CN105347838B

CN105347838B - 一种利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法

Info

Publication number: CN105347838B
Application number: CN201510899175.5A
Authority: CN
Inventors: 孙辉跃; 舒建峰; 徐军富; 陈志峰; 严杏文
Original assignee: Zhangzhou Weishui Solid Waste Disposal Co Ltd
Current assignee: Zhangzhou micro water environmental protection technology Co., Ltd.
Priority date: 2015-12-09
Filing date: 2015-12-09
Publication date: 2018-02-16
Anticipated expiration: 2035-12-09
Also published as: CN105347838A

Abstract

本发明涉及一种利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，包括以下步骤：（1）按重量配比提供原料；（2）将电镀污泥湿磨至150~200目，将城市污泥、风化岩、淤泥、粘土或高岭土干磨至100~150目，将无烟煤干磨至100~150目，将氧化铁或赤铁矿干磨至100~150目；（3）将各种原料进行混合均匀；（4）将混合物料进行深度细化，通过造粒机挤压成陶粒生料；（5）通过双筒回转窑将陶粒生料预热、煅烧成轻质陶粒，出料、冷却后得到陶粒成品。本发明有效地利用了电镀污泥，除毒彻底、可靠、工艺简单、吃泥量大，可同时治理重金属污染物，生产成本低廉，制得的陶粒可回用于建筑行业。

Description

一种利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法

技术领域

本发明涉及电镀污泥处理领域，特别是一种使用双筒回转窑通过焚烧无害化处理电镀污泥并将其烧制成轻质陶粒的方法。

背景技术

电镀污泥是指电镀行业中废水处理后产生的含重金属污泥废弃物，被列入国家危险废物名单中的第十七类危险废物。作为电镀废水的“终态物”，虽然其量比废水要少得多，但是由于废水中的Cu、Ni、Cr、Zn、Fe等重金属都转移到污泥中，从某种意义上说，电镀污泥对环境的危害要比电镀废水严重。如果对这种危害性极大的电镀污泥不作任何处置，其对生态环境的破坏是不言而喻的，另一方面，如果对电镀污泥中品位极高的重金属物质不加以回收利意味着资源的巨大浪费。因此，对电镀重金属污泥进行无害化处置和资源化综合利用，国内外的学者们在这方面做了不少研究工作，取得了许多阶段性的成果。

按照对电镀废水处理方式的不同，可将电镀污泥分为混合污泥和单质污泥两大类：前者是将不同种类的电镀废水混合在一起进行处理而形成的污泥；后者是将不同种类的电镀废水分别处理而形成的污泥，如含铬污泥、含铜污泥、含镍污泥、含锌污泥等。但是，实际上大多数电镀小企业的废水经过处理后得到的都是混合污泥。因此，目前针对电镀污泥的处理和资源化利用也是以混合污泥为主要对象。针对电镀污泥的特点及其危害性，从环境污染防治和资源循环利用的角度考虑，主要采用以下两种处理方式，一是经过处理后，使污泥不会引起二次污染而丢弃并贮存，即无害化处置；二是使对污泥中的重金属资源进行综合回收，即资源化利用。

电镀污泥的无害化处置主要有：固化处理、填埋处理、投海处理、焚烧处理和生物处理。和其他处理方法相比，固化处理具有固化材料易得、处理效果好、成本低的优势，固化过程是利用添加剂改变废物的工程特性（例如渗透性、可压缩性和强度等）的过程。从经济、技术、废物现状来看，填埋处理是比较适合中国国情的一项危险废物无害化处置途径，但国内针对电镀污泥这一类危险废物的填埋技仍处于较低的水平。由于对大多数工业危险废只是简单的堆放或填埋，因此对环境的破坏相严重，特别是对地下水的污染问题十分突出。投海处理实际上就是一种污染物的转移，通过选择一个距离和深度适宜的处置场所，把电镀污泥倒入海洋这个大受体。由于电镀污泥本身所具有的对微生物的毒害性，生物处理目前仍处于探索阶段。焚烧处理是利用高温将污泥中的有机物彻底氧化分解，最大程度地使污泥中的某些剧毒成分毒性降低。通过焚烧热处理，可以大大减少电镀污泥的体积，降低对环境的危害。此外，焚烧的产物还有利用价值，如灰渣可用于制砖、铺路或他用，焚烧产生的热量可用于发电。因此，焚烧热处理是实现电镀污泥减量化、无害化的一种快捷、有效的技术。

发明内容

为了减少电镀污泥对环境的危害，本发明所要解决的技术问题是提供一种利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，以将电镀污泥无害化处置并烧制成轻质陶粒，回用于建筑行业。

为了解决上述问题，本发明的技术方案是：一种利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，采用的生产系统包括磅秤、球磨机、单轴搅拌机、双轴搅拌机、双辊轮碾机、对辊造粒机、双筒回转窑、回转冷却筒和分级筛选机，所述单轴搅拌机的出料口通过皮带输送机与双轴搅拌机的进料口相连接，所述双轴搅拌机的出料口通过皮带输送机与双辊轮碾机的进料口相连接，所述双辊轮碾机的出料口通过皮带输送机与对辊造粒机的进料口相连接，所述对辊造粒机的出料口通过皮带输送机与双筒回转窑的进料口相连接，所述双筒回转窑的出料口与回转冷却筒的进料口相连接，所述回转冷却筒的出料口通过皮带输送机与分级筛选机的进料口相连接；并按以下步骤进行：

（1）通过磅秤按重量配比提供以下原料：30-50%的电镀污泥，40-55%的城市污泥、风化岩、淤泥、粘土或高岭土，5-10%的无烟煤和1-5%的氧化铁或赤铁矿；其中，城市污泥、风化岩、淤泥、粘土或高岭土通过烘干将含水率控制在5~10%，无烟煤作为还原剂，氧化铁或赤铁矿作为膨胀剂；

（2）通过球磨机分别将电镀污泥湿磨至150~200目，将城市污泥、风化岩、淤泥、粘土或高岭土干磨至100~150目，将无烟煤干磨至100~150目，将氧化铁或赤铁矿干磨至100~150目；

（3）先将上述原料加入单轴搅拌机内，进行初次破碎、混匀以形成混合物料；再通过皮带输送机将混合物料送入双轴搅拌机，进行再次破碎、混匀；

（4）先通过皮带输送机将混合物料送入双辊轮碾机，以深度细化至200目以上；再通过皮带输送机将混合物料送入对辊造粒机，以挤压成陶粒生料；

（5）通过皮带输送机将陶粒生料送入双筒回转窑，陶粒生料依次在窑尾的300~500℃低温区烘干预热30~40分钟，在窑身的900~1100℃温度下焙烧30~60分钟，在窑头的1200-1300℃高温区煅烧30~50分钟，以完成氧化还原、脱水和碳酸盐分解工序，在高温和膨胀剂的作用下陶粒快速膨胀，得到轻质陶粒；

（6）轻质陶粒从双筒回转窑的出料口进入回转冷却筒内，进行自然冷却；冷却后的轻质陶粒通过皮带输送机送入分级筛选机，分级筛选机通过不同目数的筛网从小到大过滤轻质陶粒，从而分别得到不同粒径的成品陶粒，最后入库存放。

进一步的，所述生产系统还包括用于存储陶粒生料的生料储料斗，所述对辊造粒机的出料口通过皮带输送机与生料储料斗顶部的进料口相连接，所述生料储料斗底部的出料口通过皮带输送机与双筒回转窑的进料口相连接。

进一步的，所述双筒回转窑的窑尾设置有除尘房，所述除尘房内设置有对窑尾烟气进行过滤的除尘器，所述除尘器的出料口经粉尘输送机与单轴搅拌机或双轴搅拌机的进料口相连接，所述除尘器的出气口经引风机通向烟囱。

进一步的，所述除尘房内还设置有对窑尾烟气进行冷却的冷却器，所述冷却器的出气口与除尘器的进气口相连接。

进一步的，所述双筒回转窑的窑头设置有燃料进料三通管，所述燃料进料三通管的一水平端伸入窑头内，所述燃料进料三通管的另一水平端连接有鼓风机，所述燃料进料三通管的竖直端口与螺杆输送机底部的出料口相连接，所述螺杆输送机顶部的进料口与燃料储料斗底部的出料口相连接。

进一步的，所述双筒回转窑的窑尾位置比窑头高，所述双筒回转窑的倾角为3.5°。

进一步的，所述磅秤为小型地磅。

与现有治理电镀污泥的各种方法相比较，本发明具有以下有益效果：

（1）本发明采用的双筒回转窑在烧制时，温度从窑尾开始低温逐渐升高，很好地给物料营造了预热的条件，减少陶粒因温度过高而造成破裂的现象；而传统单筒回转窑在物料在进入窑体时容易因瞬间温度过高而产生破裂的现象。采用双筒回转窑烧制而成的陶粒不仅能有效去除重金属铬的危害，还能让陶粒更为美观，同时因在窑里受热均匀，更有效减少陶粒粘连的现象。

（2）本发明有效地利用了电镀产生的电镀污泥，除毒彻底、可靠、工艺简单、吃泥量大，可同时治理重金属污染物，生产成本低廉，技术可行，代价最小；不仅可以使电镀污泥无害化，还能将制得的陶粒作为路基材料、混凝土骨料、轻质砖填充料和用于水泥生产时所需的原料。针对土地资源缺乏的今天，本发明可以打破危险废物最终处置为填埋的僵局，使其作为原料使用而并非垃圾被抛弃，从而为减少环境保护过程中对土地资源的占用。

附图说明

图1为本发明实施例生产系统的结构示意图。

图2为本发明实施例生产方法的工艺流程图。

图3 为电镀污泥中Cr⁶⁺浸出含量与温度的关系曲线。

图4 为电镀污泥中总铜浸出含量与温度的关系曲线。

图5为电镀污泥中总镍浸出含量与温度的关系曲线。

图6 为电镀污泥中总锌浸出含量与温度的关系曲线。

图中标记：1-单轴搅拌机，2-双轴搅拌机，3-双辊轮碾机，4-对辊造粒机，5-双筒回转窑，6-回转冷却筒，7-分级筛选机，8-生料储料斗，9-除尘房，10-燃料进料三通管，11-鼓风机，12-螺杆输送机，13-燃料储料斗，14-粉尘输送机，15-引风机，16-烟囱。

具体实施方式

为了让本发明的上述特征和优点更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。

如图1~6所示，一种利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，采用的生产系统包括磅秤、球磨机、单轴搅拌机1、双轴搅拌机2、双辊轮碾机3、对辊造粒机4、双筒回转窑5、回转冷却筒6和分级筛选机7，所述单轴搅拌机1的出料口通过皮带输送机与双轴搅拌机2的进料口相连接，所述双轴搅拌机2的出料口通过皮带输送机与双辊轮碾机3的进料口相连接，所述双辊轮碾机3的出料口通过皮带输送机与对辊造粒机4的进料口相连接，所述对辊造粒机4的出料口通过皮带输送机与双筒回转窑5的进料口相连接，所述双筒回转窑5的出料口与回转冷却筒6的进料口相连接，所述回转冷却筒6的出料口通过皮带输送机与分级筛选机7的进料口相连接；并按以下步骤进行：

（1）通过磅秤按重量配比提供以下原料：30-50%的电镀污泥，40-55%的城市污泥、风化岩、淤泥、粘土或高岭土，5-10%的无烟煤和1-5%的氧化铁或赤铁矿；其中，城市污泥、风化岩、淤泥、粘土或高岭土通过烘干将含水率控制在5~10%，无烟煤作为还原剂以还原电镀污泥中Cu、Ni、Cr、Zn、Fe等重金属化合物，氧化铁或赤铁矿作为膨胀剂；

（3）先将上述原料加入单轴搅拌机1内，进行初次破碎、混匀以形成混合物料；再通过皮带输送机将混合物料送入双轴搅拌机2，进行再次破碎、混匀；

（4）先通过皮带输送机将混合物料送入双辊轮碾机3，以深度细化至200目以上，例如300~500目；再通过皮带输送机将混合物料送入对辊造粒机4，以挤压成陶粒生料；

（5）通过皮带输送机将陶粒生料送入双筒回转窑5，陶粒生料依次在窑尾的300~500℃低温区烘干预热30~40分钟，在窑身的900~1100℃温度下焙烧30~60分钟，在窑头的1200-1300℃高温区煅烧30~50分钟，以完成氧化还原、脱水和碳酸盐分解工序，在高温和膨胀剂的作用下陶粒快速膨胀，得到轻质陶粒；

（6）轻质陶粒从双筒回转窑5的出料口进入回转冷却筒6内，进行自然冷却；冷却后的轻质陶粒通过皮带输送机送入分级筛选机7，分级筛选机7通过不同目数的筛网从小到大过滤轻质陶粒，从而分别得到不同粒径的成品陶粒，最后入库存放。

在本发明中，所述磅秤优选小型地磅，以便于各种原料的称重和配比。所述回转冷却筒6通过自身旋转带动陶粒移动，并使陶粒与空气进行充分接触以自然冷却。所述分级筛选机7通过自身旋转带动成品陶粒移动，通过不同目数的同心筛网从小到大过滤成品陶粒，从而得到不同粒径的陶粒。另外，该生产系统还可以包括备用造粒机，以保证生产进度。

在本发明中，所述生产系统还可以包括用于存储陶粒生料的生料储料斗8，所述对辊造粒机4的出料口通过皮带输送机与生料储料斗8顶部的进料口相连接，所述生料储料斗8底部的出料口通过皮带输送机与双筒回转窑5的进料口相连接。采用生料储料斗8存储陶粒生料，使人工进生料从原来的连续操作优化成可以间接操作，从而让工人得到足够的休息时间，降低了劳动强度。

在本发明中，所述双筒回转窑5的窑尾设置有除尘房9，所述除尘房9内设置有对窑尾烟气进行过滤的除尘器，所述除尘器的出料口经粉尘输送机14与单轴搅拌机1或双轴搅拌机2的进料口相连接，所述除尘器的出气口经引风机15通向烟囱16。所述除尘房9内还可以设置有对窑尾烟气进行冷却的冷却器，所述冷却器的出气口与除尘器的进气口相连接，即对烟气先冷却再过滤。除尘收集到的飞灰和窑尾沉积的飞灰均进行回用，即与原材料混合后烧制陶粒；除尘后的废气达标排放到大气中。

在本发明中，所述双筒回转窑5的窑头设置有燃料进料三通管10，所述燃料进料三通管10的一水平端伸入窑头内，所述燃料进料三通管10的另一水平端连接有鼓风机11，所述燃料进料三通管10的竖直端口与螺杆输送机12底部的出料口相连接，所述螺杆输送机12顶部的进料口与燃料储料斗13底部的出料口相连接。其中，所述螺杆输送机12包括电机、变速箱、送料筒和螺杆，所述电机通过皮带传动机构带动变速箱的输入轴，所述变速箱的输出轴通过链条传动机构带动螺杆，所述螺杆设置于送料筒内。采用燃料储料斗13存储燃料，使人工进燃料从原来的连续操作优化成可以间接操作，从而让工人得到足够的休息时间，降低了劳动强度。

在本发明中，所述双筒回转窑5的窑尾位置比窑头高，所述双筒回转窑5的倾角为3.5°，所述双筒回转窑5的旋转速度为12-13 r/min，通过自身旋转带动陶粒移动。所述双筒回转窑5的窑身是由两节筒体组成的，各节筒体的两端下方分别设置有起支撑定位作用的托轮装置5-1，所述托轮装置5-1包括托轮架及其上的两个托轮，两个托轮对称设置于筒体的底部两侧；各节筒体的中部下方均设置有驱动装置5-2，所述驱动装置5-2包括电机、变速箱和输出齿轮，所述电机的转轴经联轴器与变速箱的输入轴相连接，所述输出齿轮安装在变速箱的输出轴上，所述输出齿轮经链条与筒体中部的外齿圈相连接。

在本发明中，无烟煤的主要作用为：①在1000~1300℃高温环境下使六价铬还原成三价铬；②起部分脱硫作用；③保持窑内还原性气氛，防止三价铬氧化，防止窑内特别是窑顶耐火材料氧化腐蚀。其主要目的为：使成品陶粒的毒性降低。

在本发明中，氧化铁或赤铁矿的主要作用为：①可作为助溶剂，降低陶粒生产时的温度；②可作为膨胀剂，在无烟煤和氧化铁的作用下，使陶粒内部产生气体而膨胀，可增加轻质陶粒的产生量，获得更轻质的陶粒。主要发生的化学反应为：2Fe₂O₃+C→4FeO+CO₂↑，2Fe₂O₃+3C→4Fe+3CO₂↑，Fe₂O₃+C→2FeO+CO↑，Fe₂O₃+3C→2Fe+3CO↑。其主要目的为降低生产能耗，制作更轻质的陶粒，使其使用性更广。

实施例一：将电镀污泥湿磨至150目（重量为烧制前混合泥的30wt%），加入烘干至含水率为5%并干磨至100目的城市污泥、风化岩、淤泥、粘土或高岭土（重量为烧制前混合泥的55wt%），再加入干磨至100目的还原剂（重量为烧制前混合泥的10wt%）和膨化剂（重量为烧制前混合泥的5wt%），混合均匀等处理后，通过造粒机将混合样压制成长20mm×宽10mm×厚10mm的长条形陶粒生料，在双筒回转窑5的窑尾300℃低温区烘干40分钟，然后在窑头1200℃高温区煅烧50分钟，出料、冷却后得到轻质陶粒成品。

实施例二：将电镀污泥湿磨至160目（重量为烧制前混合泥的35wt%），加入烘干至含水率为6%并干磨至120目的城市污泥、风化岩、淤泥或高岭土（重量为烧制前混合泥的55wt%），再加入干磨至120目的还原剂（重量为烧制前混合泥的9wt%）和膨化剂（重量为烧制前混合泥的1wt%），混合均匀等处理后，通过造粒机将混合样压制成长为20mm、直径为10mm的圆柱形陶瓷生料，在双筒回转窑5的窑尾350℃低温区烘干40分钟，然后在窑头1250℃高温区煅烧45分钟，出料、冷却后得到轻质陶粒成品。

实施例三：将电镀污泥湿磨至170目（重量为烧制前混合泥的40wt%），加入烘干至含水率为7%并干磨至130目的城市污泥、风化岩、淤泥或高岭土（重量为烧制前混合泥的50wt%），再加入干磨至130目的还原剂（重量为烧制前混合泥的8wt%）和膨化剂（重量为烧制前混合泥的2wt%），混合均匀等处理后，通过造粒机将混合样压制成直径为10mm的球形陶瓷生料，在双筒回转窑5的窑尾400℃低温区烘干35分钟，然后在窑头1250℃高温区煅烧40分钟，出料、冷却后得到轻质陶粒成品。

实施例四：将电镀污泥湿磨至180目（重量为烧制前混合泥的45wt%），加入烘干至含水率为8%并干磨至140目的城市污泥、风化岩、淤泥或高岭土（重量为烧制前混合泥的45wt%），再加入干磨至140目的还原剂（重量为烧制前混合泥的6wt%）和膨化剂（重量为烧制前混合泥的4wt%），混合均匀等处理后，通过造粒机将混合样压制成边长为10mm的方形陶瓷生料，在双筒回转窑5的窑尾450℃低温区烘干30分钟，然后在窑头1300℃高温区煅烧35分钟，出料、冷却后得到轻质陶粒成品。

实施例五：将电镀污泥湿磨至200目（重量为烧制前混合泥的50wt%），加入烘干至含水率为10%并干磨至150目的城市污泥、风化岩、淤泥或高岭土（重量为烧制前混合泥的40wt%），再加入干磨至150目的还原剂（重量为烧制前混合泥的5wt%）和膨化剂（重量为烧制前混合泥的5wt%），混合均匀等处理后，通过造粒机将混合样压制成直径为扁球形陶瓷生料，在双筒回转窑5的窑尾500℃低温区烘干30分钟，然后在窑头1300℃高温区煅烧30分钟，出料、冷却后得到轻质陶粒成品。

上述的轻质陶粒成品中形成镁铁矿、辉石类矿物和50%左右的玻璃相，其性能分析结果如表1、表2和表3所示（表中的电镀污泥陶粒即轻质陶粒成品）。电镀污泥中的Cr⁶⁺浸出含量小于0.004ppm，总铬、总铜、总镍、总锌的浸出含量均小于0.01ppm。成品陶粒经检验符合作为路基材料、混凝土骨料、轻质砖填充料和用于水泥生产的控制指标要求，可供水泥厂、搅拌站，建筑公司、轻质砖厂等相关单位使用。

本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可以得出其他各种形式的利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法。凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims

1.一种利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，其特征在于，采用的生产系统包括磅秤、球磨机、单轴搅拌机、双轴搅拌机、双辊轮碾机、对辊造粒机、双筒回转窑、回转冷却筒和分级筛选机，所述单轴搅拌机的出料口通过皮带输送机与双轴搅拌机的进料口相连接，所述双轴搅拌机的出料口通过皮带输送机与双辊轮碾机的进料口相连接，所述双辊轮碾机的出料口通过皮带输送机与对辊造粒机的进料口相连接，所述对辊造粒机的出料口通过皮带输送机与双筒回转窑的进料口相连接，所述双筒回转窑的出料口与回转冷却筒的进料口相连接，所述回转冷却筒的出料口通过皮带输送机与分级筛选机的进料口相连接；并按以下步骤进行：

2.根据权利要求1所述的利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，其特征在于：所述生产系统还包括用于存储陶粒生料的生料储料斗，所述对辊造粒机的出料口通过皮带输送机与生料储料斗顶部的进料口相连接，所述生料储料斗底部的出料口通过皮带输送机与双筒回转窑的进料口相连接。

3.根据权利要求1所述的利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，其特征在于：所述双筒回转窑的窑尾设置有除尘房，所述除尘房内设置有对窑尾烟气进行过滤的除尘器，所述除尘器的出料口经粉尘输送机与单轴搅拌机或双轴搅拌机的进料口相连接，所述除尘器的出气口经引风机通向烟囱。

4.根据权利要求3所述的利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，其特征在于：所述除尘房内还设置有对窑尾烟气进行冷却的冷却器，所述冷却器的出气口与除尘器的进气口相连接。

5.根据权利要求1所述的利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，其特征在于：所述双筒回转窑的窑头设置有燃料进料三通管，所述燃料进料三通管的一水平端伸入窑头内，所述燃料进料三通管的另一水平端连接有鼓风机，所述燃料进料三通管的竖直端口与螺杆输送机底部的出料口相连接，所述螺杆输送机顶部的进料口与燃料储料斗底部的出料口相连接。

6.根据权利要求1所述的利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，其特征在于：所述双筒回转窑的窑尾位置比窑头高，所述双筒回转窑的倾角为3.5°。

7.根据权利要求1所述的利用电镀污泥制作轻质陶粒的方法，其特征在于：所述磅秤为小型地磅。