CN104446069A

CN104446069A - 用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法

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Publication number: CN104446069A
Application number: CN201410626904.5A
Authority: CN
Inventors: 尹小林; 尹无忌
Original assignee: Individual
Current assignee: Changsha Zichen Technology Development Co Ltd
Priority date: 2014-11-10
Filing date: 2014-11-10
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2034-11-10
Also published as: CN104446069B

Abstract

用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，包括以下步骤：（1）将高含水污泥脊粒晶种化为改性污泥渣；（2）将改性污泥渣与废石膏、废石渣及校正料，按一定配比进行两级生料配料与均质，配料与均质中加入适当比例的燃煤，成型为颗粒或料棒，得黑生料成形料；（3）将所得黑生料成型料送入立式窑内，于1250℃~1400℃，将黑生料成型料煅烧为熟料；（4）将所得熟料粉磨成粉料。本发明方法简单，投资小，成本低，既可规模化、资源化消纳污泥和废石膏，又无其它二次污染，还可节省大量能耗，减轻环境污染。

Description

用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法

技术领域

本发明涉及一种生产贝利特-石膏材料的方法，尤其是涉及一种用立式窑煅烧焙烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法。

背景技术

当前，我国已建3000多座污水处理厂，每间污水处理厂每日产生的原生污泥（含水率约99%）已超过3000万吨，所以我国污水排放量实际上已超过5×10 ¹⁰m³／d。原生污泥经进一步常规机械装置脱水处理后含水率仅可降至80%左右。若全部污水处理，按每一万立方米污水含5吨含水率为80%的湿泥估算，日可产生污泥量超过250万吨，年可产生污泥量超过9亿吨。但是，由于经济和技术的原因，污泥处理尚无稳定而合理的出路，总的状况还是以填埋、堆放、倾倒为主——目前，污泥的主要处置方法有海洋与涵洞阴沟倾倒、卫生填埋、污泥堆肥、污泥烘干焚烧等，但是，倾倒、填埋、堆肥、焚烧等传统的污泥处理方式基于其自身的不足与缺陷，促使污水厂污泥处理成为了解决城市环境问题的热点。因此，污泥处理过程中实现污泥的资源化成为了探索污泥污染彻底根治的重要课题。

目前，利用污泥作为水泥生产过程中部分原料或利用污泥替代水泥生产中的部分用煤在囯内外成为众多学者和一线科技工作者的研究课题。

就国外而言，由于污水厂污泥处理主要是进行脱水烘干、焚烧，其污泥用于水泥的研究集中在掺入污泥焚烧后的灰渣以生产所谓的生态水泥。

就国内来说，污泥进行烘干、焚烧目前很困难，因为污泥本身的絮凝胶态状保水结构保水性极好，其本身成分也非常复杂，脱水、烘干运行成本极高；并且，氯碱硫等有害成分亦偏高或较高，影响了水泥性能；将污泥替代部分燃煤或原料，不仅增加了企业煤、电耗，托高了企业运行成本，还会影响生产中窑况运行。

另一方面，工业废石膏如磷石膏被大量堆存或填埋或倾倒于阴沟涵洞，严重污染地下水资源。然而，目前在生产硫铝酸钙水泥时却仍采用资源有限的天然石膏，也造成了对石膏资源的严重浪费。

水泥生产是高耗能企业，改善熟料的易烧性以降低熟料烧成能耗，促进环保，使二氧化硫和氮氧化合物排放达标，一直是水泥行业节能减排的重要研究方向。传统的干法旋窑水泥生产，因原燃材料氮硫含量偏高，不能满足环保排放标准。为解决这一问题，现有技术是在生料中配入消石灰或电石渣，或在烟气管道或立磨内喷入石灰水或纯碱。在脱硝方面以采用氨水、脲素喷入分解炉内，通过氨水尿素中的氢来夺取氮氧化合物中的氧，使氮氧化合物的排放达标，但这样亦压缩了企业本已微薄的利润空间。在传统的立窑水泥与湿法回转窑水泥生产的节能技术方案中，为改善熟料的易烧性和烧成质量、降低烧成能耗，广泛采用熟料晶种技术，即在生料中添加熟料作为熟料煅烧的矿物晶种。

在此基础上，我们经反复验证：其一、水泥水化固化后的水合硅酸盐矿物配入生料中亦有配入熟料同样的熟料晶种效果，即水化生成产物---水合硅酸盐矿物可以作为熟料晶种前驱体，熟料晶种前驱体受热分解即失水成为无水硅酸盐矿物，与生料一起煅烧即成为有效的熟料晶种矿物，其二、干法旋窑生料中配入熟料晶种或熟料晶种前驱体同样可明显地改善熟料易烧性，降低烧成能耗，关键是要有可掺入的价亷的熟料晶种矿物或熟料晶种前驱体——因为企业在心理价值上认为干法旋窑硅酸盐熟料成本高，且熟料产能规模很大其所需的熟料晶种的数量大。

中国专利申请200910102069.4公开了一种利用水泥厂烟气余热干化污泥与污泥烧制水泥的方法，利用水泥厂烟气余热进行二段式污泥干化，先将机械脱水后含水量75~85%的污泥陈化3~5天并用翻混机预处理后，然后釆用第一污泥干化成粒装置进行初步烘干，污泥水分降至56~63%,再送入第二污泥干化成粒装置进一步烘干，依托烘干装置内的热气流与链条、锤击装置将污泥干化至含水率40.45%粒径1~8mm的污泥颗粒，再将此污泥颗粒冷却，进一步脱水至含水率 15~30%的污泥顆粒，然后将污泥颗粒30~50%与粘土质原料混合，形成污泥-粘土质混合料，再将此混合料作为普通硅酸盐水泥生料配料。此利用脱水后污泥的烘干方法工艺复杂、设备投资大，运行电耗高，且存在显见的二次污染隐患。虽然，通过降低对窑况和产质量的影响限定了干化污泥的比例，但对熟料的烧成仍无主动补偿措施。

中国专利申请200710045299.2公开了一种釆用脱水污泥配料制得的水泥熟料及其生产方法，利用少量（2.3%）已脱水烘干污泥（水分含量30~40%），及特定种类原料---钢渣、粉煤灰、砂岩与钙质原料石灰石配料，生产熟料。这种方法只能少量烘干污泥，并且需要采用特定的钢渣原料（钢渣中含硅酸钙矿物）等，无法实现经济性、规模化地消纳污泥。

中国专利申请201410279157.2公开了一种工业废渣污泥生产水泥胶凝材料的方法，直接将污泥和高含氯的工业碱渣加水混合、加水成球，于300℃~500℃烘干焙烧后磨制水泥胶凝材料的方法。该方法不适用于现有正常的干法旋窑工艺，其水泥也不能用于钢筋混凝土结构工程。

中国专利申请201410278336.4公开了一种用污泥制成水泥熟料的方法，用脱水干燥后的污泥与硅灰渣和沸石膏混合、加水成球，经300~500℃烘干焙烧为水泥熟料的方法。该方法不适用于现有正常的干法旋窑工艺，且硅灰渣来源有限——硅灰依质量不同价格为600~2800元／t不等，远高于水泥。

显然，现有的技术并没有提供有效、经济、简便的消纳大规模污泥的方法。现有技术也没有提供一种能同步规模化消纳污泥、工业废石膏等大宗废渣，并有效经济地生产贝利特-石膏新材料的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，克服现有技术的不足,供一种用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，该生产贝利特-石膏材料的方法投资小，配料及控制要求低，粉磨能耗及烧成能耗低，工艺简单，生产成本低，所生产的贝利特-石膏材料用途广泛。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，一种用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，包括以下步骤：

（1）将高含水污泥脊粒晶种化为改性污泥渣：

将高含水污泥泵入脊化罐中，在连续搅拌下将亲水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶种剂与具有活化激发及界面效应影响的促进剂加入污泥中，以10转／分钟～300转／分钟（优选50转／分钟～200转／分钟；更优选80转／分钟～150转／分钟）的转速连续搅拌0.6～6.0小时（优选1-4小时，更优选1.5-2.5小时）进行脊粒晶种化，再过滤进行固液分离，得改性污泥渣和滤液；

（2）将步骤（1）所得改性污泥渣与废石膏、废石渣及校正料，按质量百分配比为改性污泥渣15~50%、废石膏15~50%、废石渣20~50%、校正料0~15%的比例进行两级生料配料与均质，配料与均质中加入相当于生料总质量3-18%的燃煤，成型为3~30颗粒料，得黑生料成型料；

（3）将步骤（2）所得黑生料成型料送入立式窑内，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃烧供热，于1250℃~1400℃，经15~120分钟高温煅烧，将黑生料煅烧为熟料；

立式窑煅烧釆用勤加料、勤卸料、大风、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的湿料层进行烟气脱硫固硫；

（4）将步骤（3）所得熟料配入0~100%掺合材，或配入0~40%硬石膏和0~60%掺合材，一起粉磨制成细度0.08mm筛余＜20%的粉料，或分别粉磨再混合均匀，制成细度0.08mm筛余＜20%的粉料，即成。

进一步，步骤（1）中，所述亲水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶种剂为水泥粉、熟料粉等。

进一步，步骤（1）所得改性污泥渣，既可直接用于步骤（2）配料，也可自然风干后用于步骤（2）配料；所述滤液可作工业循环用水或返回污水处理厂。

进一步，将步骤（2）所得黑生料用成型设备制成为黑生料成型料，成型料为φ3~30mm的料球颗粒或料棒颗粒。

进一步，步骤（2）中，将改性污泥渣、废石膏、废石渣和校正料及燃煤直接配料，用生料磨制成黑生料粉，细度控制0.08mm筛余10~50%；将所述黑生料粉用成球盘喷适量水成型为3~30mm料球颗粒。

进一步，步骤（2）中，将改渣污泥渣、废石粉或电石渣、粉状校正料及燃煤进行配料；用轮辗混合机进行辗压混合均质为塑性或半干硬性混合料，打散或成型为3~30mm颗粒料。

进一步，步骤（2）中：1）将块粒状废石渣、校正料与块粒状废石膏及燃煤进行配料，用生料磨制成干料粉，细度控制0.08mm筛余10~50%；

2）将步骤1）获得的干料粉与改性污泥渣、散状石膏粉、粉状或湿态校正料进行配料；

3）用轮辗混合机进行辗压混合均质为塑性或半干硬性物料，打散或成型为3~30mm颗粒料。

进一步，步骤（1）可以省略，步骤（2）直接使用外送的改性污泥渣。

进一步，步骤（2）中，所述废石膏可为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、石膏矿山废料、废石膏模具中的至少一种。

进一步，步骤（2）中，所述校正料为矾土或高铝粘土或高铝废渣，所述高铝废渣为高铝矸石、高铝煤灰、高铝废砖等中的一种或几种。

进一步，步骤（2）中，所述废石渣为开采石灰石矿山的含泥石屑、或烧石灰废弃的石灰渣或废弃石灰石骨料混凝土。所述废石渣也可部分或全部用石灰石或电石渣替代。

进一步，立式窑煅烧宜釆用勤加料、勤卸料、大风、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的湿料层进行烟气脱硫固硫。

所述脊化晶种剂的加入量，优选为高含水污泥质量的0.3-5.5%，所述促进剂的优选加入量为脊化晶种剂加入量的1/2。

所述污泥可为巿政水处理产生的原生污泥或河道湖池沉积污泥。

所述改性污泥渣可部分或全部用堆存固化的陈化污泥替代。如使用堆存固化的陈化污泥取代高含水污泥作原料，由于堆存固化的陈化污泥不存在脊化改性问题，省略步骤（1）。其它步骤，二者相同。所述堆存固化的陈化污泥，优选自然堆存3个月以上，已自然陈化固化的污泥，可直接破碎备料替代改性污泥渣。

本发明制得的贝利特-石膏材料，主要成份为β-硅酸二钙-硫铝酸钙-硫酸钙，是一种性能介于水泥和石膏之间的新型胶凝材料，具有早期强度高、硬化快、碱度低、膨胀值从微膨胀至膨胀可调可控的特点，且成本低。适当调整组分配比，可直接生产性能、用途不同的贝利特-石膏特种水泥、微膨胀补偿收缩水泥、GRC制品用低碱水泥、抗硫酸盐水泥，也可配用掺合材与硬石膏及添加剂生产膨胀剂、地面自流平石膏及砌筑灰、砂浆和生产建材产品等，还可将熟料直接外卖给通用硅酸盐水泥制造企业用于替代天然石膏和部分硅酸盐熟料。

所述的污泥脊粒晶种化为改性污泥渣指釆用适宜的脊化晶种剂和促进剂按脊粒晶种化工艺方法，将污泥中固相物脊化改性为含熟料晶种矿物前驱体的污泥颗粒物，脱水分离出固相污泥滤渣和滤液，改性污泥滤渣直接用于或自然风干后用作生料配料的硅质原料，滤液用作工业循环用水或返回污水处理厂作进一步净化处理后排放。

本发明的技术原理：1）利用传统的立式窑可烧劣质燃料的特点及β-硅酸二钙、硫铝酸钙、硫酸钙矿物形成机理与特性，以立式窑煅烧污泥和工业废石膏等大宗废渣生产用途广泛的贝利特-石膏材料為目标，将污泥改性为含大量熟料晶种前驱体矿物的脊性颗粒物，与废石膏及燃煤等一起进行生料配料，且采用生料粉磨与成型、或生料粉磨与辗混均质成型节能工艺方案，大幅降低生料粉磨能耗，又可解决立式窑煅烧生产中具体的易烧性、工况、高产量和低热耗及脱硫等实际问题，且速烧的多孔熟料的易磨性极好，可大幅降低粉磨能耗，达到以节能减排的绿色环保方式规模化消纳污泥和工业废石膏；2）针对污泥中的粘土类、植物纤维类、微生物及有机化合物等构成的固相物絮凝胶态化的高水合能力，以亲水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶种剂与具有活化激发及界面效应影响的促进剂的协同作用，破坏污泥的强保水性胶团，并相互作用而砂化与纤维化污泥中的固相物，使之转化为产生有大量水合硅酸盐矿物的颗粒物，而易于实现过滤脱水分离，且分离的滤渣易于自然风干；3）利用改性脊化为污泥细颗粒物的方法，一方面改变污泥的成份和特性，使之便于配料使用，并提供极易生成贝利特矿物的硅质原料，另一方面，利用改性污泥的水合硅酸盐矿物作为熟料晶种前驱体，既改善熟料的易烧性，并使之与硫铝酸钙的生成与晶体生长相匹配，稳定窑炉工况，利于中高温速烧工艺，大幅降低熟料烧成能耗；4）利用污泥的脊粒晶种化作用产生的低水合度的大量碱性水合物，在简单的暗火操作方法中脱除立式窑内燃烧产生的烟气中的酸性SO2；6）利用亲水性低水合度脊化晶种剂为主相互作用硬化回收污泥中的无机物与有机可燃物，使污泥中的无机物得以全部利用并形成熟料晶种前驱体作为生成贝利特矿物的主要硅质原料，同时，污泥中的有机可燃物亦随同进入生料，在随生料球入窑内的污泥中的有机物在1250℃~1400℃高温氧化性气氛中彻底氧化燃尽，充分利用了污泥中有机可燃物能源。

本发明的有益效果：1）工艺方法较简单，投资较小，配料控制要求相对水泥生产要求低，污泥及工业废石膏处理量大；2）用立式窑煅烧污泥、废石膏等生产用途广泛的贝利特-石膏材料，其材料成本低、粉磨电耗低、烧成能耗低，且速烧工艺产能高，还可节省脱硫成本，易为业主接受，为量大面广的污泥和废石膏的资源化利用提供了现实可行的出路；3）既可规模化、资源化、能源化消纳污泥和废石膏，又无其它二次污染，还可节省大量能耗，减轻环境污染，利于环保。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

（1）原生污泥含水率99%、干基固相物含量1%。脊化晶种剂用水泥粉，水泥粉用量为每吨污泥用4Kg，选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D1型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量比的50%,即每吨污泥用2Kg。

将污泥泵入脊化罐中，在连续搅拌下将水泥与促进剂粉料加入污泥中，以120转／分钟连续搅拌2小时进行脊粒晶种化，处理的污泥混合物泵入厢式压滤机压滤脱水分离，得固态改性污泥渣，滤液为清水，检测改性污泥渣含水率34.6%，直接用于生料配料；

废石膏选用新鲜的散状磷石膏备料；

废石渣选用开釆石灰石砂石矿山的废弃石渣，粒径＜5mm；

校正料选用矾土；

燃煤选用无烟煤破碎至＜30mm备料；

（2）将上述改性污泥渣、废石膏、废石渣及校正料为原料进行两级生料配料与均质；燃煤加入生料中制成黑生料；

生料配料质量百分配比为：改性污泥渣43%、散状磷石膏25%、废石渣25%、校正料矾土7%；燃煤为生料改性污泥渣、散状磷石膏、废石渣和校正料矾土总质量的8%；

第一级生料配料将废石渣、矾土与燃煤进行配料，用生料磨粉磨制成黑粉料，黑粉料细度控制0.08mm筛余18%；第二级生料配料是将所述黑粉料与所述改性污泥渣、散状磷石膏进行配料，然后，用轮辗混合机进行辗压混合均质为半干硬性料，用成球盘成型为8~15mm黑生料料球颗粒；

（3）将所述黑生料料球送入立式窑内，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃烧供热，于1350℃~1400℃经约30分钟高温煅烧，将黑生料料球煅烧为熟料；并利用暗火操作方法的湿料层进行烟气脱硫固硫，在线检测硫排放190ug／Nm³左右达标；

（4）将所述熟料用水泥磨粉磨制成细度0.08mm筛余7%的粉料，即成。

检测此胶凝材料标准稠度用水量22.7%，初凝时间39分钟、终凝时间51分钟，3天抗折强度3.6MPa、抗压强度26.7MPa，7天抗折强度4.3MPa、抗压强度33.6MPa，28天抗折强度5.3MPa、抗压强度45.3MPa，自由膨胀率0.09%。

实施例2

（1）污水处理厂原生污泥，污泥含水率98.2%、干基固相物含量1.8%。脊化晶种剂用水泥粉，水泥粉用量为每吨污泥用9Kg，促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D2型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量比的50%,即每吨污泥用4.5Kg。

将污泥泵入脊化罐中，在连续搅拌下将水泥与促进剂粉料加入污泥中，以90转／分钟连续搅拌污泥混合物2小时进行脊粒晶种化，将脊粒晶种化处理的污泥混合物泵入厢式压滤机压滤脱水分离，滤液为清水，检测滤渣含水率31.9%,滤渣自然风干5天检测含水率降至9%送至原料配料处配料。

废石膏选用陈化块状磷石膏破碎至＜20mm备料；

废石渣选用石灰厂废弃的石灰渣替代，破碎至粒径＜10mm备料；

校正料选用矾土；

燃煤选用无烟煤破碎至＜30mm备料；

（2）将上述改性污泥滤渣、废石膏、石灰渣及校正料为原料进行一级级生料配料与均质工艺；生料配料总配比为：污泥渣23%、废石膏32%、石灰渣42%、校正料3%；另加燃煤为所述生料污泥渣、废石膏、石灰渣、校正料总质量的8%；

按所述配比将污泥渣、废石膏、石灰渣、校正料、燃煤进行混合配料，用生料磨粉磨制成黑生料粉，粉料细度控制0.08mm筛余20%；然后，用成球盘喷水成球为φ5~12mm的颗粒料；

（3）将步骤（2）所得黑生料球送入立式窑内，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃烧供热，于1250℃~1350℃，经约40分钟高温煅烧，将物料煅烧为熟料；

立式窑煅烧釆用勤加料、勤卸料、大风、暗火操作方法，并利用暗火操作方法的湿料层进行烟气脱硫固硫，在线检测硫排放190ug／Nm³左右达标。

（4）将上述纯熟料用水泥磨直接粉磨制成细度0.08mm筛余10%的粉料，即制成贝利特-石膏胶凝材料。检测此胶凝材料标准稠度用水量22.6%，初凝时间45分钟、终凝时间56分钟，3天抗折强度3.7MPa、抗压强度30.6MPa，7天抗折强度4.5MPa、抗压强度39.5MPa，28天抗折强度5.3MPa、抗压强度42.9MPa，自由膨胀率0.1%。

实施例3

（1）清沟污泥含水率78.3%、干基固相物含量21.7%。脊化晶种剂用水泥粉，水泥粉用量为每吨污泥用50Kg，促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D3型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量比的50%,即每吨污泥用25Kg。

将污泥用柱塞泵泵入脊化罐中，在连续搅拌下将水泥与促进剂粉料加入污泥中，以90转／分钟连续搅拌污泥混合物3小时进行脊粒晶种化，污泥混合物泵入厢式压滤机压滤脱水分离，滤液为清水，检测滤渣含水率31.4%,滤渣自然风干2天检测含水率降至12%送至原料处配料。

废石膏选用新鲜的散状脱硫石膏备料；

废石渣选用废弃石灰石骨料砼，破碎至粒径＜15mm备料；

校正料选用高铝粘土；

燃煤选用无烟煤破碎至＜30mm备料；

（2）将上述改性污泥滤渣、废石膏、废石渣及校正料为原料进行一级生料配料与均质，燃煤配入生料中制成黑生料；

黑生料配料总配比为，污泥渣20：废石膏40：废石渣35：矾土5：燃煤8；用生料磨粉磨制成粉料，粉料细度控制0.08mm筛余16%；然后，用成球盘喷水成球为φ5~12颗粒料；

（3）将上述黑生料成型料，送入立式窑内，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃烧供热，于1350℃~1400℃将物料快速煅烧为熟料；

（4）将上述熟料直接粉磨制成细度0.08mm筛余10%的粉料，即制成贝利特-石膏胶凝材料。检测此胶凝材料标准稠度用水量22%，初凝时间43分钟、终凝时间54分钟，3天抗折强度3.9MPa、抗压强度25.9MPa，7天抗折强度4.2MPa、抗压强度34.1MPa，28天抗折强度5.6MPa、抗压强度45.6MPa，自由膨胀率0.1%。

实施例4

（1）污水处理厂脱水污泥含水率83%、干基固相物含量17%。脊化晶种剂用水泥粉，水泥粉用量为每吨污泥用35Kg，促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D3型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量比的50%,即每吨污泥用17.5Kg。

将污泥泵入脊化罐中，在连续搅拌下将水泥与促进剂粉料加入污泥中，以120转／分钟连续搅拌污泥混合物3小时进行脊粒晶种化，将脊粒晶种化处理的污泥混合物泵入厢式压滤机压滤脱水分离，滤液为清水，检测滤渣含水率32.1%，直接用于生料配料；

废石膏选用新鲜的散状磷石膏备料；

废石渣选用干法乙炔电石渣替代；

校正料选用矾土；

燃煤选用无烟煤，用锤击或破碎机破碎至粒径＜3mm备料；

（2）将上述改性污泥滤渣、废石膏、电石渣及校正料为原料进行两级生料配料与均质；

配比为：污泥渣30：磷石膏40：电石渣30：校正料0：燃煤粉6；

上述生料原料可不经第一级配料粉磨，按上述配料配比，直接经第二级生料配料后，用轮辗混合机进行辗压混合均质为半干硬性黑生料，经挤出成型为φ12mm料棒；

（3）将黑生料棒送入立式窑内，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃烧供热，于1300℃~1400℃将物料快速煅烧为熟料；

（4）将上述熟料用水泥磨直接粉磨制成细度0.08mm筛余7%的粉料，即制成贝利特-石膏胶凝材料。

检测此胶凝材料标准稠度用水量21.7%，初凝时间40分钟、终凝时间51分钟，3天抗折强度4.6MPa、抗压强度34.7MPa，7天抗折强度5.3MPa、抗压强度40.2MPa，28天抗折强度6.4MPa、抗压强度49.4MPa，自由膨胀率0.1%。

实施例5

（1）污水处理厂原生污泥含水率98.6%、干基固相物含量1.4%。脊化晶种剂用水泥粉，水泥粉用量为每吨污泥用7Kg；促进剂选用长沙紫宸科技开发有限公司开发的ZC-D1型粉剂活化改性促进剂，用量为脊化晶种剂质量比的50%,即每吨污泥用3.5Kg。

将污泥泵入脊化罐中，在连续搅拌下将水泥与促进剂粉料加入污泥中，以120转／分钟连续搅拌污泥混合物2小时进行脊粒晶种化，污泥混合物泵入厢式压滤机压滤脱水分离，滤液为清水，检测滤渣含水率28.9%。

废石膏选用新鲜的散状磷石膏备料；

废石渣选用开釆石灰石砂石矿山的废弃石渣，粒径＜5mm；

校正料选用矾土；

燃煤选用无烟煤破碎至＜30mm备料；

（2）将上述改性污泥滤渣、废石膏、废石渣及校正料为原料进行两级生料配料与均质；燃煤配入生料中制成黑生料；

生料配料总配比为：改性污泥渣30%、废石膏30%、废石渣30%、校正料10%；燃煤为生料总量的7%；

第一级生料配料按废石渣30：矾土10：燃煤7进行配料，用生料磨粉磨制成粉料，粉料细度控制0.08mm筛余16%；第二级生料配料按粉料47：改性污泥渣30：散状磷石膏30进行配料，然后，用轮辗混合机进行辗压混合均质为半干硬性黑生料，经挤出成型为φ20mm料棒；

（3）将上述黑生料棒，送入立式窑内，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃烧供热，于1300℃~1400℃将物料快速煅烧为熟料；

（4）将上述熟料用水泥磨直接粉磨制成细度0.08mm筛余5%的粉料，即制成贝利特-石膏胶凝材料。

检测此胶凝材料标准稠度用水量22.6%，初凝时间39分钟、终凝时间51分钟，3天抗折强度4.3MPa、抗压强度28.7MPa，7天抗折强度4.7MPa、抗压强度40.9MPa，28天抗折强度5.8MPa、抗压强度50.7MPa，自由膨胀率0.1%。

Claims

1.一种用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将高含水污泥脊粒晶种化为改性污泥渣：

将高含水污泥泵入脊化罐中，在连续搅拌下将亲水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶种剂与具有活化激发及界面效应影响的促进剂加入污泥中，以10～300转／分钟的转速连续搅拌0.6～6.0小时进行脊粒晶种化，再过滤进行固液分离，得改性污泥渣和滤液；

（2）将步骤（1）所得改性污泥渣与废石膏、废石渣及校正料，按质量百分配比为改性污泥渣15~50%、废石膏15~50%、废石渣20~50%、校正料0~15%的比例进行两级生料配料与均质，配料过程中，加入相当于生料总质量3-18%的燃煤，均质后成型为3~30mm的颗粒或料棒，得黑生料成形料；

（3）将步骤（2）所得黑生料成型料，送入立式窑内，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃烧供热，于1250℃~1400℃，将黑生料成型料煅烧为熟料；并利用暗火操作方法的湿料层进行烟气脱硫固硫；

2.如权利要求1所述用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述亲水性的低水合能力且可水化硬化的脊化晶种剂为水泥粉或熟料粉。

3.如权利要求1或2所述用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，步骤（1）中，将所得改性污泥渣直接用于或自然风干后用于步骤（2）配料；所述滤液作工业循环用水或返回污水处理厂。

4.如权利要求1所述的用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述步骤（2）配料与均质的步骤包括：

1）将改性污泥渣、废石膏、废石渣和校正料及燃煤直接配料，用生料磨制成黑生料粉，细度控制0.08mm筛余10~50%；

2）将所述黑生料粉用成球盘喷适量水成型为3~30mm料球。

5.如权利要求1所述的用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述步骤（2）配料与均质的步骤包括：

1）将改性污泥渣、废石粉或电石渣、粉状校正料及燃煤进行配料；

2）用轮辗混合机进行辗压混合均质为塑性或半干硬性混合料，打散或成型为3~30mm颗粒料。

6.如权利要求1所述的用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述步骤（2）配料与均质的步骤包括：

1）将块粒状废石渣、校正料、废石膏及燃煤进行配料，用生料磨制成干料粉；细度控制0.08mm筛余10~50%；

2）将步骤1）获得的干料粉与改性污泥渣、散状石膏、粉状或湿态校正料进行配料；

7.如权利要求1或2所述用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述废石膏为磷石膏、脱硫石膏、氟石膏、石膏矿山废料、废石膏模具中的至少一种。

8.如权利要求1或2所述用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述废石渣为开采石灰石矿山的含泥石屑、或烧石灰废弃物石灰渣，或废弃的石灰石骨料混凝土。

9.如权利要求1或2所述用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，所述校正料为矾土或高铝粘土或高铝废渣；所述废石渣用石灰石或电石渣部分或全部替代。

10.一种用立式窑煅烧污泥、废石膏生产贝利特-石膏材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将外送来的改性污泥渣或堆存固化的陈化污泥与废石膏、废石渣及校正料，按质量百分配比为改性污泥渣15~50%、废石膏15~50%、废石渣20~50%、校正料0~15%的比例进行生料配料，并加入相当于生料总质量3-18%的燃煤，进行配料均质，成型，得黑生料成型料；

（2）将步骤（1）所得黑生料成型料，送入立式窑内，以污泥中的可燃物和所加燃煤的燃烧供热，于1250℃~1400℃，将黑生料成型料煅烧为熟料；并利用暗火操作方法的湿料层进行烟气脱硫固硫；

（3）将步骤（2）所得熟料配入0~100%掺合材，或配入0~40%硬石膏和0~60%掺合材，一起粉磨制成细度0.08mm筛余＜20%的粉料，或分别粉磨再混合均匀，制成细度0.08mm筛余＜20%的粉料，即成。