅打散干燥，使其含水率小于0.4％；用篩分設備進行篩分，得到200目以下的粉體，即可獲得具有較高應用價值的含油填料劑。CN107915865公開了一種將河道污泥干燥破碎后制成污泥干粉，在污泥干粉中加入高嶺土進行初次球磨混合，在上述混合組分中加入有機硅改性劑進行二次球磨改性得到復合粉體的方法。CN101914233公開了一種采用含油污泥粉料、煤矸石粉料、垃圾灰渣粉料、生石灰粉料、硫酸鈣、氯化石蠟、氧化鎂、硫酸亞鐵、硫酸鎂、均勻劑A-78、水楊酸、防老劑ND-50等為原料，采用雙軸漿葉攪拌機進行混合攪拌，制成橡膠填充劑產品的方法。以及CN101463143公開以油田污泥為原料，制備成小于200目粒徑、含水率小于0.5％的粉末狀的油田污泥橡膠填料的方法。上述專利文獻雖然提出了利用污泥填充橡膠的設想，但對于如何獲得具有橡膠補強功能、粒徑均勻的高品質粉體，大都缺乏有效的技術和工藝方法的支撐。

發明內容

本發明的目的為針對當前技術中存在的不足，提供了一種污泥補強高彈性橡膠填料的制備方法。該方法(1)利用低轉速臥式螺旋卸料沉降離心機從污泥漿中分選出較粗的固體顆粒物；(2)剩余的細粒污泥漿通過高速離心機固液分離；(3)分離出的粘稠沉淀物污泥漿，利用鈦酸酯、鋁酸酯對其表面進行包覆改性；(4)改性污泥漿利用氣流霧化，閃蒸除水，再經回轉窯逆流干燥，在加熱干燥過程中，使污泥中能夠分解出氣體分子的物質去除；(5)干污泥的研磨、分散與包裝，得到改性污泥補強橡膠填料。本發明得到的填料具有粒徑均勻、顆粒細小，有機質含量高，形狀豐富，與橡膠界面的結合能力強的特點，能顯著提高橡膠的扯斷伸長率和力學性能。

本發明的技術方案為：

一種污泥補強高彈性橡膠填料的制備方法，該方法包括如下步驟：