CN110482892A - 一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺 - Google Patents

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王志东
范少朋
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    • C04B18/00—Use of agglomerated or waste materials or refuse as fillers for mortars, concrete or artificial stone; Treatment of agglomerated or waste materials or refuse, specially adapted to enhance their filling properties in mortars, concrete or artificial stone
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Abstract

本发明公开了一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺。该工艺将粉状、泥状无机危废、危废处理后的无机残渣等，以污水处理的高含盐浓缩液为工艺水，添加无机助剂协同混配，造粒后烘干；以废润滑油、矿物油、危废热解油等有机危废为燃料，再经过熔融烧结处理，料球烘干过程载气循环使用，烧结产物冷却降温后经筛分得到陶粒与陶砂，可作为路基材料、混凝土骨料、轻质砖填充料和用于水泥商混料生产时所需的原料，达到了多种无机危废无害化处理，最终资源化利用的目的，解决了单独无机危废处置投入高，工艺流程长，残余物难处理等问题，大大降低了危废处理过程的二次污染排放。

Description

一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺
技术领域：
本发明涉及无机危废处理与综合利用领域，尤其涉及一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺。
背景技术：
无机危废原料为含铜、镍、锡、锌、镉、铬、铅、汞、砷等重金属的危险废物，主要来自于石油化工、表面处理、电镀、电子及环保治理等行业，这些物料具有成分复杂、品位高低不一、水分高等特点。随着工业的发展，重金属污染越来越严重，重金属的废水污染通过食物链的传播将会对于环境产生深远的影响，重金属的废水污染也逐渐成为全球性的研究课题。
目前国内的无机危废的处置方法以固化填埋处理为主，将重金属污泥在大型搅拌机里加入水泥砂石，螯合剂等稳定剂后通过搅拌混匀后制成硬块，在连接至安全填埋场进行安全填埋处理。
固化填埋的主要缺陷有：(1)增量处理技术，落后，正逐步淘汰。(2)占用宝贵的土地资源。(3)暂时搁置并没有处置，虽然已经填埋，但其污染隐患依然存在。(4)整个填埋周期需要处理渗滤液，监控防渗膜状况，维护成本高。(5)危废填埋场选址困难，建设投资大，局限性强。
焚烧热处理只能处理有机危废，无机危废不能焚烧，焚烧过程需要大量消耗能源，且减少的量仅为含水量，本身质量、危害性没有任何变化。
发明内容：
本发明的目的除了开辟一条多种无机危废协同低成本无害化处置，资源化利用的技术路线之外，还提出了多种无机固体废弃物与含盐废水、废矿物油等协同处置的技术方法。将粉状无机危废(飞灰等)、危废残渣(有机危废焚烧、热解处理后的残渣)等协同混配以无机污泥(含重金属污泥)，以废水处理含盐浓缩液等为配料工艺水造粒后烘干，再以危废热解产生的热解气、热解油、废矿物油等为燃料对烘干料球进行熔融烧结，烧结产物冷却降温经筛分得到陶粒与陶砂，作为建筑骨料陶粒使用，实现多种危险废弃物的无害化和资源化。
本发明的技术解决措施如下：
一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其工艺如下：
S1：配料，将含重金属污泥、无机危废处理的废渣、无机助剂按照组分比例进行计量配比混合；
S2：造粒，将S1中的配料加入工艺水混匀进行造粒处理为料球；
S3：烘干，S2中造成的料球进行烘干处理；
S4：熔融烧结，将S3中烘干处理后的料球进行熔融烧结处理；
S5：冷却降温，将S4中经过熔融烧结处理后所得到的产物进行冷却降温处理；
S6：筛分，将S5中经过冷却降温后的产物进行筛分得到所需的陶粒与陶砂。
作为优选，S2中的工艺水可以为无机污泥含水或者废水处理过程的高含盐浓缩液。
作为优选，S3中经过烘干处理后的料球含水量低于5％。
作为优选，S4中熔融烧结过程中产生的气体经过热交换器进行急冷降温处理，换热后的产生的高温气体作为热风进入S3中用于烘干处理，换热处理后的尾气经过脱酸、脱硝、除尘处理后进行排放。
作为优选，S4中熔融烧结的过程中物料烧结的燃料可以为燃气，燃油，废乳化液分离得到的废油、废润滑油、废矿物油，有机危废热解过程收集的热解油。
作为优选，S3的烘干处理过程的载气经过冷却降温处理后，收集液化的废水进入污水处理系统，处理后作为冷却循环水使用，载气部分进入S4中的作为物料烧结时所需的配风，余下所有的载气进入热交换器与熔融烧结过程的尾气进行热交换，自身温度升高后循环为热风进入S3中用于烘干处理。
作为优选，S1计量配比中各组分的比例为SiO2：Al2O3：Fe2O3：CaO：水分为15～30：2～8：1.8～6：3～8：25～35。
本发明的有益效果在于：
1、本发明的目的不仅开辟一条多种无机危废协同低成本无害化处置，资源化利用的技术路线，同时还提出了多种无机固体废弃物与含盐废水、废矿物油等协同处置的技术方法。将粉状无机危废(飞灰等)、危废残渣(有机危废焚烧、热解处理后的残渣)等协同混配以无机污泥(含重金属污泥)，以废水处理含盐浓缩液等为配料工艺水造粒后烘干，再以危废热解产生的热解气、废矿物油等为燃料对烘干料球进行熔融烧结，烧结产物冷却降温经筛分得到陶粒与陶砂，作为建筑骨料陶粒使用，实现多种危险废弃物的无害化和资源化的新型技术路线。
2、本发明以污泥含水、废水处理过程的高含盐废水为配料工艺水，免除了污泥烘干过程和高含废水的处理过程，大大降低了危废处置的设备投入、污染排放与处理成本。
3、利用无机危废中所含无机物，经合理配方设计和高温熔融烧结，实现重金属的硅酸盐化稳定处置，降低烧结产物的重金属浸出性能。将烧结产物作为建筑骨料使用，等于又对烧结产物进行了一次“固化”处理，不须考虑无机危废的填埋问题。
4、多种无机危废生料球的烘干过程载气设计为半循环系统，除了每次循环过程中移出部分作为烧结窑燃料烧结的一次配风，其余全部循环使用，免去了烘干过程的尾气处理系统投入和排放。
5、以危废热解产生的热解气、热解油、废矿物油、废乳化液回收的废油、废润滑油等为燃料协同处置，以废治废，减少了上述危废焚烧系统的投入，降低了危废处置系统投入和处置成本。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图；
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其工艺如下：
S1：配料，将无机危废、含重金属污泥、危废处理残渣等和助剂按照如下比例计量配比混合；
SiO<sub>2</sub> Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> CaO 水分
15-30 2-8 1.8-6 3-8 25-35
S2：造粒，将S1中的配料加入工艺水混匀进行造粒处理为料球，所述工艺水为含盐废水和污泥含水；
S3：烘干，S2中造成的料球进行烘干处理，将料球中的水分烘干至5％以下，烘干处理过程的尾气经过冷却降温处理后，载气中的水蒸气部分液化成废水进入污水处理系统，处理后作为冷却循环水使用，其余废气部分进入S4中的作为物料烧结时所需的配风，余下所有的废气进入热交换器中与熔融烧结过程的烟气进行间接热交换，因为熔融烧结过程中产生的气体温度为在1000℃～1250℃，烘干尾气吸收熔融烧结烟气热量，一方面烟气得以降温，另一方面烘干载气温度升高，成为高温热风，继续作为热风进入S3中用于烘干处理，实现废气的合理利用以及环保零排放，所述热交换器为本技术领域公知现有技术，故不加以赘述；
S4：熔融烧结，将S3中烘干处理后的料球进行熔融烧结处理，在熔融烧结的过程中物料烧结以燃气，燃油，废乳化液分离得到的废油、废润滑油、废矿物油，有机危废热解过程收集的热解油等为燃料，以废治废，降低了处置成本。有机废弃物经过1000℃～1250℃的温度的焚烧，有机物被完全焚毁，无机物经过1000℃～1250℃的熔融烧结，物料中的重金属与二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁等形成硅酸盐互传网络结构，实现重金属的稳定化，达到浸出无害的目的。
S5：冷却降温，将S4中经过熔融烧结处理后所得到的产物进行冷却降温处理，产品出窑温度约1000℃～1250℃，经过冷却降温至100～200℃；
S6：筛分，将S5中经过冷却降温后的产物进行筛分得到所需的陶粒与陶砂，
工艺原理：将粉状危废、危废焚烧、热解残渣、含重金属污泥等以废水处理的高含盐浓缩液为配料工艺水混配造粒后烘干，再在1000℃～1250℃的高温下熔融烧结处理得到陶粒与陶砂。可消除污泥的各种污染，有效保护生态环境、水质资源和土地资源；产出使用价值较高的节能建材材料——陶粒与陶砂，适应满足建筑市场需求，可作为路基材料、混凝土骨料、轻质砖填充料和用于水泥生产时所需的原料。熔融烧结尾气余热回收作为料球烘干的热能使用，提高了系统能量利用率。对料球烘干尾气进行循环利用，免除了烘干过程的尾气排放，降低了危险废弃物处理过程的二次污染排放。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其特征在于：工艺如下：
S1：配料，将含重金属污泥、无机危废处理的废渣、无机助剂按照组分比例进行计量配比混合；
S2：造粒，将S1中的配料加入工艺水混匀进行造粒处理为料球；
S3：烘干，S2中造成的料球进行烘干处理；
S4：熔融烧结，将S3中烘干处理后的料球进行熔融烧结处理；
S5：冷却降温，将S4中经过熔融烧结处理后所得到的产物进行冷却降温处理；
S6：筛分，将S5中经过冷却降温后的产物进行筛分得到所需的陶粒与陶砂。
2.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其特征在于：S2中的工艺水可以为无机污泥含水或者废水处理过程的高含盐浓缩液。
3.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其特征在于：S3中经过烘干处理后的料球含水量低于5％。
4.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其特征在于：S4中熔融烧结过程中产生的气体经过热交换器进行急冷降温处理，换热后的产生的高温气体作为热风进入S3中用于烘干处理，换热处理后的尾气经过脱酸、脱硝、除尘处理后进行排放。
5.根据权利要求4所述的一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其特征在于：S4中熔融烧结的过程中物料烧结的燃料可以为燃气，燃油，废乳化液分离得到的废油、废润滑油、废矿物油，有机危废热解过程收集的热解油。
6.根据权利要求5所述的一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其特征在于：S3的烘干处理过程的载气经过冷却降温处理后，收集液化的废水进入污水处理系统，处理后作为冷却循环水使用，载气部分进入S4中的作为物料烧结时所需的配风，余下所有的载气进入热交换器与熔融烧结过程的尾气进行热交换，自身温度升高后循环为热风进入S3中用于烘干处理。
7.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同熔融烧结制建筑陶粒的工艺，其特征在于：S1计量配比中各组分的比例为SiO2：Al2O3：Fe2O3：CaO：水分为15～30：2～8：1.8～6：3～8：25～35。
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