CN105130220A

CN105130220A - 用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法

Info

Publication number: CN105130220A
Application number: CN201510399419.3A
Authority: CN
Inventors: 尹无忌; 尹小林
Original assignee: Hunan Xiaoyinwuyi Environmental Energy Technology Development Co Ltd
Current assignee: Hunan Xiaoyinwuyi Environmental Energy Technology Development Co Ltd
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2015-12-09
Anticipated expiration: 2035-07-09
Also published as: CN105130220B

Abstract

用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，将废弃混凝土破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料，污泥采用脊粒晶种化方法处理为脊粒晶种化污泥，陈化结块的污泥破碎至粒径≤40mm，以粒径10～40mm粗颗粒料废弃混凝土、污泥、校正料、蚀变剂为原料，用干法旋窑生产线工艺装备制备生态熟料，以粒径＜10mm细颗粒料废弃混凝土为原料，用干法旋窑生产线工艺装备制备活性渣粉和活性砂，制备的生态熟料和活性渣粉用干法旋窑生产线工艺装备制生态水泥。本发明可充分利用最普及最大量的石灰岩粗骨料废弃混凝土及污泥等废弃物，生产生态水泥及活性砂，利于保护社会生态环境及自然环境。

Description

用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法

技术领域

本发明涉及一种用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法。

背景技术

当前，我国废弃混凝土日均产量已逾百万吨，且以每年8％的速度增长，预计2020年将达到6.5～7.0亿吨。这些废弃混凝土如果不能得到良好的再利用，不仅破坏生态环境，而且也是资源的巨大浪费，同时还将进一步加剧建材行业的生产负担。我国水泥产量居世界首位，2014年水泥产能近28亿吨；与此同时，水泥生产所需的石灰石、黏土等原材料却面临资源匮乏的局面。利用废弃混凝土制备再生水泥，通过水泥—混凝土材料的闭路循环，一方面可以直接减少整个混凝土生产系统的废弃物，实现废弃混凝土的高附加值再生利用；另一方面，能够有效缓解水泥工业的生产压力，减少对不可再生资源的消耗。

近年来，废弃混凝土资源化利用国内外相关研究多集中于再生骨料，且以多级破碎、振动分选方式为主，但是，受废弃混凝土成分复杂性以及骨料与硬化砂浆分离技术的限制，我国现阶段再生骨料生产成本较高而产品性能有限，骨料破碎过程中产生裂缝损伤，且骨粒表面粘附有大量疏松的水泥石矿物，导致骨料强度、弹性模量下降，吸水量上升，界面结构脆弱，直接影响其应用。此外，再生骨料技术主要利用的是废弃混凝土中的粗骨料，而成本更高的砂浆、尤其是水泥石部分没有被有效的利用。

在以废弃混凝土为原料煅烧水泥方面，目前研究的技术途径主要有二种。

一是，从废弃混凝土中分离出粗骨料，利用废弃混凝土中的粗骨料取代部分天然石灰石作为水泥钙质原料。申请号为201110307407.5的中国专利申请“用废弃混凝土制备水泥熟料的方法”及2012年4月《土木建筑与环境工程》第34卷第2期“废弃混凝土再生水泥熟料的配制与性能”介绍了重庆大学万朝均等在实验室将废弃混凝土多次破碎、分离，去掉含砂较多的水泥石（＜5mm颗粒物），获得以石灰石为主的颗粒(粒径5～20mm)，取代天然石灰石煅烧熟料。武汉理工大学万惠文等同样以实验室条件利用废弃混凝土代替部分石灰石原料配料烧制水泥，实验室配料中石灰石取代率为60％时可煅烧出熟料。

二是，利用废弃混凝土破碎后分离出的水泥石微粉、含砂硬化水泥石或者砂浆部分作为水泥生料组分。

废弃混凝土经破碎、分选制备再生骨料过程中产生的细小微粒，主要成分为水泥石。有研究者将废弃混凝土破碎，经低温热处理、多次磨碎、分次筛分后的微粉（去掉石英砂后的水泥石微粉）煅烧水泥。捷克研究人员用回收的混凝土微粉（水泥石微粉）作为波特兰水泥生料组分，掺人富钙石灰石、铁质校正原料以及CaF₂，于实验室在1430℃煅烧熟料。申请号为201210492158.6的中国专利申请“废弃混凝土微粉活化方法”介绍了浙江大学孙家瑛等用废弃混凝土微粉（水泥石微粉）与粉状硅酸钠混合后加热（250℃～350℃）1-2小时，冷却后再加脱硫石膏和熟石灰、硫铝酸盐、硅酸盐水泥熟料、三乙醇胺外加剂一起粉磨至大于450m²/kg的粉料。

经破碎的废弃混凝土中，水泥石与砂紧密黏接、不易分离，有研究者利用这种含砂的硬化水泥石、或直接利用废砂浆为原料煅烧水泥。如山东大学陶珍东等采用热处理或者三乙醇胺(TEA)处理，并结合机械粉碎，将废弃混凝土中的基质胶凝组分（即纯粹的水泥石组分）分离出来作为水泥原料，于实验室条件下掺量20％时，熟料强度与常规生料煅烧的熟料相差不大。同济大学王培铭等利用废弃混凝土中分离出的废砂浆为部分粘土替代原料，于实验室分别按照高C₃S、高C₂S和普通硅酸盐水泥3种典型配料煅烧熟料。

但是，国内外现有的实验显示，以分离后的含砂废弃混凝土胶凝组分为原料煅烧水泥熟料，存在一个关键性的技术难题-结晶态SiO₂的活化。砂的主要矿物成分为石英，在水泥煅烧时不易解聚出[Si0₄]^4-(反应活性体)与CaO结合形成C₂S，进而影响生料易烧性；另外，由于硬度大、难磨，砂中SiO₂晶体的颗粒较粗，对熟料中硅酸盐矿物(C₂S、C₃S)的组成和晶型晶貌有不利影响。万惠文等的研究表明：随着分离后的废弃混凝土取代石灰石比例的上升，熟料中f-CaO含量增加、熟料质量下降；陶珍东等的研究配制的生料易烧性较差，且随着掺量增加，生料易烧性更差，熟料强度降低；王晓波利用以分离的废弃混凝土和废砖为主的建筑垃圾为原料煅烧熟料，随废弃混凝土建筑垃圾掺量增加，熟料抗压强度呈下降趋势。

目前，利用废弃混凝土制备水泥的方法需要对原料进行多级破碎、筛分，将组分分离，不仅使废弃混凝土材料利用率偏低，而且增加产品的生产成本和能耗。而废弃混凝土中含有石灰石(粗骨料)和硅质原料(砂)，硬化水泥石高温下脱水形成的氧化物成分与水泥生料基本相同，理论上完全可以利用废弃混凝土中所有组分作为原料制备再生水泥。这种方式突出的优点是：废弃混凝土无需分离处理，可以降低再生水泥成本，实现废弃混凝土的完全资源化利用；对原料加工要求精度低，适于大批量生产；废弃混凝土中的硬化水泥石、未水化水泥颗粒以及杂质离子可以促进熟料烧成，降低烧成能耗。但是，当前尚没有方法可以解决废弃混凝土原料显著区别于普通水泥生料的特点，即国内外至今尚没有可行的方法可解决-存在硬化水泥石和由砂提供结晶度高的SiO₂作为硅质原料，及解决结晶态SiO₂的反应活性，以降低熟料烧成能耗、提高熟料质量的技术问题。

另一方面，随着城市化的进程演化，城市的污水处理率逐年提高，城市污泥量亦急骤增加。当前，我国污水排放量已超过5×10¹⁰m³∕d，按每一万m³污水5吨含水率80%的湿泥估算，若污水全部处理，日产污泥量超过250万吨，年产污泥量超过9亿吨。然而，由于经济和技术的原因，一方面，已建3000多座污水处理厂产生的原生污泥（含水率约99%）已超过3000万吨，且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，另一方面，污泥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，污泥的主要处理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。因倾倒、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，而处理过程中实现污泥的资源化又成为了探索污泥彻底根治的最有效途径之一。污泥中含有水泥生产所需的硅、铝、铁、钙化学元素及磷、硫、碱、重金属元素等，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。对国内来说，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，脱水、烘干成本极高，且就污泥而言，由于其本身成分非常复杂，且污泥的胶状保水性好脱水干燥极困难，氯碱硫等有害成分亦偏高或较高，将未经改性的污泥直接替代部分燃煤或原料，既增加了企业煤耗、电耗，也提高了企业运行成本，甚至影响生产中窑况运行，乃至影响水泥性能，所以，既便当前各地政府财政补贴企业每处理一吨污泥200元左右或更高补贴，仍鲜有水泥企业真正愿意处理污泥。

现实问题是，尽管都了解废弃混凝土及污泥含有水泥熟料生产所需的硅、铝、铁、钙等化学成份，都认为可以作为水泥熟料生产的原料，但至今，在有效利用废弃混凝土生产水泥熟料方面仍然没有切实可行的方法，在综合利用废弃混凝土和污泥生产熟料方面尚未见有任何实践或理论分析报道，更未见任何具体的可综合利用废弃混凝土和污泥生产熟料的方法。

今天，我国水泥工业迫切需要从资源耗费型转向资源节约型，从数量扩张型转向更多依靠发展循环经济和技术进步来获取水泥工业的经济增长。其中，废渣资源化利用将是水泥工业发展的主流趋势之一。迫切需要一种可将废弃混凝土处理问题及污泥处置问题与绿色水泥生产相结合，通过对废弃混凝土、污泥的资源化利用，既可利于环境，又能够极大地缓解水泥生产原料资源紧张局面的全新的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，该方法可简单地利用干法旋窑生产线工艺装备，经济环保。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，将废弃混凝土破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料，含水污泥采用脊粒晶种化方法处理为脊粒晶种化污泥，陈化结块的污泥破碎至粒径≤40mm，以粒径10～40mm粗颗粒料废弃混凝土、污泥、校正料、蚀变剂为原料，用干法旋窑生产线工艺装备制备生态熟料，以粒径＜10mm细颗粒料废弃混凝土为原料，用干法旋窑生产线工艺装备制备活性渣粉和活性砂，制备的生态熟料和活性渣粉用干法旋窑生产线工艺装备制生态水泥。

进一步，所述的用干法旋窑生产线工艺装备制备生态熟料，主要包括以下步骤：

（1）配料：按质量比为粗颗粒料废弃混凝土68～85%:污泥12～25%:校正料0～7%:蚀变剂0.5～2.5%的比例实行微机配料，各物料比例合计为100%；

（2）制粉：以生料立磨系统将微机配料的废弃物混合料粉磨至80μm筛余≤20%的废弃物粉状生料；

（3）制备生态熟料：将废弃物粉状生料送入干法旋窑系统，于回转窑内1400±50℃煅烧15～40分钟，制成生态硅酸盐熟料（简称“生态熟料”）。

进一步，所述的用干法旋窑生产线工艺装备制备活性渣粉和活性砂，包括以下步骤：

（1）细颗粒料废弃混凝土的焙烧：将粒径＜10mm细颗粒料废弃混凝土送入回转窑内，于1000～1300℃焙烧处理10～50分钟，经篦冷机冷却；

（2）解理性粉磨：冷却后的细颗粒料废弃混凝土送入球磨机内，加占入磨物料质量0.03～0.30%的醇胺复合型解理性活化助磨剂进行解理性粉磨，得含活性砂的混合粉料；

（3）分离活性渣粉和活性砂：将含活性砂的混合粉料连续送入分选系统，经选粉机分选和颗粒料洁净化分离处理，所得细粉即为活性渣粉，所得颗粒料即为具有表面活性的活性砂。

进一步，制备的生态熟料和活性渣粉用干法旋窑生产线工艺装备制生态水泥，具体工艺是：

将生态熟料先经常规配料粉磨制成生态熟料粉或复合粉，然后，生态熟料粉或复合粉和活性渣粉连续配料、均化，即成为生态水泥；

或将生态熟料、活性渣粉、石膏、掺合料一起配料，混合粉磨制成生态水泥。

进一步，所述的废弃混凝土指工程拆解或废弃的粗骨料为石灰岩（碳酸钙）、细骨料为石英砂的普通硅酸盐水泥混凝土，或粗骨料、细骨料均为石灰岩（碳酸钙）的硅酸盐水泥混凝土。

进一步，所述的污泥为市政污水处理厂污泥或湖池河沟沉积污泥。

进一步，所述的校正料为硅、铝、铁、钙校正原料，优选工业废渣，如钢渣、磷渣、电石渣、钛石膏等中的一种或几种的混合物。

进一步，所述的蚀变剂指能在高温碱性条件下有效熔蚀活化废弃混凝土原料中的结晶SiO₂改善其易烧性、降低烧成温度和热耗、提高熟料质量的矿物，为含氟、硼等元素的矿物复合物。

进一步，含水污泥的脊粒晶种化方法指采用污泥脊粒晶种剂和促进剂，在搅拌下将粘糊状污泥转化为脊化的类砂状和纤维状污泥并脱水。

本发明的技术原理：

（1）针对建构筑物及路桥工程拆解的废弃混凝土实际上具有品种与质量为有规模的批量化、其原混凝土所用原料（粗骨料、细骨料、水泥、渣粉）种类批量化、且可定性和定量分析的特点，参照干法旋窑水泥生产原料控制基本要求进行合理控制，以确保生态熟料的质量，同时，避免采用花岗岩、玄武岩、硅质卵石、白云石及陶粒类粗骨料混凝土等非石灰岩（碳酸钙）粗骨料废弃混凝土作为生态熟料生产的主要原料；

（2）针对生料立磨粉磨物料时其混合物料必须要有适宜的塑性以形成稳定的物料垫层的特点，以脊粒晶种化污泥解决脆性的废弃混凝土物料难以形成稳定的物料垫层的问题，以易干燥的脊化污泥改善立磨工况，降低粉磨能耗；

（3）依据干法旋窑生产线装备及工艺特点，对废弃混凝土进行简单破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料两组分，并依两组分主要材料组成的构成差异，分别用于制造生态熟料的原料及活性渣粉、活性砂的原料，及对污泥的脊粒晶种化处理，以有效降低废弃物的处理利用成本；

（4）充分利用废弃混凝土中的粗骨料及适量细骨料和水泥石胶凝组分作为生态硅酸盐熟料的主要化学成份来源，并以脊粒晶种化污泥作为生态熟料烧成的晶种剂，以污泥中所含的碱、硫和磷及重金属元素作为生态熟料烧成的矿化剂，改善易烧性，降低烧成能耗，同时，充分利用污泥中的有机质能源降低生态熟料烧成煤耗，且以污泥中的碳氢有机物作为脱硝用原料以降低或取消脱硝用氨脲；

（5）以同时含氟、硼等矿物的蚀变剂在高温碱性条件下微观局域上高效熔蚀活化生成C₂S；

（6）针对细颗粒料混凝土中的水泥石矿物及惰性硅铝酸盐矿物在500～750℃可完全分解为活性氧化钙、氧化硅、氧化铁、氧化铝矿物，在900℃左右又开始化合于980～1280℃大量化合生成硅酸二钙、铝酸钙、铁铝酸钙、硫铝酸钙等矿物，而颗粒界面结构尚松疏不会致密熔结，且不会形成硅酸三钙的特点，利用回转窑内可形成1000～1300℃物料焙烧环境，焙烧高含砂量的细颗粒废弃物混凝土，以此高效活化细颗粒物料中的水泥石矿物再生为硅酸二钙及铁酸钙、铝酸钙、铁铝酸钙、硫铝酸钙矿物，同时，原位高温碱化活化硅质砂表面，形成可经研磨后具有表面活性的活性硅质砂。

本发明的有益效果：

（1）可充分利用最普及最大量的石灰岩粗骨料废弃混凝土及污泥等废弃物，生产生态水泥及活性砂，利于保护社会生态环境及自然环境；

（2）可实现水泥熟料生产对有限的自然资源石灰石、粘土、页岩等自然资源的零消耗，大幅减少燃煤消耗，利于促进水泥工业企业生产的“四零一负”的落实，完全性实现资源循环利用和绿色生态水泥生产，并可缓解工程建设对天然优质砂资源的需求和环境的破坏，且能为高性能混凝土工程提供具有表面活性的优质活性砂骨料；

（3）便于利用现有干法旋窑生产线装备及技术，利于化解水泥产能过剩，利于水泥企业向绿色环保型产业转型。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步说明。

实施例1

在某Φ3.5×46m干法旋窑生产线企业试验制生态水泥和活性砂。

废弃混凝土取自高速公路维修拆解弃置的废弃混凝土，检测废弃混凝土材料构成组分为石灰石质粗骨料、硅质砂骨料和普通水泥。将废弃混凝土破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料，其中细颗粒料废弃混凝土质量占比37.8%，粗颗粒料废弃混凝土质量占比62.2%。粗颗粒料废弃混凝土用于烧制生态熟料，细颗粒料废弃混凝土用于生产活性渣粉和活性砂。

污泥取自市政污水处理厂污泥，含水率81.7%。将含水污泥采用脊粒晶种化方法脊化处理，即将含水污泥置入搅拌罐中在连续搅拌下加入含水污泥质量3.5%的42.5级水泥（晶种剂）和含水污泥质量2.5%的脊化促进剂（ZC-D1型，长沙紫宸科技开发有限公司提供）脊化为砂粒状和纤维状混合物，然后脱水分离出脊粒晶种化污泥，分离后的清水入厂内循环水池。

校正料选用经磁选除铁的散粒料钢渣和化工厂弃置干化的钛石膏，钛石膏破碎至粒径≤40mm。

蚀变剂选用长沙紫宸科技开发有限公司提供的ZC-S2型助烧蚀变剂，主要成份为黄磷厂副产的氟硅酸盐和硼泥废渣等的粉状复合物。

以此干法旋窑生产线装备按如下步骤利用粗颗粒料废弃混凝土和污泥制造生态熟料：

（1）配料：按质量比为粗颗粒料废弃混凝土69.5%:脊化污泥25%:校正料5%（钢渣3%+钛石膏2%）:蚀变剂0.5%的比例实行微机配料；

（2）制粉：微机配料的废弃物混合料连续送入生料立磨系统，粉磨制成80μm筛余13%的废弃物粉状生料，送入均化库；

（3）生态熟料制备：将均化库的废弃物粉状生料送入水泥窑预热器系统，入回转窑内经1400±50℃煅烧30分钟，制成为生态硅酸盐熟料（简称“生态熟料”）。

连续3天的生态熟料生产试验显示：生料立磨系统工况正常；水泥窑系统工况正常；在线检测废气排放达标；生态熟料外观正常，生态熟料中游离氧化钙正常波动在1.2～2.9%，平均1.8%，生态熟料安定性合格；水泥窑系统产量同比提高7.3%；吨熟料煤耗较原来正常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低9.8%；生态熟料物检指标平均值为：游离氧化钙1.8%，标准稠度需水量21.7%，初凝时间2h03分、终凝时间3h07分，3天抗压强度31.6MPa、抗折强度5.1MPa，28天抗压强度61.5MPa、抗折强度9.3MPa，安定性合格。其3天与28天抗压强度较其原来正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别提高0.3MPa和2.7MPa，总体说来，以废弃物生产的生态熟料各项物检指标与其正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。

以此干法旋窑生产线装备处理细颗粒料废弃混凝土生产活性渣粉和活性砂，包括以下步骤：

（1）细颗粒料废弃混凝土焙烧：将粒径＜10mm细颗粒废弃混凝土送入回转窑内，于1200±50℃煅烧处理20分钟，经篦冷机冷却；

（2）解理性粉磨：冷却后的细颗粒料废弃混凝土料送入球磨机内，加占入磨物料质量0.1%的醇胺复合型解理性活化助磨剂（长沙紫宸科技开发有限公司提供），在活化助磨剂作用下，经球磨机内小球锻反复研磨为含活性砂料的混合粉料；

（3）分离活性渣粉和活性砂：将含活性砂料的混合粉料送入分选系统，经选粉机分选和颗粒料洁净化分离处理，所得细粉(80μm筛余5%)即为活性渣粉，所得颗粒料即为具有表面活性的活性砂。

所得的活性砂在再生过程中消除了因废弃混凝土的强力破碎所产生的微裂缝损伤，且砂骨料表面经大量球锻磨削去除了尖锐棱角和全部的疏松组织，同时，砂骨料表面被高温碱化活化而成为具有表面活性的优质活性砂骨料。经送检反馈质量与优质天然石英砂的强度、弹性模量相当。活性砂料的活性系数或界面活性系数因无标准未做检测。供民用建筑用户反映很好用，用于砂浆或水泥混凝土易起浆。制成的砂浆及混凝土块养护一个月破碎检测，活性砂料表面与水泥石矿物给合致密、砂与水泥石界面为无缺陷高强度过渡型结构，未见普通砂料与水泥石矿物之间的界面结合缺陷。

所得活性渣粉经水泥厂化验室检测强度达到32.5级水泥标准。

以此干法旋窑生产线工艺装备制备生态水泥，水泥厂化验室根据自己生产安排将所得生态熟料和活化渣粉、石膏（废模具石膏）、掺材（煤渣）配料，一起粉磨，生产32.5级和42.5级生态水泥作为普通水泥直接供应客户，其中32.5级生态水泥供应民用建筑，42.5级生态水泥供商品混凝土搅拌站。用户反馈正常，施工性较原来的普通水泥好。

实施例2

在某Φ3×42m干法旋窑生产线企业试验制生态水泥和活性砂。

废弃混凝土取自小区拆建和公路维修弃置于山地的废弃混凝土，含有约15%的建筑垃圾难以剔除，检测其中废弃混凝土材料构成组分主要为石灰石质粗骨料、硅质砂骨料和普通水泥，部分废弃混凝土的细骨料为石灰石质碎石砂，建筑垃圾主要为烧制粘土砖和煤渣水泥砖。将废弃混凝土（含建筑垃圾）破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料，其中细颗粒料废弃混凝土质量占比29.9%，粗颗粒料废弃混凝土质量占比70.1%。粗颗粒料废弃混凝土用于烧制生态熟料，细颗粒料废弃混凝土用于生产活性渣粉和活性砂。

污泥取自市政污水处理厂露天堆存结块的陈化污泥，陈化污泥破碎至粒径≤40mm。

以此干法旋窑生产线工艺装备按如下步骤利用粗颗粒料废弃混凝土和污泥制造生态熟料：

（1）配料：按质量比为粗颗粒废弃混凝土74.5%:污泥25%:蚀变剂0.5%的比例实行微机配料；

（2）制粉：将微机配料的废弃物混合料连续送入生料立磨系统，粉磨制成8μm筛余14%的废弃物粉状生料，送入均化库；

（3）生态熟料制备：将均化库的废弃物粉状生料送入水泥窑预热器系统，入回转窑内经1400±50℃煅烧35分钟，制成生态熟料。

连续7天的生态熟料生产试验显示：生料立磨系统工况正常；水泥窑系统工况正常；在线检测废气排放达标；生态熟料外观正常，生态熟料中游离氧化钙正常波动在1.4～3.8%，平均2.1%，生态熟料安定性合格；水泥窑系统产量同比提高9.1%；吨熟料煤耗较原来正常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低9.8%；生态熟料物检指标平均值为：游离氧化钙2.1%，标准稠度需水量22.3%，初凝时间2h12分、终凝时间3h09分，3天抗压强度28.6MPa、抗折强度4.8MPa，28天抗压强度55.7MPa、抗折强度8.5MPa，安定性合格。其3天与28天抗压强度较其原来正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别降低0.3MPa和1.3MPa，总体说来，以废弃物生产的生态熟料各项物检指标与其正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。

（1）细颗粒料废弃混凝土焙烧：将粒径＜10mm细颗粒废弃混凝土送入回转窑内，于1100±50℃煅烧处理25分钟，经篦冷机冷却；

（2）解理性粉磨：冷却后的细颗粒废弃混凝土料送入球磨机内，加占入磨物料质量0.1%的醇胺复合型解理性活化助磨剂（长沙紫宸科技开发有限公司提供），在活化助磨剂作用下，经球磨机内小球锻反复研磨为含活性砂料的混合粉料；

（3）分离活性渣粉和活性砂料：将含活性砂料的混合粉料送入分选系统，经选粉机分选和颗粒料洁净化分离处理，所得细粉(80μm筛余12%)即为活化渣粉，所得颗粒料即为具有表面活性的活性砂。

所得的活性砂料经送检反馈质量与优质天然石英砂的强度、弹性模量相当，活性砂料的活性系数或界面活性系数因无标准未做检测。供民用建筑用户反映很好用，用于砂浆或水泥混凝土易起浆。制成的砂浆及混凝土块养护二个月破碎检测，活性砂料表面与水泥石矿物给合致密、砂与水泥石界面为无缺陷高强度过渡型结构，未见普通砂料与水泥石矿物之间的界面结合缺陷。

所得活性渣粉经水泥厂化验室检测强度达到27.5级水泥标准。

以此干法旋窑生产线工艺设备制生态水泥，水泥厂化验室根据自己生产安排将所得生态熟料和石膏（脱硫石膏）、掺材（煤渣）配料，一起粉磨制成32.5级生态水泥，并以普通水泥名义直接供应客户用于民用建筑和修路。用户反馈正常，施工性较原来的普通水泥好。

实施例3

在某Φ4×64m干法旋窑生产线企业试验制生态水泥和活性砂。

废弃混凝土取自高速公路维修拆解弃置的废弃混凝土，检测废弃混凝土材料构成组分为石灰石质粗骨料、硅质砂骨料和普通水泥。将废弃混凝土破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料，其中细颗料废弃混凝土质量占比36.9%，粗颗料废弃混凝土质量占比63.1%。粗颗粒废弃混凝土用于烧制生态熟料，细颗粒废弃混凝土用于生产活性渣粉和活性砂料。

污泥取自市政污水处理厂污泥，含水率80.3%。将含水污泥采用脊粒晶种化方法脊化处理，即将含水污泥置入搅拌罐中在连续搅拌下加入含水污泥质量4%的熟料粉（晶种剂）和含水污泥质量2%的脊化促进剂（ZC-D1型，长沙紫宸科技开发有限公司提供）脊化为砂粒状和纤维状混合物，然后脱水分离出脊粒晶种化污泥，分离后的清水入厂内循环水池。

校正料选用经磁选除铁的散粒状钢渣和散粒状磷石膏。

（1）配料：按质量比为粗颗粒废弃混凝土82%:污泥12%:校正料5%（钢渣3.5%+磷石膏1.5%）:蚀变剂1%的比例实行微机配料；

（2）制粉：微机配料的废弃物混合料连续送入生料立磨系统，粉磨制成80μm筛余16%的废弃物粉状生料，送入均化库；

（3）生态熟料制备：将均化库的废弃物粉状生料送入水泥窑预热器系统，入回转窑内经1400±50℃煅烧30分钟，制成生态熟料。

连续3天的生态熟料生产试验显示：生料立磨系统工况正常；水泥窑系统工况正常；在线检测废气排放达标；生态熟料外观正常，生态熟料中游离氧化钙正常波动在1.2～3.9%，平均1.8%，生态熟料安定性合格；水泥窑系统产量同比提高8.1%；吨熟料煤耗较原来正常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低11.3%；生态熟料物检指标平均值为：游离氧化钙1.8%，标准稠度需水量22.1%，初凝时间2h09分、终凝时间3h13分，3天抗压强度30.8MPa、抗折强度5.1MPa，28天抗压强度58.5MPa、抗折强度9.1MPa，安定性合格。其3天与28天抗压强度较其原来正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别提高0.2MPa和1.3MPa，总体说来，以废弃物生产的生态熟料各项物检指标与其正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。

以此干法旋窑生产线装备处理细颗粒料废弃混凝土生产活性渣粉和活性砂料，包括以下步骤：

（1）细颗粒料废弃混凝土焙烧：将粒径＜10mm细颗粒废弃混凝土送入回转窑内，于1200±50℃焙烧处理20分钟，经篦冷机冷却；

（3）分离活性渣粉和活性砂料：将含活性砂料的混合粉料送入分选系统，经选粉机分选和颗粒料洁净化分离处理，所得细粉(80μm筛余4%)即为活化渣粉，所得颗粒料即为具有表面活性的活性砂。

所得的活性砂料经送检反馈质量与优质天然石英砂的强度、弹性模量相当，活性砂料的活性系数或界面活性系数因无标准未做检测。供民用建筑用户反映很好用，用于砂浆或水泥混凝土易起浆。制成的砂浆及混凝土块养护一个月破碎检测，活性砂料表面与水泥石矿物给合致密、砂与水泥石界面为无缺陷高强度过渡型结构，未见普通砂料与水泥石矿物之间的界面结合缺陷。

所得活性渣粉经水泥厂化验室检测强度达到27.5级水泥标准。

以此干法旋窑生产线工艺装备制生态水泥，水泥厂化验室根据自己生产安排按传统工艺先将所得生态熟料80%和5%的脱硫石膏、15%的矿渣配料粉磨制成生态熟料粉，然后，将此熟料粉和活化渣粉复配生产32.5级和42.5级生态水泥，并以生态水泥作为普通水泥直接供应客户，其中32.5级生态水泥供应民用建筑，42.5级生态水泥供商品混凝土搅拌站，用户反馈正常，施工性较原来的普通水泥好。

实施例4

在某Φ4.3×65m干法旋窑生产线企业试验制生态水泥和活性砂。

废弃混凝土取自高速公路维修拆解弃置的废弃混凝土，检测废弃混凝土材料构成组分为石灰石质粗骨料、硅质砂骨料和普通水泥。将废弃混凝土破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料，其中细颗料废弃混凝土质量占比33.6%，粗颗料废弃混凝土质量占比66.4%。粗颗粒废弃混凝土用于烧制生态熟料，细颗粒废弃混凝土用于生产活性渣粉和活性砂料。

污泥取自市政污水处理厂污泥，含水率79.1%。将含水污泥采用脊粒晶种化方法脊化处理，即将含水污泥置入搅拌罐中在连续搅拌下加入含水污泥质量3.8%的熟料粉（晶种剂）和含水污泥质量3%的脊化促进剂（ZC-D1型，长沙紫宸科技开发有限公司提供）脊化为砂粒状和纤维状混合物，然后脱水分离出脊粒晶种化污泥，分离后的清水入厂内循环水池。

校正料选用散粒状磷石膏。

蚀变剂选用长沙紫宸科技开发有限公司提供的ZC-S3型助烧蚀变剂，主要成份为黄磷厂副产的氟硅酸盐和硼泥废渣等的粉状复合物。

（1）配料：按质量比为粗颗粒废弃混凝土72.5%:污泥20%:校正料（磷石膏）5.5%:蚀变剂2%的比例实行微机配料；

（2）制粉：微机配料的废弃物混合料连续送入生料立磨系统，粉磨制成80μm筛余15%的废弃物粉状生料，送入均化库；

（3）生态熟料制备：将均化库的废弃物粉状生料粉送入水泥窑预热器系统，入回转窑内经1400±50℃煅烧30分钟，制成生态熟料。

连续71小时的生态熟料生产试验显示：生料立磨系统工况正常；水泥窑系统工况正常；在线检测废气排放达标；生态熟料外观正常，生态熟料中游离氧化钙正常波动在1.3～3.1%，平均1.7%，生态熟料安定性合格；水泥窑系统产量同比提高6.7%；吨熟料煤耗较原来正常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低13.3%；生态熟料物检指标平均值为：游离氧化钙1.7%，标准稠度需水量21.3%，初凝时间2h13分、终凝时间3h14分，3天抗压强度26.3MPa、抗折强度5.0MPa，28天抗压强度56.2MPa、抗折强度8.6MPa，安定性合格。其3天与28天抗压强度较其原来正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别下降0.32MPa和0.51MPa，总体说来，以废弃物生产的生态熟料各项物检指标与其正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。

（1）细颗粒料废弃混凝土焙烧：将粒径＜10mm细颗粒废弃混凝土送入回转窑内，于1200±50℃煅烧处理25分钟，经篦冷机急冷；

（3）分离活性渣粉和活性砂料：将含活性砂料的混合粉料送入分选系统，经选粉机分选和颗粒料洁净化分离处理，所得细粉(80μm筛余5%)即为活化渣粉，所得颗粒料即为具有表面活性的活性砂。

所得的活性砂料经送检反馈质量与优质天然石英砂的强度、弹性模量相当。活性砂料的活性系数或界面活性系数因无标准未做检测。供民用建筑用户反映很好用，用于砂浆或水泥混凝土易起浆。制成的砂浆及混凝土块养护3个月破碎检测，活性砂料表面与水泥石矿物给合致密、砂与水泥石界面为无缺陷高强度过渡型结构，未见普通砂料与水泥石矿物之间的界面结合缺陷。

所得活性渣粉经水泥厂化验室检测强度达到32.5级水泥标准。

以此干法旋窑生产线工艺装备制生态水泥，水泥厂化验室根据自己生产安排将所得生态熟料和脱硫石膏配料、一起粉磨磨制熟料粉，在出磨熟料粉料中同时连续加粉煤灰和活化渣粉（粉煤灰和活化渣粉按1:1，外加粉料量按出磨粉料量100份加粉煤灰和活化渣粉量80份比例），加有外加粉料的混合粉料入选粉机选粉，生产32.5级生态水泥，并以普通水泥名义直接供应客户，用于建筑工地。用户反馈正常，施工性较原来的32.5级普通水泥好。

实施例5

在某Φ3.5×46m干法旋窑生产线企业试验制生态水泥和活性砂。

废弃混凝土取自公路桥梁拆解弃置的废弃混凝土，检测废弃混凝土材料构成组分为石灰石质粗骨料、硅质砂骨料和普通水泥。将废弃混凝土破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料，其中细颗料废弃混凝土质量占比40.3%，粗颗料废弃混凝土质量占比59.7%。粗颗粒废弃混凝土用于烧制生态熟料，细颗粒废弃混凝土用于生产活性渣粉和活性砂料。

污泥取自市政污水处理厂污泥，含水率82.4%。将含水污泥采用脊粒晶种化方法脊化处理，即将含水污泥置入搅拌罐中在连续搅拌下加入含水污泥质量5%的42.5级水泥（晶种剂）和含水污泥质量2%的脊化促进剂（ZC-D1型，长沙紫宸科技开发有限公司提供）脊化为砂粒状和纤维状混合物，然后脱水分离出脊粒晶种化污泥，分离后的清水入厂内循环水池。

校正料选用经磁选除铁的散粒料钢渣、散粒状磷渣和干化的钛石膏，钛石膏破碎至粒径≤40mm。

（1）配料：按质量比为粗颗粒废弃混凝土68%:污泥24%:校正料7%（钢渣3%+磷渣2+钛石膏2%）:蚀变剂1%的比例实行微机配料；

（3）生态熟料制备：将均化库的废弃物粉状生料送入水泥窑预热器系统，入回转窑内经1400±50℃煅烧40分钟，制成生态熟料。

连续72天的生态熟料生产试验显示：生料立磨系统工况正常；水泥窑系统工况正常；在线检测废气排放达标；生态熟料外观正常，生态熟料中游离氧化钙正常波动在0.8～3.2%，平均1.8%，生态熟料安定性合格；水泥窑系统产量同比提高11.6%；吨熟料煤耗较原来正常的石灰石、粘土为主的生料煅烧普通熟料同比降低18.9%；生态熟料物检指标平均值为：游离氧化钙1.8%，标准稠度需水量21.3%，初凝时间2h24分、终凝时间3h27分，3天抗压强度28.6MPa、抗折强度4.9MPa，28天抗压强度58.7MPa、抗折强度8.7MPa，安定性合格。生态熟料其3天与28天抗压强度较其原来正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料统计平均强度分别提高0.3MPa和0.4MPa。总体说来，以废弃物生产的生态熟料各项物检指标与其正常的石灰石粘土原料煅烧的普通熟料相当。

（2）解理性粉磨：冷却后的细颗粒废弃混凝土料送入球磨机内，加占入磨物料质量0.15%的醇胺复合型解理性活化助磨剂（长沙紫宸科技开发有限公司提供），在活化助磨剂作用下，经球磨机内小球锻反复研磨为含活性砂料的混合粉料；

（3）分离活性渣粉和活性砂料：将含活性砂料的混合粉料送入分选系统，经选粉机分选和颗粒料洁净化分离处理，所得细粉(80μm筛余10%)即为活化渣粉，所得颗粒料即为具有表面活性的活性砂。

所得的活性砂料经送检反馈质量与优质天然石英砂的强度、弹性模量相当。活性砂料的活性系数或界面活性系数因无标准未做检测。供民用建筑用户反映很好用，用于砂浆或水泥混凝土易起浆。制成的砂浆及混凝土块养护一个月破碎检测，活性砂料表面与水泥石矿物给合致密、砂与水泥石界面为无缺陷高强度过渡型结构，未见普通砂料与水泥石矿物之间的界面结合缺陷。

所得活性渣粉经水泥厂化验室检测强度达到27.5级水泥标准。

以此干法旋窑生产线工艺设备制生态水泥，水泥厂化验室根据自己生产安排将所得生态熟料和活化渣粉、石膏（废模具石膏）、掺材（煤渣）配料，一起粉磨，生产32.5级和42.5级生态水泥作为普通水泥直接供应客户，其中32.5级生态水泥供应民用建筑，42.5级生态水泥供商品混凝土搅拌站，用户反馈正常，施工性较原来的普通水泥好。

Claims

1.一种用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，将废弃混凝土破碎分离为粒径＜10mm细颗粒料和粒径10～40mm粗颗粒料，含水污泥采用脊粒晶种化方法处理为脊粒晶种化污泥，陈化结块的污泥破碎至粒径≤40mm，以粒径10～40mm粗颗粒料废弃混凝土、污泥、校正料、蚀变剂为原料，用干法旋窑生产线工艺装备制备生态熟料，以粒径＜10mm细颗粒料废弃混凝土为原料，用干法旋窑生产线工艺装备制备活性渣粉和活性砂，制备的生态熟料和活性渣粉用干法旋窑生产线工艺装备制生态水泥。

2.根据权利要求1所述的用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，所述的用干法旋窑生产线工艺装备制备生态熟料，主要包括以下步骤：

（3）制备生态熟料：将废弃物粉状生料送入干法旋窑系统，于回转窑内1400±50℃煅烧15～40分钟，制成生态硅酸盐熟料。

3.根据权利要求1或2所述的用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，所述的用干法旋窑生产线工艺装备制备活性渣粉和活性砂，主要包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，制备的生态熟料和活性渣粉用干法旋窑生产线工艺装备制生态水泥，具体工艺是：

5.根据权利要求1或2所述的用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，所述的废弃混凝土指工程拆解或废弃的粗骨料为石灰岩、细骨料为石英砂的普通硅酸盐水泥混凝土，或粗骨料、细骨料均为石灰岩的硅酸盐水泥混凝土。

6.根据权利要求1或2所述的用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，所述的含水污泥为市政水处理厂污泥或湖池河沟沉积污泥。

7.根据权利要求1或2所述的用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，所述的校正料为硅、铝、铁、钙校正原料。

8.根据权利要求1或2所述的用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，所述的蚀变剂指能在高温碱性条件下有效熔蚀活化废弃混凝土原料中的结晶SiO₂改善其易烧性、降低烧成温度和热耗、提高熟料质量的矿物，为含氟、硼元素的矿物复合物。

9.根据权利要求1或2所述的用废弃混凝土和污泥制生态水泥和活性砂的方法，其特征在于，含水污泥的脊粒晶种化方法指采用污泥脊粒晶种剂和促进剂，在搅拌下将粘糊状污泥转化为脊化的类砂状和纤维状污泥并脱水。