CN104016601A

CN104016601A - 工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法

Info

Publication number: CN104016601A
Application number: CN201410279157.2A
Authority: CN
Inventors: 谭纪林; 华建军; 曹敏; 华玉海; 蒋兆广
Original assignee: Huai An Chu Cheng Cement Co Ltd
Current assignee: Jiangsu Qikun circular economy Industrial Technology Development Co.,Ltd.
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2014-09-03
Anticipated expiration: 2034-06-20
Also published as: CN104016601B

Abstract

本发明的工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法（简称胶凝材料），完全由污水处理厂生物化、印染等污水处理后排出的污泥与碱渣，按一定比例混合进行成球，低温焙烧等步骤处理成胶凝材料，并加入适量石膏粉磨成胶凝材料，既能在空气中又能在水中凝结硬化，具有高活性的水硬性胶凝材料，并直接用于大坝、水下、道路、桥梁、民用等建筑工程建设；也可加入少量其他材料一起粉磨成高标污泥胶凝材料。有效地克服了传统的堆放、填埋、焚烧等极易造成二次污染的处置方式，又克服了直接用作烧置高温水泥熟料而增加能耗和降低生产效率等不足之处，是一种能耗低、工艺先进合理，无二次污染，能明显提高水泥质量，耐磨等性能，降低水泥成本和有利于环境保护等优点的将污泥和碱渣生产胶凝材料的很好的处理方法。

Description

工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法

技术领域

本发明涉及一种以工业废渣污泥为主要原料而生产的污泥胶凝材料（简称胶凝材料），特别是对污水处理厂生物化、印染等污水进行处理后排出的污泥为主要原料生产一种既能在空气中又能在水中凝结硬化具有高活性的水硬性污泥胶凝材料及其无害化、减量化处理的一种生产方法，属于环保或水泥领域。

背景技术

随着我国城乡工业的迅速发展，污泥的排放量急剧增加，年排放量达2亿吨，而被开发利用的污泥仅占排放污泥量的10%左右，造成污泥的大量堆积，未被利用的污泥堆放不仅占用大量土地，而且严重造成二次污染环境。随着环保理念的逐渐深入人心，随着国家对环保产业扶持力度的不断加大，开发利用已是当务之急。

这里所讲的污泥是指污水处理厂将生物化、印染等各种工业污水用重力浓缩为主和机械化脱水等排出的废渣，这里称为污泥。它含有植物生长发育所需的氮、磷、钾及维持植物正常发育的多种微量元素和能改良土壤结构的有机质，同时也含有铬一类、能使人们产生癌症的物质，以及其它有毒和不同类型的寄生虫等对人体有害成份，含水率在70—80%，开发利用十分困难。

为处理这些污泥，为了变废为宝，消除公害，国内外很多人想了不少办法，其主要方法是将污泥进行填埋、堆放、投弃海洋、焚烧、堆肥处理等，现在也有人将污泥用于配制烧制高温水泥熟料，此方法则需将其水泥窑中锻烧到1500度高温时才能烧结成水泥熟料，使能量消耗加大，且生产效率降低，所以对降低成本的作用不大，以上无论怎样处理都免不了有二次污染问题，而投资费用也大。但通过本发明的工艺，不仅能使这些污泥成为有用的原材料，并能完全解决二次污染问题。本发明生产工序，就是将各种污泥为主要材料，辅以碱渣次要材料（这里所用碱渣是盐化厂生产工业碱排出的废渣），并在有水环境中充分地搅拌混合均匀，制成球存化干固，再入烘干窑低温焙烧，焙烧至脱去所有自由水和绝大部分结晶水，即成为该产品的胶凝材料，加入适量石膏，直接粉磨成胶凝材料，可替代特种水泥使用，也可以加入少量其他材料粉磨成高标号污泥胶凝材料，它们可广泛用于大坝、水下、道路、桥梁、民用等建筑工程建设。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有的对污泥处理各种方法的不足之处，能将堆积如山又难以处理的工业废渣污泥变废为宝，生产成需求量巨大、投资少、产品质量好、抗耐磨、抗冻性好、干缩性小的胶凝材料产品而提供一种工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法。

本发明的用工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法，其技术工艺特点在于包括以下步骤：

A）备料：主要原料为污水处理厂生物化、印染等污水处理后排出的按规定除去含有自由水后的污泥，辅助原料为化工企业生产石碱排出的碱渣；

B）配料：将污泥按重量百分数计算为80～60%、碱渣按重量百分数计算为20～40%的比例之和为100%的原料初步混合成混合料；

C）成球：将混合料加入搅拌成型机，边搅拌边加入适量的水充分搅拌混合均匀后将混合料加工成分散均匀、不出现结块起团和无粉尘现象的直径为5～10mm的物料球，堆放凉干备用；

D）烘干焙烧：将物料球送入烘干旋转窑中，经300—500℃旋转烘干焙烧30～50分钟出窑，出窑后的物料球再与适量石膏粉磨成粉即为工业废渣污泥生产的水泥胶凝材料。

上述烘干旋转窑中最佳焙烧温度为400±50℃。

本方法使用的污泥是污水处理厂生物化、印染等污水处理后排出的各种污泥，碱渣是化工企业生产石碱排出废渣，来源非常广，成本也非常低，只需要按一定比例混合搅拌成球，使具有均匀分散性的干固料球会在产生一定的化学反应基础上还对污泥产生分解腐蚀作用，从而破坏污泥中的有害物质的原有结构，是污泥中重金属等有害物质，也都固熔在新型胶凝材料的晶格之中，再也不能逸出或析出，没有二次污染隐患。再经低温焙烧，使加有一定量的碱渣的污泥产品结构中产生新的功能基因，增加了极微小的高分散性的硅和钙的水化物，使这些新产物本身既能在空气中又能在水中凝结硬化，具有高活性的水硬性胶凝材料，并加入适量石膏粉磨成胶凝材料，能极大地提高胶凝材料早后期强度，而且改善了水泥的需水性能，增强了抗硫酸盐的侵蚀和抗冻性、耐磨性等性能。具有加强水化胶凝材料石结构的作用，在胶凝材料水化过程中有微集料的作用，促进C₂S的水化，改善了水泥早期强度低的弊病。一方面该产品本身加入一定的碱渣，就加速了污泥胶凝材料的水化反应，又是CaCl能加速与污泥间矿物组成C₂S的早期水化，是CaCl与污泥胶凝材料中的各种化学成份反应，生成碳铝酸钙，碳铝酸钙是一种针状体，促进污泥胶凝材料和水泥强度的发展，从而增强了水泥的早期强度，并超过了纯硅酸盐水泥熟料强度。另一方面，该产品胶凝材料能易磨，粉磨细度细，这些细小的颗粒，可以起微集料的作用，填实硬化水泥混凝土浆体的孔隙和裂缝，增加它们之间的粘结力，使颗粒级配合理有利于提高强度。该方法能将污水处理厂排出的堆放积如山和碱渣又难处置的各种污泥处理成需求量巨大、投资少、产品强度高、耐磨性、抗冻性、干缩性能好，既有利于环保，又能降低生产成本的优质水泥，也为处置污泥难题提供了新途径、新思路，具有很强的现实意义。

具体实施方式

本发明的用工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法，主要是选用了更合适的碱渣为辅助原料，具体方法包括以下步骤：

如例1：取污泥按重量百分数计算为80%、碱渣按重量百分数计算为20%：

例2：取污泥按重量百分数计算为70%、碱渣按重量百分数计算为30%；

例3：取污泥按重量百分数计算为60%、碱渣按重量百分数计算为40%：

D）烘干焙烧：将物料球送入烘干旋转窑中，经300～500℃旋转烘干焙烧30～50分钟出窑，即得用污泥制成的水泥熟料。

上述烘干旋转窑中的最佳焙烧温度为400±50℃。

上述的窑体，如选用烘干回转窑，可在窑体中部加热焙烧，焙烧后的温度热气自动向上从高位的进料端出窑，可使物料球进窑后，从高位进料端自动向中部翻滚下行的过程中逐步加热干燥，在经过中部的加热焙烧后再向下翻滚行进到低位的出料端而逐步降温出窑。

如选用隧道窑，可在窑体中部设置约5米长的焙烧温度带，窑体两头分别有约10米长的烘干带和冷却带，冷空气从出料端进窑经冷却带逐步将产品的温度降下。

焙烧温度热烟气再经烘干带将物料预热烘干，使物料进料端与出料端之间设有循环运转的用耐火板连接而成的输送带，物料球从进料端均匀的置于输送带上，输送带以每分钟0.5～1.0米的速度向出料端连续运行,在烘干带被焙烧温度热烟气逐步加热干燥, 经过中部的焙烧温度带加热焙烧到400度左右,再经冷却带逐步被冷空气降温冷却后从出料端出窑。

表一、用工业废渣污泥生产成水泥胶凝材料的实施配比方案

表一中配比的材料按计量加热脱去材料中自由水重量百分数计算，将混合污泥80～60%，辅以碱渣20～40%，并在适量水条件中进行混合搅拌均匀成球至5～10mm，分300、400、500度3个不同温度段进行入烘干窑焙烧冷却出窑，将其污泥胶凝材料产品，加入适量石膏粉磨成胶凝材料，并按照ISO有关水泥物理性能测试标准进行强度、细度、流动度等性能测试（即用胶砂比为1：3，水胶比为0.5，可用胶凝材料450克，标准砂1350克，试块规格4×4×16cm，每组成型3块，按规定脱膜、养护、测试一定令期强度、细度、流动度）。其测试结果列于表二所示，表二中数据是用江苏和淮安等地区的污水处理后排出的各种污泥经本公司实际生产中有关配比的产品测试结果。

表二、用工业废渣污泥生产胶凝材料产品生产的水泥应用测试结果

由表二可见，按表一中材料配比污泥用量在80～60%，辅助材料碱渣的用量在20～40%，把表一和表二对照起来看，被生产出来的污泥胶凝材料产品，加入适量石膏粉磨成胶凝材料和高标号污泥胶凝材料，其物理性能抗折强度、抗压强度都远远高于纯硅酸盐熟料水泥强度，而纯硅酸盐熟料水泥的质量在水泥中是最好的，但成本也是最高的，并且该产品能易磨，粉磨细度细，比表面积大，标准稠度降低，流动度增大，也符合混凝土施工工程中的流动度标准要求。用本方法将污水处理厂排出的各种污泥处理成污泥新型水泥的产品，加入适量石膏粉磨成的水泥胶凝材料，可广泛用于大坝、水下、道路、桥梁、民用等建筑工程建设，可有效提高混凝土质量，并可降低水泥成本，经有关工程实际使用，其胶凝材料质量具有强度高、收浆快、水化热低，防止水渗漏和抗耐磨等性能都比其它品种水泥的质量好等优点。所以，用本方法处理的污泥胶凝材料产品能耗低，只有硅酸盐水泥熟料的1/3能源，可减少4/5的二氧化碳排放量，质量也好，生产成本也低，因此，用本方法生产的污泥胶凝材料产品的水泥应用前景将是非常好的，为解决污泥和碱渣处置难题提供了新途径、新思路，更是符合国家工业废渣资源化循环发展和有利于环保政策的变废为宝的好方法，具有很强的现实意义。

Claims

1.一种工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法，其特征在于包括以下步骤：

D）烘干焙烧：将物料球送入烘干旋转窑中，经300—500℃旋转烘干焙烧30～50分钟出窑，出窑后的物料球与适量石膏粉磨成粉即为工业废渣污泥生产的水泥胶凝材料。

2.如权利要求1所述的工业废渣污泥和碱渣生产水泥胶凝材料的方法，其特征在于所述烘干旋转窑中最佳焙烧温度为400±50℃。