申請日2010.04.28

　　公開(公告)日2010.10.13

　　IPC分類號C04B7/24

　　摘要

　　本發(fā)明的污泥式水泥膠凝材料，完全由污水處理廠將生物化、印染等污水處理后排出的污泥和石灰石粉組成，具有對污泥的處理能力強，能夠迅速減少污泥堆積等優(yōu)點。其制備方法是將污泥與石灰石粉按一定比例混合成物料球，直接入窖依次經(jīng)預(yù)熱帶、水化反應(yīng)帶、焙燒帶和冷卻帶后出窯，在窖中只需約1個小時就能生產(chǎn)出合格的污泥式水泥膠凝材料產(chǎn)品。具有生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、能耗低、生產(chǎn)成本低等優(yōu)點。該膠凝材料在加入適量石膏或適量石膏和少量硅粉即可粉磨成污泥式水泥。該方法能有效地解決了將污泥采取堆放、填埋、焚燒等極易造成二次污染的問題，又克服了以往方法存在能耗高和生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低等不足之處，是一種便于推廣的好方法。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種污泥式水泥膠凝材料，其特征在于由主要原料污泥和輔助原料石灰石粉組成，所述的主要原料污泥按規(guī)定除去含有自由水后按重量百分?jǐn)?shù)計算為90-70%，所述輔助原料石灰石粉按重量百分?jǐn)?shù)計算為10-30%，所述污泥和石灰石粉配制的重量百分?jǐn)?shù)之和為100%。

　　2.權(quán)利1的污泥式水泥膠凝材料的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

　　A)將主要原料污泥按規(guī)定除去含有自由水后按重量百分?jǐn)?shù)計算為90-70%和輔助原料石灰石粉按重量百分?jǐn)?shù)計算為10-30%的比例之和為100%的原料加入攪拌成型機，邊攪拌邊加入適量的水再充分混合攪拌均勻后將物料加工成分散均勻、不出現(xiàn)結(jié)塊起團和粉塵現(xiàn)象的物料球;

　　B)將物料球直接入窯，在窯內(nèi)依次經(jīng)80～120℃的低溫區(qū)的預(yù)熱帶預(yù)熱10～15分鐘，中溫區(qū)的水化反應(yīng)帶水化反應(yīng)10～15分鐘，400～600℃的高溫區(qū)的焙燒帶焙燒10～15分鐘，再經(jīng)冷卻帶自然冷卻10～15分鐘后出窯，即為污泥式水泥膠凝材料產(chǎn)品。

　　3.如權(quán)利要求2所述的污泥式水泥膠凝材料的制備方法，其特征在于所述物料球的優(yōu)選直徑為5-8mm。

　　4.如權(quán)利要求2或3所述的污泥式水泥膠凝材料的制備方法，其特征在于所述焙燒帶的優(yōu)選溫度為500±50℃。

　　說明書

　　污泥式水泥膠凝材料及其制備方法

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及一種以污泥為主要原料而制成的污泥式水泥膠凝材料，特別是對污水處理廠將生物化、印染等污水進行處理后排出的污泥為主要原料生產(chǎn)一種既能在空氣中又能在水中凝結(jié)硬化的具有高活性的水硬性污泥式水泥膠凝材料及其無害化處理的一種制備方法，屬于環(huán)保式水泥領(lǐng)域。

　　背景技術(shù)

　　隨著我國城鄉(xiāng)工業(yè)的迅速發(fā)展，污泥的排放量急劇增加，年排放量達2億噸，而被開發(fā)利用的污泥僅占排放污泥量的10%左右，造成污泥的大量堆積，未被利用的污泥堆放不僅占用大量土地，而且嚴(yán)重造成二次污染環(huán)境。隨著環(huán)保理念的逐漸深入人心，隨著國家對環(huán)保產(chǎn)業(yè)扶持力度的不斷加大，開發(fā)利用已是當(dāng)務(wù)之急。

　　這里所講的污泥是指污水處理廠將生物化、印染等各種工業(yè)污水用重力濃縮為主和機械化脫水等排出的廢渣，這里稱為污泥。它主要含有氧化鈣和二氧化硅，同時也含有植物生長發(fā)育所需的氮、磷、鉀及維持植物正常發(fā)育的多種微量元素和能改良土壤結(jié)構(gòu)的有機質(zhì)，同時還含有鉻一類，能使人們產(chǎn)生癌癥的物質(zhì)，以及其它有毒和不同類型的寄生蟲等對人體有害成份，含水率在70-80%，開發(fā)利用十分困難。

　　為處理這些污泥，為了變廢為寶，消除公害，國內(nèi)外很多人想了不少辦法，其主要方法是將污泥進行填埋、堆放、投棄海洋、焚燒、堆肥處理等，現(xiàn)在也有人將污泥用于燒制高溫水泥熟料，如“活化粉煤灰處理方法”、“用于建材中的鐵泥與污泥的處理方法”、“污水泥渣式水泥及其制備方法”、“硫酸鋁渣用作水泥配料的處理方法”等，明顯存在以下缺點：1)、其產(chǎn)品只能代替部分水泥原料使用或只能當(dāng)混合材料使用，替代比例較低，同時，還會使混合水泥品種的需水量增高，影響水泥混凝土漿體工程質(zhì)量;2)、都需要在制坯后還要再經(jīng)過晾干后才進行焙燒，明顯存在晾干時間長、晾干場地大和生產(chǎn)周期長等缺陷;3)、焙燒溫度高和時間長，有的需要將其置于水泥窯中鍛燒到1000℃以上高溫還需要1～2小時才能燒結(jié)成水泥熟料，有的雖然可用較低溫度但需焙燒的時間長達8～30小時，其能量消耗較大，生產(chǎn)效率較低;4)需要使用價格昂貴的生產(chǎn)水泥的回轉(zhuǎn)窯，使投資費用加大，同時還存在有二次污染問題。綜上所述，現(xiàn)有的將污泥用于燒制高溫水泥熟料的各種方法還都并不理想，對于污泥處理的力度和對降低水泥成本的作用都不大，到目前為止，還都停留在試驗階段，難以被推廣使用。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　本發(fā)明的主要目的是為了克服上述現(xiàn)有的用污泥生產(chǎn)的水泥熟料只能部分代替水泥的不足之處，提供一種以污泥為主要原料就能生產(chǎn)出合格的能直接作為水泥原料使用的污泥式水泥膠凝材料。

　　本發(fā)明的另一個目的是為了克服現(xiàn)有的用污泥生產(chǎn)水泥熟料方法的不足之處，提供一種生產(chǎn)周期短、生產(chǎn)效率高、能耗低、生產(chǎn)成本低、便于推廣使用的污泥式水泥膠凝材料的制備方法

　　為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的主要措施如下：

　　本發(fā)明的污泥式水泥膠凝材料，其成份完全由主要材料污泥和輔助材料石灰石粉組成，所述的主要材料污泥按規(guī)定除去含有自由水后按重量百分?jǐn)?shù)計算為90～70%，所述輔助材料石灰石粉按重量百分?jǐn)?shù)計算為10～30%，所述污泥和石灰石粉配制的重量百分?jǐn)?shù)之和為100%。

　　本發(fā)明的污泥式水泥膠凝材料的制備方法，主要包括以下步驟：

　　A)將主要材料污泥按規(guī)定除去含有自由水后按重量百分?jǐn)?shù)計算為90～70%和輔助材料石灰石粉按重量百分?jǐn)?shù)計算為10～30%的比例之和為100%的原料加入攪拌成型機，邊攪拌邊加入適量的水再充分混合攪拌均勻后將物料加工成分散均勻、不出現(xiàn)結(jié)塊起團和粉塵現(xiàn)象的物料球;

　　B)將物料球直接入窯，在窯內(nèi)依次經(jīng)80～120℃的低溫區(qū)的預(yù)熱帶預(yù)熱10～15分鐘，中區(qū)的水化反應(yīng)帶水化反應(yīng)10～15分鐘，400～600℃的高溫區(qū)的焙燒帶焙燒10～15分鐘，再經(jīng)冷卻帶自然冷卻10～15分鐘后出窯，即為污泥式水泥膠凝材料產(chǎn)品。

　　經(jīng)對所述污泥式水泥膠凝材料產(chǎn)品的性能檢測研究，所述焙燒帶的溫度更低后，產(chǎn)品的性能就會明顯下降，焙燒帶的溫度提高后，產(chǎn)品的性能并不能隨之同步提高，反而會明顯增加能耗和增加成本，所以其焙燒帶的優(yōu)選溫度為500±50℃。

　　為了便于預(yù)熱水化和焙燒，所述物料球的優(yōu)選直徑為5-8mm。

　　本發(fā)明的污泥式水泥膠凝材料，由于大量使用的原料為污泥，該污泥是污水處理廠將生物化、印染等各種工業(yè)污水用重力濃縮為主和機械化脫水等排出的廢渣，所以對污泥的處理能力強，能夠迅速減少污泥堆積，變廢為寶，消除公害，該污泥式水泥膠凝材料的質(zhì)量與現(xiàn)有的純硅酸鹽水泥熟料相當(dāng)，如加入適量石膏或適量石膏和硅粉即可分別粉磨成的污泥式水泥或高標(biāo)號污泥式水泥，其物理性能如抗折強度、抗壓強度還能遠遠高于純硅酸鹽熟料水泥強度，可廣泛用于大壩、水下、道路、橋梁、民用建筑等工程建設(shè)，經(jīng)有關(guān)工程實際使用，其水泥質(zhì)量具有強度高、收漿快、水化熱低，防止水滲漏和抗耐磨性能好等優(yōu)點。同時，用本發(fā)明提供的方法生產(chǎn)，因不需要將物料球預(yù)先晾干，所以能明顯縮短生產(chǎn)周期和取消晾干場地，而將物料球直接入窯更有利于水化反應(yīng)而提高產(chǎn)品質(zhì)量，所以在窖中只需約1個小時就能在焙燒溫度較低和焙燒時間很短的情況下，生產(chǎn)出合格的污泥式水泥膠凝材料產(chǎn)品。用本方法生產(chǎn)的污泥式水泥膠凝材料，能耗能降低到高溫生產(chǎn)硅酸鹽水泥熟料的1/3，二氧化碳的排放量也能減少4/5，使生產(chǎn)成本進一步降低，為解決污泥處置難題提供了新途徑、新思路，更是符合國家工業(yè)廢渣資源化循環(huán)發(fā)展和有利于環(huán)保政策的變廢為寶的好方法，具有很強的現(xiàn)實意義和便于推廣使用。