申請日2014.11.10
公開(公告)日2015.03.25
IPC分類號C04B11/26
摘要
用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，包括以下步驟：(1)將高含水污泥脊粒晶種化為改性污泥渣;(2)將改性污泥渣與廢石膏、廢石渣及校正料，按一定配比進(jìn)行兩級生料配料與均質(zhì)，配料與均質(zhì)中加入適當(dāng)比例的燃煤，成型為顆�；蛄习�，得黑生料成形料;(3)將所得黑生料成型料送入立式窯內(nèi)，于1250℃~1400℃，將黑生料成型料煅燒為熟料;(4)將所得熟料粉磨成粉料。本發(fā)明方法簡單，投資小，成本低，既可規(guī)�；①Y源化消納污泥和廢石膏，又無其它二次污染，還可節(jié)省大量能耗，減輕環(huán)境污染。
權(quán)利要求書
1.一種用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將高含水污泥脊粒晶種化為改性污泥渣：
將高含水污泥污泥泵入脊化罐中，在連續(xù)攪拌下將親水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶種劑與具有活化激發(fā)及界面效應(yīng)影響的促進(jìn)劑加入污泥中，以10～300轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速連續(xù)攪拌0.6～6.0小時進(jìn)行脊粒晶種化，再過濾進(jìn)行固液分離，得改性污泥渣和濾液;
(2)將步驟(1)所得改性污泥渣與廢石膏、廢石渣及校正料，按質(zhì)量百分配比為改性污泥渣15~50%、廢石膏15~50%、廢石渣20~50%、校正料0~15%的比例進(jìn)行兩級生料配料與均質(zhì)，配料過程中，加入相當(dāng)于生料總質(zhì)量3-18%的燃煤，均質(zhì)后成型為3~30mm的顆�；蛄习簦煤谏铣尚瘟�;
(3)將步驟(2)所得黑生料成型料，送入立式窯內(nèi)，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃燒供熱，于1250℃~1400℃，將黑生料成型料煅燒為熟料;并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫;
(4)將步驟(3)所得熟料配入0~100%摻合材，或配入0~40%硬石膏和0~60%摻合材，一起粉磨制成細(xì)度0.08mm篩余<20%的粉料，或分別粉磨再混合均勻，制成細(xì)度0.08mm篩余<20%的粉料，即成。
2.如權(quán)利要求1所述用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述親水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶種劑為水泥粉或熟料粉。
3.如權(quán)利要求1或2所述用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，步驟(1)中，將所得改性污泥渣直接用于或自然風(fēng)干后用于步驟(2)配料;所述濾液作工業(yè)循環(huán)用水或返回污水處理廠。
4.如權(quán)利要求1所述的用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述步驟(2)配料與均質(zhì)的步驟包括：
1)將改性污泥渣、廢石膏、廢石渣和校正料及燃煤直接配料，用生料磨制成黑生料粉，細(xì)度控制0.08mm篩余10~50%;
2)將所述黑生料粉用成球盤噴適量水成型為3~30mm料球。
5.如權(quán)利要求1所述的用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述步驟(2)配料與均質(zhì)的步驟包括：
1)將改性污泥渣、廢石粉或電石渣、粉狀校正料及燃煤進(jìn)行配料;
2)用輪輾混合機(jī)進(jìn)行輾壓混合均質(zhì)為塑性或半干硬性混合料，打散或成型為3~30mm顆粒料。
6.如權(quán)利要求1所述的用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述步驟(2)配料與均質(zhì)的步驟包括：
1)將塊粒狀廢石渣、校正料、廢石膏及燃煤進(jìn)行配料，用生料磨制成干料粉;細(xì)度控制0.08mm篩余10~50%;
2)將步驟1)獲得的干料粉與改性污泥渣、散狀石膏、粉狀或濕態(tài)校正料進(jìn)行配料;
3)用輪輾混合機(jī)進(jìn)行輾壓混合均質(zhì)為塑性或半干硬性物料，打散或成型為3~30mm顆粒料。
7.如權(quán)利要求1或2所述用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述廢石膏為磷石膏、脫硫石膏、氟石膏、石膏礦山廢料、廢石膏模具中的至少一種。
8.如權(quán)利要求1或2所述用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述廢石渣為開采石灰石礦山的含泥石屑、或燒石灰廢棄物石灰渣，或廢棄的石灰石骨料混凝土。
9.如權(quán)利要求1或2所述用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述校正料為礬土或高鋁粘土或高鋁廢渣;所述廢石渣用石灰石或電石渣部分或全部替代。
10.一種用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：
(1)將外送來的改性污泥渣或堆存固化的陳化污泥與廢石膏、廢石渣及校正料，按質(zhì)量百分配比為改性污泥渣15~50%、廢石膏15~50%、廢石渣20~50%、校正料0~15%的比例進(jìn)行生料配料，并加入相當(dāng)于生料總質(zhì)量3-18%的燃煤，進(jìn)行配料均質(zhì)，成型，得黑生料成型料;
(2)將步驟(1)所得黑生料成型料，送入立式窯內(nèi)，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃燒供熱，于1250℃~1400℃，將黑生料成型料煅燒為熟料;并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫;
(3)將步驟(2)所得熟料配入0~100%摻合材，或配入0~40%硬石膏和0~60%摻合材，一起粉磨制成細(xì)度0.08mm篩余<20%的粉料，或分別粉磨再混合均勻，制成細(xì)度0.08mm篩余<20%的粉料，即成。
說明書
用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，尤其是涉及一種用立式窯煅燒焙燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法。
背景技術(shù)
當(dāng)前，我國已建3000多座污水處理廠，每間污水處理廠每日產(chǎn)生的原生污泥(含水率約99%)已超過3000萬噸，所以我國污水排放量實(shí)際上已超過5×10 10m3/d。原生污泥經(jīng)進(jìn)一步常規(guī)機(jī)械裝置脫水處理后含水率僅可降至80%左右。若全部污水處理，按每一萬立方米污水含5噸含水率為80%的濕泥估算，日可產(chǎn)生污泥量超過250萬噸，年可產(chǎn)生污泥量超過9億噸。但是，由于經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的原因，污泥處理尚無穩(wěn)定而合理的出路，總的狀況還是以填埋、堆放、傾倒為主——目前，污泥的主要處置方法有海洋與涵洞陰溝傾倒、衛(wèi)生填埋、污泥堆肥、污泥烘干焚燒等，但是，傾倒、填埋、堆肥、焚燒等傳統(tǒng)的污泥處理方式基于其自身的不足與缺陷，促使污水廠污泥處理成為了解決城市環(huán)境問題的熱點(diǎn)。因此，污泥處理過程中實(shí)現(xiàn)污泥的資源化成為了探索污泥污染徹底根治的重要課題。
目前，利用污泥作為水泥生產(chǎn)過程中部分原料或利用污泥替代水泥生產(chǎn)中的部分用煤在囯內(nèi)外成為眾多學(xué)者和一線科技工作者的研究課題。
就國外而言，由于污水廠污泥處理主要是進(jìn)行脫水烘干、焚燒，其污泥用于水泥的研究集中在摻入污泥焚燒后的灰渣以生產(chǎn)所謂的生態(tài)水泥。
就國內(nèi)來說，污泥進(jìn)行烘干、焚燒目前很困難，因?yàn)槲勰啾旧淼男跄z態(tài)狀保水結(jié)構(gòu)保水性極好，其本身成分也非常復(fù)雜，脫水、烘干運(yùn)行成本極高;并且，氯堿硫等有害成分亦偏高或較高，影響了水泥性能;將污泥替代部分燃煤或原料，不僅增加了企業(yè)煤、電耗，托高了企業(yè)運(yùn)行成本，還會影響生產(chǎn)中窯況運(yùn)行。
另一方面，工業(yè)廢石膏如磷石膏被大量堆存或填埋或傾倒于陰溝涵洞，嚴(yán)重污染地下水資源。然而，目前在生產(chǎn)硫鋁酸鈣水泥時卻仍采用資源有限的天然石膏，也造成了對石膏資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。
水泥生產(chǎn)是高耗能企業(yè)，改善熟料的易燒性以降低熟料燒成能耗，促進(jìn)環(huán)保，使二氧化硫和氮氧化合物排放達(dá)標(biāo)，一直是水泥行業(yè)節(jié)能減排的重要研究方向。傳統(tǒng)的干法旋窯水泥生產(chǎn)，因原燃材料氮硫含量偏高，不能滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。為解決這一問題，現(xiàn)有技術(shù)是在生料中配入消石灰或電石渣，或在煙氣管道或立磨內(nèi)噴入石灰水或純堿。在脫硝方面以采用氨水 、脲素噴入分解爐內(nèi)，通過氨水尿素中的氫來奪取氮氧化合物中的氧，使氮氧化合物的排放達(dá)標(biāo)，但這樣亦壓縮了企業(yè)本已微薄的利潤空間。在傳統(tǒng)的立窯水泥與濕法回轉(zhuǎn)窯水泥生產(chǎn)的節(jié)能技術(shù)方案中，為改善熟料的易燒性和燒成質(zhì)量、降低燒成能耗，廣泛采用熟料晶種技術(shù)，即在生料中添加熟料作為熟料煅燒的礦物晶種。
在此基礎(chǔ)上，我們經(jīng)反復(fù)驗(yàn)證：其一、水泥水化固化后的水合硅酸鹽礦物配入生料中亦有配入熟料同樣的熟料晶種效果，即水化生成產(chǎn)物---水合硅酸鹽礦物可以作為熟料晶種前驅(qū)體，熟料晶種前驅(qū)體受熱分解即失水成為無水硅酸鹽礦物，與生料一起煅燒即成為有效的熟料晶種礦物，其二、干法旋窯生料中配入熟料晶種或熟料晶種前驅(qū)體同樣可明顯地改善熟料易燒性，降低燒成能耗，關(guān)鍵是要有可摻入的價亷的熟料晶種礦物或熟料晶種前驅(qū)體——因?yàn)槠髽I(yè)在心理價值上認(rèn)為干法旋窯硅酸鹽熟料成本高，且熟料產(chǎn)能規(guī)模很大其所需的熟料晶種的數(shù)量大。
中國專利申請200910102069.4公開了一種利用水泥廠煙氣余熱干化污泥與污泥燒制水泥的方法，利用水泥廠煙氣余熱進(jìn)行二段式污泥干化，先將機(jī)械脫水后含水量75~85%的污泥陳化3~5天并用翻混機(jī)預(yù)處理后，然后釆用第一污泥干化成粒裝置進(jìn)行初步烘干，污泥水分降至56~63%,再送入第二污泥干化成粒裝置進(jìn)一步烘干，依托烘干裝置內(nèi)的熱氣流與鏈條、錘擊裝置將污泥干化至含水率40.45%粒徑1~8mm的污泥顆粒，再將此污泥顆粒冷卻，進(jìn)一步脫水至含水率 15~30%的污泥顆粒，然后將污泥顆粒30~50%與粘土質(zhì)原料混合，形成污泥-粘土質(zhì)混合料，再將此混合料作為普通硅酸鹽水泥生料配料。此利用脫水后污泥的烘干方法工藝復(fù)雜、設(shè)備投資大，運(yùn)行電耗高，且存在顯見的二次污染隱患。雖然，通過降低對窯況和產(chǎn)質(zhì)量的影響限定了干化污泥的比例，但對熟料的燒成仍無主動補(bǔ)償措施。
中國專利申請200710045299.2公開了一種釆用脫水污泥配料制得的水泥熟料及其生產(chǎn)方法，利用少量(2.3%)已脫水烘干污泥(水分含量30~40%)，及特定種類原料---鋼渣、粉煤灰、砂巖與鈣質(zhì)原料石灰石配料，生產(chǎn)熟料。這種方法只能少量烘干污泥，并且需要采用特定的鋼渣原料(鋼渣中含硅酸鈣礦物)等，無法實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)性、規(guī)�；叵{污泥。
中國專利申請201410279157.2公開了一種工業(yè)廢渣污泥生產(chǎn)水泥膠凝材料的方法，直接將污泥和高含氯的工業(yè)堿渣加水混合、加水成球，于300℃~500℃烘干焙燒后磨制水泥膠凝材料的方法。該方法不適用于現(xiàn)有正常的干法旋窯工藝，其水泥也不能用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)工程。
中國專利申請201410278336.4公開了一種用污泥制成水泥熟料的方法，用脫水干燥后的污泥與硅灰渣和沸石膏混合、加水成球，經(jīng)300~500℃烘干焙燒為水泥熟料的方法。該方法不適用于現(xiàn)有正常的干法旋窯工藝，且硅灰渣來源有限——硅灰依質(zhì)量不同價格為600~2800元/t不等，遠(yuǎn)高于水泥。
顯然，現(xiàn)有的技術(shù)并沒有提供有效、經(jīng)濟(jì)、簡便的消納大規(guī)模污泥的方法。現(xiàn)有技術(shù)也沒有提供一種能同步規(guī)�；{污泥、工業(yè)廢石膏等大宗廢渣，并有效經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)貝利特-石膏新材料的方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,供一種用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，該生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法投資小，配料及控制要求低，粉磨能耗及燒成能耗低，工藝簡單，生產(chǎn)成本低，所生產(chǎn)的貝利特-石膏材料用途廣泛。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種用立式窯煅燒污泥、廢石膏生產(chǎn)貝利特-石膏材料的方法，包括以下步驟：
(1)將高含水污泥脊粒晶種化為改性污泥渣：
將高含水污泥泵入脊化罐中，在連續(xù)攪拌下將親水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶種劑與具有活化激發(fā)及界面效應(yīng)影響的促進(jìn)劑加入污泥中，以10轉(zhuǎn)/分鐘～300轉(zhuǎn)/分鐘(優(yōu)選50轉(zhuǎn)/分鐘～200轉(zhuǎn)/分鐘;更優(yōu)選80轉(zhuǎn)/分鐘～150轉(zhuǎn)/分鐘)的轉(zhuǎn)速連續(xù)攪拌0.6～6.0小時(優(yōu)選1-4小時，更優(yōu)選1.5-2.5小時)進(jìn)行脊粒晶種化，再過濾進(jìn)行固液分離，得改性污泥渣和濾液;
(2)將步驟(1)所得改性污泥渣與廢石膏、廢石渣及校正料，按質(zhì)量百分配比為改性污泥渣15~50%、廢石膏15~50%、廢石渣20~50%、校正料0~15%的比例進(jìn)行兩級生料配料與均質(zhì)，配料與均質(zhì)中加入相當(dāng)于生料總質(zhì)量3-18%的燃煤，成型為3~30顆粒料，得黑生料成型料;
(3)將步驟(2)所得黑生料成型料送入立式窯內(nèi)，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃燒供熱，于1250℃~1400℃，經(jīng)15~120分鐘高溫煅燒，將黑生料煅燒為熟料;
立式窯煅燒釆用勤加料、勤卸料、大風(fēng)、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫;
(4)將步驟(3)所得熟料配入0~100%摻合材，或配入0~40%硬石膏和0~60%摻合材，一起粉磨制成細(xì)度0.08mm篩余<20%的粉料，或分別粉磨再混合均勻，制成細(xì)度0.08mm篩余<20%的粉料，即成。
進(jìn)一步，步驟(1)中，所述親水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶種劑為水泥粉、熟料粉等。
進(jìn)一步，步驟(1)所得改性污泥渣，既可直接用于步驟(2)配料，也可自然風(fēng)干后用于步驟(2)配料;所述濾液可作工業(yè)循環(huán)用水或返回污水處理廠。
進(jìn)一步，將步驟(2)所得黑生料用成型設(shè)備制成為黑生料成型料，成型料為φ3~30mm的料球顆�；蛄习纛w粒。
進(jìn)一步，步驟(2)中，將改性污泥渣、廢石膏、廢石渣和校正料及燃煤直接配料，用生料磨制成黑生料粉，細(xì)度控制0.08mm篩余10~50%;將所述黑生料粉用成球盤噴適量水成型為3~30mm料球顆粒。
進(jìn)一步，步驟(2)中，將改渣污泥渣、廢石粉或電石渣、粉狀校正料及燃煤進(jìn)行配料;用輪輾混合機(jī)進(jìn)行輾壓混合均質(zhì)為塑性或半干硬性混合料，打散或成型為3~30mm顆粒料。
進(jìn)一步，步驟(2)中：1)將塊粒狀廢石渣、校正料與塊粒狀廢石膏及燃煤進(jìn)行配料，用生料磨制成干料粉，細(xì)度控制0.08mm篩余10~50%;
2)將步驟1)獲得的干料粉與改性污泥渣、散狀石膏粉、粉狀或濕態(tài)校正料進(jìn)行配料;
3)用輪輾混合機(jī)進(jìn)行輾壓混合均質(zhì)為塑性或半干硬性物料，打散或成型為3~30mm顆粒料。
進(jìn)一步，步驟(1)可以省略，步驟(2)直接使用外送的改性污泥渣。
進(jìn)一步，步驟(2)中，所述廢石膏可為磷石膏、脫硫石膏、氟石膏、石膏礦山廢料、廢石膏模具中的至少一種。
進(jìn)一步，步驟(2)中，所述校正料為礬土或高鋁粘土或高鋁廢渣，所述高鋁廢渣為高鋁矸石、高鋁煤灰、高鋁廢磚等中的一種或幾種。
進(jìn)一步，步驟(2)中，所述廢石渣為開采石灰石礦山的含泥石屑、或燒石灰廢棄的石灰渣或廢棄石灰石骨料混凝土。所述廢石渣也可部分或全部用石灰石或電石渣替代。
進(jìn)一步，立式窯煅燒宜釆用勤加料、勤卸料、大風(fēng)、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫。
所述脊化晶種劑的加入量，優(yōu)選為高含水污泥質(zhì)量的0.3-5.5%，所述促進(jìn)劑的優(yōu)選加入量為脊化晶種劑加入量的1/2。
所述污泥可為巿政水處理產(chǎn)生的原生污泥或河道湖池沉積污泥。
所述改性污泥渣可部分或全部用堆存固化的陳化污泥替代。如使用堆存固化的陳化污泥取代高含水污泥作原料，由于堆存固化的陳化污泥不存在脊化改性問題，省略步驟(1)。其它步驟，二者相同。所述堆存固化的陳化污泥，優(yōu)選自然堆存3個月以上，已自然陳化固化的污泥，可直接破碎備料替代改性污泥渣。
本發(fā)明制得的貝利特-石膏材料，主要成份為β-硅酸二鈣-硫鋁酸鈣-硫酸鈣，是一種性能介于水泥和石膏之間的新型膠凝材料，具有早期強(qiáng)度高、硬化快、堿度低、膨脹值從微膨脹至膨脹可調(diào)可控的特點(diǎn)，且成本低。適當(dāng)調(diào)整組分配比，可直接生產(chǎn)性能、用途不同的貝利特-石膏特種水泥、微膨脹補(bǔ)償收縮水泥、GRC制品用低堿水泥、抗硫酸鹽水泥，也可配用摻合材與硬石膏及添加劑生產(chǎn)膨脹劑、地面自流平石膏及砌筑灰、砂漿和生產(chǎn)建材產(chǎn)品等，還可將熟料直接外賣給通用硅酸鹽水泥制造企業(yè)用于替代天然石膏和部分硅酸鹽熟料。
所述的污泥脊粒晶種化為改性污泥渣指釆用適宜的脊化晶種劑和促進(jìn)劑按脊粒晶種化工藝方法，將污泥中固相物脊化改性為含熟料晶種礦物前驅(qū)體的污泥顆粒物，脫水分離出固相污泥濾渣和濾液，改性污泥濾渣直接用于或自然風(fēng)干后用作生料配料的硅質(zhì)原料，濾液用作工業(yè)循環(huán)用水或返回污水處理廠作進(jìn)一步凈化處理后排放。
本發(fā)明的技術(shù)原理：1)利用傳統(tǒng)的立式窯可燒劣質(zhì)燃料的特點(diǎn)及β-硅酸二鈣、硫鋁酸鈣、硫酸鈣礦物形成機(jī)理與特性，以立式窯煅燒污泥和工業(yè)廢石膏等大宗廢渣生產(chǎn)用途廣泛的貝利特-石膏材料為目標(biāo)，將污泥改性為含大量熟料晶種前驅(qū)體礦物的脊性顆粒物，與廢石膏及燃煤等一起進(jìn)行生料配料，且采用生料粉磨與成型、或生料粉磨與輾混均質(zhì)成型節(jié)能工藝方案，大幅降低生料粉磨能耗，又可解決立式窯煅燒生產(chǎn)中具體的易燒性、工況、高產(chǎn)量和低熱耗及脫硫等實(shí)際問題，且速燒的多孔熟料的易磨性極好，可大幅降低粉磨能耗，達(dá)到以節(jié)能減排的綠色環(huán)保方式規(guī)�；{污泥和工業(yè)廢石膏;2)針對污泥中的粘土類、植物纖維類、微生物及有機(jī)化合物等構(gòu)成的固相物絮凝膠態(tài)化的高水合能力，以親水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶種劑與具有活化激發(fā)及界面效應(yīng)影響的促進(jìn)劑的協(xié)同作用，破壞污泥的強(qiáng)保水性膠團(tuán)，并相互作用而砂化與纖維化污泥中的固相物，使之轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生有大量水合硅酸鹽礦物的顆粒物，而易于實(shí)現(xiàn)過濾脫水分離，且分離的濾渣易于自然風(fēng)干;3)利用改性脊化為污泥細(xì)顆粒物的方法，一方面改變污泥的成份和特性，使之便于配料使用，并提供極易生成貝利特礦物的硅質(zhì)原料，另一方面，利用改性污泥的水合硅酸鹽礦物作為熟料晶種前驅(qū)體，既改善熟料的易燒性，并使之與硫鋁酸鈣的生成與晶體生長相匹配，穩(wěn)定窯爐工況，利于中高溫速燒工藝，大幅降低熟料燒成能耗;4)利用污泥的脊粒晶種化作用產(chǎn)生的低水合度的大量堿性水合物，在簡單的暗火操作方法中脫除立式窯內(nèi)燃燒產(chǎn)生的煙氣中的酸性SO2;6)利用親水性低水合度脊化晶種劑為主相互作用硬化回收污泥中的無機(jī)物與有機(jī)可燃物，使污泥中的無機(jī)物得以全部利用并形成熟料晶種前驅(qū)體作為生成貝利特礦物的主要硅質(zhì)原料，同時，污泥中的有機(jī)可燃物亦隨同進(jìn)入生料，在隨生料球入窯內(nèi)的污泥中的有機(jī)物在1250℃~1400℃高溫氧化性氣氛中徹底氧化燃盡，充分利用了污泥中有機(jī)可燃物能源。
本發(fā)明的有益效果：1)工藝方法較簡單，投資較小，配料控制要求相對水泥生產(chǎn)要求低，污泥及工業(yè)廢石膏處理量大;2)用立式窯煅燒污泥、廢石膏等生產(chǎn)用途廣泛的貝利特-石膏材料，其材料成本低、粉磨電耗低、燒成能耗低，且速燒工藝產(chǎn)能高，還可節(jié)省脫硫成本，易為業(yè)主接受，為量大面廣的污泥和廢石膏的資源化利用提供了現(xiàn)實(shí)可行的出路;3)既可規(guī)�；�、資源化、能源化消納污泥和廢石膏，又無其它二次污染，還可節(jié)省大量能耗，減輕環(huán)境污染，利于環(huán)保。
具體實(shí)施方式
以下通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
(1)原生污泥含水率99%、干基固相物含量1%。脊化晶種劑用水泥粉，水泥粉用量為每噸污泥用4Kg，選用長沙紫宸科技開發(fā)有限公司開發(fā)的ZC-D1型粉劑活化改性促進(jìn)劑，用量為脊化晶種劑質(zhì)量比的50%,即每噸污泥用2Kg。
將污泥泵入脊化罐中，在連續(xù)攪拌下將水泥與促進(jìn)劑粉料加入污泥中，以120轉(zhuǎn)/分鐘連續(xù)攪拌2小時進(jìn)行脊粒晶種化，處理的污泥混合物泵入廂式壓濾機(jī)壓濾脫水分離，得固態(tài)改性污泥渣，濾液為清水，檢測改性污泥渣含水率34.6%，直接用于生料配料;
廢石膏選用新鮮的散狀磷石膏備料;
廢石渣選用開釆石灰石砂石礦山的廢棄石渣，粒徑<5mm;
校正料選用礬土;
燃煤選用無煙煤破碎至<30mm備料;
(2)將上述改性污泥渣、廢石膏、廢石渣及校正料為原料進(jìn)行兩級生料配料與均質(zhì);燃煤加入生料中制成黑生料;
生料配料質(zhì)量百分配比為：改性污泥渣43%、散狀磷石膏25%、廢石渣25%、校正料礬土7%;燃煤為生料改性污泥渣、散狀磷石膏、廢石渣和校正料礬土總質(zhì)量的8%;
第一級生料配料將廢石渣、礬土與燃煤進(jìn)行配料，用生料磨粉磨制成黑粉料，黑粉料細(xì)度控制0.08mm篩余18%;第二級生料配料是將所述黑粉料與所述改性污泥渣、散狀磷石膏進(jìn)行配料，然后，用輪輾混合機(jī)進(jìn)行輾壓混合均質(zhì)為半干硬性料，用成球盤成型為8~15mm黑生料料球顆粒;
(3)將所述黑生料料球送入立式窯內(nèi)，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃燒供熱，于1350℃~1400℃經(jīng)約30分鐘高溫煅燒，將黑生料料球煅燒為熟料;并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫，在線檢測硫排放190ug/Nm3左右達(dá)標(biāo);
(4)將所述熟料用水泥磨粉磨制成細(xì)度0.08mm篩余7%的粉料，即成。
檢測此膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量22.7%，初凝時間39分鐘、終凝時間51分鐘，3天抗折強(qiáng)度3.6MPa、抗壓強(qiáng)度26.7MPa，7天抗折強(qiáng)度4.3MPa、抗壓強(qiáng)度33.6MPa，28天抗折強(qiáng)度5.3MPa、抗壓強(qiáng)度45.3MPa，自由膨脹率0.09%。
實(shí)施例2
(1)污水處理廠原生污泥，污泥含水率98.2%、干基固相物含量1.8%。脊化晶種劑用水泥粉，水泥粉用量為每噸污泥用9Kg，促進(jìn)劑選用長沙紫宸科技開發(fā)有限公司開發(fā)的ZC-D2型粉劑活化改性促進(jìn)劑，用量為脊化晶種劑質(zhì)量比的50%,即每噸污泥用4.5Kg。
將污泥泵入脊化罐中，在連續(xù)攪拌下將水泥與促進(jìn)劑粉料加入污泥中，以90轉(zhuǎn)/分鐘連續(xù)攪拌污泥混合物2小時進(jìn)行脊粒晶種化，將脊粒晶種化處理的污泥混合物泵入廂式壓濾機(jī)壓濾脫水分離，濾液為清水，檢測濾渣含水率31.9%,濾渣自然風(fēng)干5天檢測含水率降至9%送至原料配料處配料。
廢石膏選用陳化塊狀磷石膏破碎至<20mm備料;
廢石渣選用石灰廠廢棄的石灰渣替代，破碎至粒徑<10mm備料;
校正料選用礬土;
燃煤選用無煙煤破碎至<30mm備料;
(2)將上述改性污泥濾渣、廢石膏、石灰渣及校正料為原料進(jìn)行一級級生料配料與均質(zhì)工藝; 生料配料總配比為：污泥渣23%、廢石膏32%、石灰渣42%、校正料3%;另加燃煤為所述生料污泥渣、廢石膏、石灰渣、校正料總質(zhì)量的8%;
按所述配比將污泥渣、廢石膏、石灰渣、校正料、燃煤進(jìn)行混合配料，用生料磨粉磨制成黑生料粉，粉料細(xì)度控制0.08mm篩余20%;然后，用成球盤噴水成球?yàn)棣?~12mm的顆粒料;
(3)將步驟(2)所得黑生料球送入立式窯內(nèi)，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃燒供熱，于1250℃~1350℃，經(jīng)約40分鐘高溫煅燒，將物料煅燒為熟料;
立式窯煅燒釆用勤加料、勤卸料、大風(fēng)、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫，在線檢測硫排放190ug/Nm3左右達(dá)標(biāo)。
(4)將上述純熟料用水泥磨直接粉磨制成細(xì)度0.08mm篩余10%的粉料，即制成貝利特-石膏膠凝材料。檢測此膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量22.6%，初凝時間45分鐘、終凝時間56分鐘，3天抗折強(qiáng)度3.7MPa、抗壓強(qiáng)度30.6MPa，7天抗折強(qiáng)度4.5MPa、抗壓強(qiáng)度39.5MPa，28天抗折強(qiáng)度5.3MPa、抗壓強(qiáng)度42.9MPa，自由膨脹率0.1%。
實(shí)施例3
(1)清溝污泥含水率78.3%、干基固相物含量21.7%。脊化晶種劑用水泥粉，水泥粉用量為每噸污泥用50Kg，促進(jìn)劑選用長沙紫宸科技開發(fā)有限公司開發(fā)的ZC-D3型粉劑活化改性促進(jìn)劑，用量為脊化晶種劑質(zhì)量比的50%,即每噸污泥用25Kg。
將污泥用柱塞泵泵入脊化罐中，在連續(xù)攪拌下將水泥與促進(jìn)劑粉料加入污泥中，以90轉(zhuǎn)/分鐘連續(xù)攪拌污泥混合物3小時進(jìn)行脊粒晶種化，污泥混合物泵入廂式壓濾機(jī)壓濾脫水分離，濾液為清水，檢測濾渣含水率31.4%,濾渣自然風(fēng)干2天檢測含水率降至12%送至原料處配料。
廢石膏選用新鮮的散狀脫硫石膏備料;
廢石渣選用廢棄石灰石骨料砼，破碎至粒徑<15mm備料;
校正料選用高鋁粘土;
燃煤選用無煙煤破碎至<30mm備料;
(2)將上述改性污泥濾渣、廢石膏、廢石渣及校正料為原料進(jìn)行一級生料配料與均質(zhì)，燃煤配入生料中制成黑生料;
黑生料配料總配比為，污泥渣20：廢石膏40：廢石渣35：礬土5：燃煤8;用生料磨粉磨制成粉料，粉料細(xì)度控制0.08mm篩余16%;然后，用成球盤噴水成球?yàn)棣?~12顆粒料;
(3)將上述黑生料成型料，送入立式窯內(nèi)，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃燒供熱，于1350℃~1400℃將物料快速煅燒為熟料;
立式窯煅燒釆用勤加料、勤卸料、大風(fēng)、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫，在線檢測硫排放190ug/Nm3左右達(dá)標(biāo)。
(4)將上述熟料直接粉磨制成細(xì)度0.08mm篩余10%的粉料，即制成貝利特-石膏膠凝材料。檢測此膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量22%，初凝時間43分鐘、終凝時間54分鐘，3天抗折強(qiáng)度3.9MPa、抗壓強(qiáng)度25.9MPa，7天抗折強(qiáng)度4.2MPa、抗壓強(qiáng)度34.1MPa，28天抗折強(qiáng)度5.6MPa、抗壓強(qiáng)度45.6MPa，自由膨脹率0.1%。
實(shí)施例4
(1)污水處理廠脫水污泥含水率83%、干基固相物含量17%。脊化晶種劑用水泥粉，水泥粉用量為每噸污泥用35Kg，促進(jìn)劑選用長沙紫宸科技開發(fā)有限公司開發(fā)的ZC-D3型粉劑活化改性促進(jìn)劑，用量為脊化晶種劑質(zhì)量比的50%,即每噸污泥用17.5Kg。
將污泥泵入脊化罐中，在連續(xù)攪拌下將水泥與促進(jìn)劑粉料加入污泥中，以120轉(zhuǎn)/分鐘連續(xù)攪拌污泥混合物3小時進(jìn)行脊粒晶種化，將脊粒晶種化處理的污泥混合物泵入廂式壓濾機(jī)壓濾脫水分離，濾液為清水，檢測濾渣含水率32.1%，直接用于生料配料;
廢石膏選用新鮮的散狀磷石膏備料;
廢石渣選用干法乙炔電石渣替代;
校正料選用礬土;
燃煤選用無煙煤，用錘擊或破碎機(jī)破碎至粒徑<3mm備料;
(2)將上述改性污泥濾渣、廢石膏、電石渣及校正料為原料進(jìn)行兩級生料配料與均質(zhì);
配比為：污泥渣30：磷石膏40：電石渣30：校正料0：燃煤粉6;
上述生料原料可不經(jīng)第一級配料粉磨，按上述配料配比，直接經(jīng)第二級生料配料后，用輪輾混合機(jī)進(jìn)行輾壓混合均質(zhì)為半干硬性黑生料，經(jīng)擠出成型為φ12mm料棒;
(3)將黑生料棒送入立式窯內(nèi)，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃燒供熱，于1300℃~1400℃將物料快速煅燒為熟料;
立式窯煅燒釆用勤加料、勤卸料、大風(fēng)、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫，在線檢測硫排放190ug/Nm3左右達(dá)標(biāo)。
(4)將上述熟料用水泥磨直接粉磨制成細(xì)度0.08mm篩余7%的粉料，即制成貝利特-石膏膠凝材料。
檢測此膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量21.7%，初凝時間40分鐘、終凝時間51分鐘，3天抗折強(qiáng)度4.6MPa、抗壓強(qiáng)度34.7MPa，7天抗折強(qiáng)度5.3MPa、抗壓強(qiáng)度40.2MPa，28天抗折強(qiáng)度6.4MPa、抗壓強(qiáng)度49.4MPa，自由膨脹率0.1%。
實(shí)施例5
(1)污水處理廠原生污泥含水率98.6%、干基固相物含量1.4%。脊化晶種劑用水泥粉，水泥粉用量為每噸污泥用7Kg;促進(jìn)劑選用長沙紫宸科技開發(fā)有限公司開發(fā)的ZC-D1型粉劑活化改性促進(jìn)劑，用量為脊化晶種劑質(zhì)量比的50%,即每噸污泥用3.5Kg。
將污泥泵入脊化罐中，在連續(xù)攪拌下將水泥與促進(jìn)劑粉料加入污泥中，以120轉(zhuǎn)/分鐘連續(xù)攪拌污泥混合物2小時進(jìn)行脊粒晶種化，污泥混合物泵入廂式壓濾機(jī)壓濾脫水分離，濾液為清水，檢測濾渣含水率28.9%。
廢石膏選用新鮮的散狀磷石膏備料;
廢石渣選用開釆石灰石砂石礦山的廢棄石渣，粒徑<5mm;
校正料選用礬土;
燃煤選用無煙煤破碎至<30mm備料;
(2)將上述改性污泥濾渣、廢石膏、廢石渣及校正料為原料進(jìn)行兩級生料配料與均質(zhì);燃煤配入生料中制成黑生料;
生料配料總配比為：改性污泥渣30%、廢石膏30%、廢石渣30%、校正料10%;燃煤為生料總量的7%;
第一級生料配料按廢石渣30：礬土10：燃煤7進(jìn)行配料，用生料磨粉磨制成粉料，粉料細(xì)度控制0.08mm篩余16%;第二級生料配料按粉料47：改性污泥渣30：散狀磷石膏30進(jìn)行配料，然后，用輪輾混合機(jī)進(jìn)行輾壓混合均質(zhì)為半干硬性黑生料，經(jīng)擠出成型為φ20mm料棒;
(3)將上述黑生料棒，送入立式窯內(nèi)，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃燒供熱，于1300℃~1400℃將物料快速煅燒為熟料;
立式窯煅燒釆用勤加料、勤卸料、大風(fēng)、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的濕料層進(jìn)行煙氣脫硫固硫，在線檢測硫排放190ug/Nm3左右達(dá)標(biāo)。
(4)將上述熟料用水泥磨直接粉磨制成細(xì)度0.08mm篩余5%的粉料，即制成貝利特-石膏膠凝材料。
檢測此膠凝材料標(biāo)準(zhǔn)稠度用水量22.6%，初凝時間39分鐘、終凝時間51分鐘，3天抗折強(qiáng)度4.3MPa、抗壓強(qiáng)度28.7MPa，7天抗折強(qiáng)度4.7MPa、抗壓強(qiáng)度40.9MPa，28天抗折強(qiáng)度5.8MPa、抗壓強(qiáng)度50.7MPa，自由膨脹率0.1%。
