一种赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法

本发明属于资源回收，具体涉及一种赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法。

背景技术：

1、烟草是当今世界最重要的经济作物之一，全球生产烟叶与制造卷烟的国家已逾百个，中国是世界第一烟草消费大国，2021年中国卷烟产量达24182.4亿支，近五年年均增长量为0.77％。2021年烟草行业工商税利总额13581亿元，同比增长6.08％，财政总额12442亿元，增长3.36％，皆创历史新高。然而，卷烟工业多取优质烟草为原料，随着近年来卷烟结构的提升，可用烟叶占烟草生产中总生物量的比例逐渐降低。在从烟草收集、烟叶的烘烤到最后的卷烟加工整个过程中会有近20％～30％的霉变烟叶、烟草秸秆、烟梗、烟花、烟种、烟茎和叶脉等下脚料被舍弃，而成为烟草废弃物，烟草废弃物的处理不当，不仅浪费资源损害烟农的经济利益，还会造成环境污染制约烟草行业的可持续发展。

2、塑料因其优异性能，已成为应用最广泛的材料之一，2020年全球塑料消费量达3.67亿吨。同时，废塑料产生量以及废塑料焚烧过程的二氧化碳和二噁英等有害气体排放量也在快速增加，2020年全球产生废塑料2.5亿吨，采用焚烧方式处理废塑料产生的二氧化碳排放量超过12.5亿吨。废塑料量的逐年增加以及未能进行有效治理带来了与日俱增的环境与气候问题，如何实现废塑料的高效、低碳及合理的资源化利用已经成为全人类共同面临的挑战。

3、赤泥是铝工业中的一类大宗固废，一般生产1t氧化铝就会产生1～2t赤泥，目前中国的赤泥存储量已超过11亿吨。2022年1月，工业和信息化部等部门联合印发《关于加快推动工业资源综合利用的实施方案》，要求到2025年赤泥综合利用水平得到有效提高。随着政府持续进行政策支持，赤泥资源化利用越来越受到人们的关注。赤泥含有多种矿物，如赤铁矿、石英、方解石、钛铁矿、针铁矿、霞石钙等，其中化学成分包括fe2o3、al2o3、sio2、cao、tio2等氧化物。

4、为了缓解烟草废弃物、废塑料以及大宗固废赤泥难以高效资源化的问题，本发明利用废赤泥催化烟草废弃物和废塑料，达到资源化的目的。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺点，本发明将赤泥作为催化剂放入管式炉中，在高温条件下，烟草废弃物和废塑料产生高品质合成气，弥补气化技术在处理烟草废弃物上催化剂成本高、产物质量低的缺陷，同时拓宽工业固废赤泥资源化利用的途径。

2、为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、一种赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法，包括以下步骤：

4、(1)分别将烟草废弃物、废塑料烘干、破碎过筛后备用，将赤泥烘干、研磨、过筛后备用；

5、(2)将步骤(1)得到的烟草废弃物和废塑料混合后放入立式管式炉上方的料仓中，在石英管中放入赤泥；

6、(3)向管式炉中通入n2，并设置管式炉的温度，待管式炉升温至所需的温度时，打开料仓，使烟草废弃物和废塑料混合料落入石英管的加热区开始气化反应；

7、(4)管式炉出口处连接气体净化装置收集气体。

8、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(1)中，烟草废弃物和废塑料的烘干温度为60～80℃；使用60～100目筛筛分。

9、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(1)中，赤泥的烘干温度为80～120℃；使用60～100目筛筛分。

10、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(2)中，烟草废弃物的质量为烟草废弃物和废塑料混合料质量的10％-70％；赤泥与烟草废弃物和废塑料混合料的质量比为1：(0.5～2)。

11、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(3)中，通入n2的流量为30～100ml/min；管式炉的温度为600～900℃，升温速率为5～15℃/min。

12、作为本发明的优选实施方案，所述步骤(4)中，气体包括h2、co、co2、ch4。

13、本发明的原理：

14、废塑料中具有的高h/c的组成能够补偿烟草废弃物的高氧低氢组成。赤泥中的fe2o3能够促进长链烃的去甲基化、去甲氧基化和裂解，提高h2和ch4的产率，cao上的酸性位点使烟草废弃物发生表面酮化过程，将乙酸裂解为丙酮、二氧化碳和水，al2o3在一定程度上促进甲氧基官能团的去除，有利于酸和醛的生成，tio2对甲氧基官能团有很强的去除作用，可以大大增加酚类化合物的数量。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明利用赤泥做催化剂，将烟草废弃物和废塑料进行共气化的方式处理，利用两者之间的特性，实现烟草废弃物和废塑料的协同增效，提高气化产物质量的同时还拓宽了赤泥的资源化途径。

技术特征：

1.一种赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，烟草废弃物和废塑料的烘干温度为60～80℃；使用60～100目筛筛分。

3.如权利要求1所述赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，赤泥的烘干温度为80～120℃；使用60～100目筛筛分。

4.如权利要求1所述赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤(2)中，烟草废弃物的质量为烟草废弃物和废塑料混合料质量的10％-70％；赤泥与烟草废弃物和废塑料混合料的质量比为1：(0.5～2)。

5.如权利要求1所述赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，通入n2的流量为30～100ml/min；管式炉的温度为600～900℃，升温速率为5～15℃/min。

6.如权利要求1所述赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法，其特征在于，所述步骤(4)中，气体包括h2、co、co2、ch4。

技术总结
本发明公开一种赤泥催化烟草废弃物和废塑料资源化处理的方法，属于资源回收技术领域。将烟草废弃物和废塑料经过烘干、破碎、筛分后放入管式炉中，将大宗固废赤泥烘干、研磨筛分后一并加入管式炉中作为催化剂，在烟草废弃物和废塑料在高温分解下产生合成气，赤泥催化剂能够促进烟草废弃物和废塑料的分解进而提高合成气的产率；本发明弥补了气化技术在处理烟草废弃物上催化剂成本高、产物质量低的缺陷，同时拓宽工业固废赤泥的资源化利用的途径。

技术研发人员：刘泽伟,杨雁宇,李彬,谢明,施楠
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7