CN111088412A - 一种酸洗污泥资源化利用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种酸洗污泥资源化利用方法，该方法包括以下步骤：步骤1，将酸洗污泥与碱性药剂混合反应；步骤2，过滤得到含铁污泥滤饼；步骤3，对滤饼进行处理，得到炼铁原料产品。本发明通过超临界流碱式水热反应溶出酸洗污泥的杂质成分和后置曝气增氧搅拌降低亚铁的含量，进而通过无氧高温热解技术得到含铁矿物，处理过程对环境无害，且得到的含铁矿物含铁量高，能够作为炼铁原料，实现了经济效益、环境效益和社会效益的统一。

Description

一种酸洗污泥资源化利用方法

技术领域

本发明涉及固体废弃物资源化处置领域，具体涉及冷轧行业酸洗综合废水中和产生的铁泥的资源化利用方法。

背景技术

钢铁工业是国民经济的基础产业，我国作为全球最大的钢铁生产国和消费国，所产生的固体废弃物也成为我国环保产业总体发展中不可忽视的一环。污泥处置是钢铁行业绿色发展的重要组成部分，以减量化、无害化、稳定化和资源化为目的。

目前，国内冷轧含铁污泥的处理主要是堆放和简易填埋，资源化利用研究尚处于起步探索阶段，现有技术中的资源化利用工艺主要包括水泥窑锻炼、火法冶炼、湿法回收、微生物浸取和固化-稳定化处理，但水泥窑锻炼容易产生二次污染，火法冶炼能耗高、以产生二次污染，湿法回收的效率低、易产生二次污染，微生物浸取仅能处理金属含量较低的污泥，固化-稳定化处理占地面积大、处理效率低、存在二次污染的风险。

冷轧行业酸洗线生产废水中的污染物质主要是盐酸和Fe²⁺，Fe³⁺。酸洗废水处理工艺一般为投加碱性药剂，先中和废水中的氢离子，然后再沉淀去除废水中的铁离子。碱性药剂主要有石灰、石灰石、液碱、复合碱等。

液碱中和过程中产生的铁泥主要成分为Fe(OH)₂，Fe(OH)₃及其共聚结合体。有研究表明液碱中和产生铁泥的含铁量较石灰中和高出8％-15％，液碱中和产生的铁泥含铁量一般为43％～52％，为铁泥的资源化处置提供了物质基础。

中小型酸洗企业大多采用中和法处理冷轧酸洗废液，大部分企业均为自行采用较为易得的石灰或者碱液处置中和，这种方法对重金属的中和分离性能较差，在反应过程中会有大量的未参与反应的石灰或者液碱被沉淀絮体包裹而沉降在污泥中，经压滤后污泥含铁量很低，没有实际利用价值。如果进行掩埋会造成土壤严重污染，如果用处理废酸的工艺来处理酸泥，成本较高，有环保价值而没有使用价值。

因此，有必要提供一种对环境无害、处理效率高的酸洗污泥资源化利用方法。

发明内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种酸洗污泥的资源化利用方法，该方法通过超临界流碱式水热反应溶出酸洗污泥的杂质成分和后置曝气增氧搅拌降低亚铁的含量，所得到的混合悬浮液经过压滤，真空干燥和颗粒化设备，制铁泥颗粒球，进而通过无氧高温热解技术得到含铁矿物，污泥处理过程对环境无害，且得到的含铁矿物含铁量高，能够作为炼铁原料，实现了铁资源的回收，从而完成了本发明。

具体来说，本发明的目的在于提供以下方面：

第一方面，提供一种酸洗污泥资源化利用方法，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将酸洗污泥与碱性药剂混合反应；

步骤2，过滤得到含铁污泥滤饼；

步骤3，对滤饼进行处理，得到炼铁原料产品。

第二方面，提供一种酸洗污泥资源化处理设备，优选用于实施第一方面所述的方法，其中，所述设备包括依次设置的水热反应设备1、压滤设备2、可移动平台3、挤条机4、带式干燥区5、窑体6和燃烧器7；

在所述带式干燥区5的一侧还设置有制粒机。

本发明所具有的有益效果包括：

(1)本发明提供的酸洗污泥资源化利用方法，操作简单，管理方便，能够实现碱性药剂的重复利用，节约了运行成本；

(2)本发明提供的酸洗污泥资源化利用方法，能够实现含铁污泥滤饼的快速脱水，能耗低，且不易产生有毒气体，对环境无污染；

(3)本发明提供的酸洗污泥资源化利用方法，通过超临界流碱式水热反应，有利于溶出酸洗污泥的杂质成分，同时利用曝气增氧搅拌，能够有效降低亚铁的含量；

(4)本发明提供的酸洗污泥资源化利用方法，通过无氧高温热解技术，能够提高有效铁含量，使得生成的铁矿粉品位等级较高；

(5)本发明提供的酸洗污泥资源化处理设备，占地面积小，便于检修，自动化程度高，处理得到的铁矿粉含铁量高。

附图说明

图1示出本发明一种优选实施方式的水热反应设备与压滤设备的整体结构示意图；

图2示出本发明一种优选实施方式的水热反应设备的整体结构示意图；

图3示出本发明一种优选实施方式的药液罐结构示意图；

图4示出本发明一种优选实施方式的水热反应设备的剖面结构示意图；

图5示出本发明一种优选实施方式的混合处理罐结构示意图；

图6示出本发明一种优选实施方式的搅拌部件结构示意图；

图7示出本发明一种优选实施方式的密闭反应器结构示意图；

图8示出本发明一种优选实施方式的压滤设备结构示意图；

图9示出本发明一种优选实施方式的电控柜结构示意图；

图10示出本发明一种优选实施方式的含铁污泥滤饼处理设备的整体结构示意图；

图11示出本发明一种优选实施方式的可移动平台结构示意图；

图12示出本发明一种优选实施方式的挤条机与可移动平台连接结构示意图；

图13示出本发明一种优选实施方式的挤条机结构示意图；

图14示出本发明一种优选实施方式的带式干燥区和窑体结构剖视图；

图15示出本发明一种优选实施方式的带式干燥区和窑体结构侧视图；

图16示出本发明一种优选实施方式的带式干燥区和窑体结构连接结构示意图。

附图标号说明：

1-水热反应设备；11-框架；12-药液罐；121-加热层；122-温度传感器；123-药液出口；124-药液软管；13-混合处理罐；131-搅拌部件；1311-搅拌电机；1312-连接件；1313-搅拌杆；1314-搅拌叶；1315-曝气孔；1316-进气孔；1317-曝气机；1318-轴承；132-混合液出口；133-混合液软管；134-混合液泵；14-电子压力称；15-药液泵；16-密闭反应器；161-进料口；162-出料口；163-压力表；164-加压电机；165-泄压阀；166-温度表；17-储存罐；171-运料管；172-电子称；173-压滤泵；18-回收液罐；19-电控柜；191-柜门；192-控制屏；2-压滤设备；21-压滤机；22-压滤板；23-压滤液进口；24-压滤液出口；25-压滤电机；26-集渣槽；3-可移动平台；31-平板；32-车轴；33-车轮；34-拖车扣；35-挤条机固定架；351-凸起；4-挤条机；41-挤条机连接架；411-凹槽；42-挤条机框架；43-挤压滚轮；431-切割凸起；44-入料导向机构；45-电机；5-带式干燥区；51-上料传送带；52-驱动轮；53-送料传送带；54-落料导片；55-散热部件；56-导热管；57-高温风机；58-补风阀；59-循环风机；510-排湿风机；6-窑体；61-进料孔；62-取样口；63-导向部；64-热解腔；641-推料板；642-出料口；65-燃烧室；66-气体管道；7-燃烧器。

具体实施方式

下面通过附图和实施例对本发明进一步详细说明。通过这些说明，本发明的特点和优点将变得更为清楚明确。其中，尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

本发明提供了一种酸洗污泥资源化利用方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将酸洗污泥与碱性药剂混合反应；

步骤2，过滤得到含铁污泥滤饼；

步骤3，对滤饼进行处理，得到炼铁原料产品。

以下进一步描述本发明所述方法：

步骤1，将酸洗污泥与碱性药剂混合，进行反应。

其中，步骤1包括以下子步骤：

步骤1-1，将酸洗污泥与碱性药剂混合。

在本发明中，所述酸洗污泥是指冷轧酸洗综合废水经过液碱中和产生的酸洗污泥或泥饼，其含水率为65～99.5％，含铁量(干基)43wt％以上。

其中，上述产生的含水率较高的污泥、含有破碎滤料的污泥、含有油的酸洗污泥等均适用，无需预处理。

在本发明中，所述含铁量(干基)是将污泥于105℃下干燥4小时后检测得到；

根据本发明一种优选的实施方式，所述碱性药剂选自石灰、石灰石、液碱和复合碱中的一种或多种，优选为液碱。

其中，所述液碱指的是液态状的氢氧化钠。

进一步地，所述液碱的质量浓度为10％～30％，优选为20％。

更进一步地，基于1重量份的酸洗污泥，加入的液碱为1～5体积份，优选为1～3体积份，如2体积份。

其中，若1重量份为1kg，则其对应的1体积份为1L。

步骤1-2，对步骤1-1中的混合体系进行曝气搅拌。

在本发明中，冷轧铁泥的主要成分是Fe₃O₄，杂质主要是带钢生产中引入的油、防腐剂和润滑介质，还包括综合废水处理中的铝系絮凝剂。这些杂质的混入，使冷轧铁泥显著团聚，粘度大，在水溶液中不易分散，为将铁泥进行资源化利用，需要富集污泥中的铁，分离其中的杂质。

本发明人研究发现，对酸洗污泥和液碱的混合悬浮液进行曝气搅拌，能够降低二价铁的含量，有利于溶出水处理中铝系絮凝剂、二氧化硅和部分含油物质。

根据本发明一种优选的实施方式，所述曝气搅拌的时长为40～150min，优选为60～120min。

在本发明中，优选采用风机进行曝气，所述曝气的时长为40～150min，优选为60～120min时，能够使得混合悬浮液的氧化还原电位(ORP)保持在-150mv～-60mv，从而有利于氧化二价铁，使得亚铁的含量降低至20％以下，从而调节Fe²⁺与Fe³⁺的比例，溶出污泥中的铝系絮凝剂、二氧化硅和部分含油物质。当曝气的时长低于60min，甚至低于40min时，Fe²⁺的氧化不充分，反应体系氧化还原电位较低，使得碱式水解效果变差，含油物质分离效率下降；当曝气的时长高于120min，甚至高于150min时，会改变Fe²⁺与Fe³⁺的比例，破坏混合悬浮液的稳定性，导致新生态的铁的氢氧化物二次吸附含油物质，不利于铁的富集。

进一步地，在曝气搅拌的过程中，开启加热装置，使得体系温度保持在50～70℃。

其中，在开启风机进行曝气搅拌的同时，打开加热装置，控制混合悬浮液的温度保持在50～70℃，当混合悬浮液的氧化还原电位(ORP)提升至-150mv～-60mv内时，停止曝气搅拌和加热。

步骤1-3，将上述体系进行加热、加压。

根据本发明一种优选的实施方式，将上述混合体系置于密闭反应器内，加热至温度处于200～340℃，

加压至压力维持在3～8MPa。

优选地，加热至温度处于220～300℃，优选为235～245℃；

加压至压力维持在6～6.5MPa。

其中，当压力达到8MPa时，关闭加热系统，当压力低于3MPa时，开启加热系统。

进一步地，将混合体系在上述温度和压力条件下，恒温反应6～12h，优选为7～10h，如8h。

本发明人研究发现，将混合体系置于上述范围温度和压力下，通过超临界碱式水热处理，有利于高效去除酸洗污泥中的杂质，能够溶解和高效释放铝系絮凝剂，促进亚铁离子的氧化，有效提升酸洗污泥的纯度，利于后续资源化利用。

根据本发明一种优选的实施方式，所述步骤1在水热反应设备1中进行，如图1和2所示，

所述水热反应设备1包括框架11，如图2所示，在框架11内设置有药液罐12和混合处理罐13，

如图2、图4所示，所述药液罐12为用于放置碱性药剂的罐体，其底部为锥形结构，使得在需要维护时，罐体内药液可全部排空。

进一步地，如图3所示，所述药液罐12为双层结构，在内层罐体和外层罐体中间设置有加热层121，用于加热存放在药液罐12内的药剂。

优选地，在药液罐12的内层罐体中设置有温度传感器122，用于测量药剂的温度，通过加热层121与温度传感器122的配合，可以实现对药液罐12内药剂的温度控制。

更进一步地，如图2、图4所示，在药液罐12的下方，设置有电子压力称14，所述电子压力称14固定于框架11上，用于称量药液罐12的重量变化。

优选地，如图4所示，在药液罐12的下端设置有药液出口123，所述药液出口123通过药液软管124、药液泵15连接至混合处理罐13。

根据本发明一种优选的实施方式，所述酸洗污泥和碱性药剂在混合处理罐13内混合，其中，

所述混合处理罐13也为双层结构，在内层罐体和外层罐体中间设置有加热层，在混合处理罐13的内层罐体中同样设置有温度传感器，用于检测罐体内液体温度。

进一步地，如图5和6所示，在混合处理罐13内部还设置有搅拌部件131，

所述搅拌部件131包含搅拌电机1311、连接件1312、搅拌杆1313和搅拌叶1314，

所述搅拌杆1313与搅拌电机1311不同轴，搅拌电机1311与搅拌杆1313通过连接件1312连接，使得搅拌电机1311能够带动搅拌杆1313转动。

根据本发明一种优选的实施方式，所述连接件1312为齿轮结构，分别固定在搅拌电机1311和搅拌杆1313上，使得搅拌电机1311能够带动搅拌杆1313转动。

在本发明中，所述搅拌叶1314为平板状扇叶，如图5所示，搅拌叶1314具有多个，均匀的安装在搅拌杆1313上，

进一步地，在搅拌叶1314上设置有曝气孔1315，在搅拌杆1313上设置有进气孔1316。

优选地，所述进气孔1316位于搅拌杆1313的轴心位置，曝气孔1315与进气孔1316相通，

在搅拌杆1313的上方还设置有曝气机1317，所述曝气机1317通过出气管道将空气不断注入进气管1316中，使得搅拌叶1314在旋转过程中曝气孔1315能够不断喷出气体，以实现曝气功能。

通过通入空气曝气，能够使得污泥中的Fe²⁺快速氧化，从而调节Fe²⁺与Fe³⁺的比例，进而溶出污泥中的铝系絮凝剂、二氧化硅和部分含油物质。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述搅拌杆1313的顶端还设置有轴承1318，

所述进气孔1316位于轴承1318中央位置，使得安装在进气孔上的曝气机1317的出气管道不会随着搅拌杆1313的转动而转动，便于进气孔1316与曝气机1317之间密封。

进一步地，所述曝气机1317的功率可调，以适应不同批次或来源的酸洗污泥，达到更好的曝气效果。

更进一步地，在混合处理罐13的底部，还设置有混合液出口132，

所述混合液出口132通过混合液软管133、混合液泵134连接至密闭反应器16。

根据本发明一种优选的实施方式，如图7所示，所述密闭反应器16为桶状密封结构，在其侧面设置有进料口161及出料口162，

在所述密闭反应器16的顶端设置有压力表163及加压电机164，以用于检测并控制压力。

进一步地，在所述密闭反应器16的顶端还设置有泄压阀165，以在反应完成后释放其内部压力，

在所述密闭反应器16内部设置有加热管，密闭反应器16上端还设置有温度表166，以控制密闭反应器16内温度。

通过上述设置，能够保证在反应过程中，反应器内恒温恒压。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述密闭反应器16的一侧连接有储存罐17，以用于储存反应完成的混合液，并能够使混合液进行自然冷却，

在所述储存罐17底部设置有出料口并连接运料管171，运料管171经过压滤泵173后连接至压滤设备，使得当压滤设备无料时，可通过压滤泵及运料管将储存罐中的混合液输送到压滤机子设备中。

进一步地，如图2所示，在储存罐17的下部，设置有电子称172，以称量混合液输送重量。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述混合处理罐13的上部还设置有投料装置，用于将酸洗污泥投入到混合处理罐中，

在所述投料装置的底部设置有地磅，以用于记录投料装置的重量变化，进而得到每次的投料量。

步骤2，过滤得到含铁污泥滤饼。

根据本发明一种优选的实施方式，将步骤1中反应完成后的体系冷却至40℃以下，然后排出滤液得到含铁污泥滤饼。

进一步地，所述过滤通过隔膜式板框压滤机进行。

更进一步地，排出的滤液经过收集后循环利用。

本发明人研究发现，经过步骤1的超临界流水热合成后，上清液中含有碱性试剂，可以收集后再次与酸洗污泥混合反应，有利于降低成本。

根据本发明一种优选的实施方式，所述过滤在压滤设备2中进行，如图8所示，

所述压滤设备2包括压滤机21、压滤板22、压滤液进口23、压滤液出口24和压滤电机25。

进一步地，所述压滤机21具有支架，在支架的一端设置有压滤液进口23和压滤液出口24，在支架的另一端设置有压滤电机25；

所述压滤板22为板状结构，具有多个，并排的安装在压滤机21上，在压滤板22上设置有进液口和出液口，并连接压滤机21上的压滤液进口和压滤液出口管道。

更进一步地，所述压滤液进口23与运料管171连接，使得储存罐17内的混合液可进入压滤机21，并流入压滤板22中，经过压滤电机25的加压过程，最终完成污泥的固液分离，得到较为纯净的铁泥。

优选地，在所述压滤机21的下端，还设置有集渣槽26，以收集压滤后产生的滤饼，所述滤饼即为较纯净的铁泥。

其中，所述集渣槽26为长方型盒体，宽度为压滤板22宽度的1.5-3倍，以避免滤饼掉落在集渣槽26外。

在本发明中，压滤后产生的压滤液主要成分仍为碱性药液制剂，可按一定比例与药液罐12中的碱性药液制剂混合后重复使用。

根据本发明一种优选的实施方式，如图1、图2所示，所述压滤液出口24与设置在框架11内的回收液罐18相连，压滤液从压滤液出口24排出，并收集在回收液罐18中，以便重复使用；

所述回收液罐18的结构与药液罐12结构相同，在其下方设置有电子压力称，用于称量回收液罐18的重量变化。

进一步地，所述回收液罐18底部具有回收液出口，回收液出口通过软管、回收液泵连接至混合处理罐13上。

根据本发明一种优选的实施方式，如图9所示，在所述框架11的外壁还设置有电控柜19，

在所述电控柜内具有PLC控制系统，用于接收处理电子压力称14参数、控制各罐体温度、控制密闭反应器16温度压力、控制投料装置和压滤设备2的运行状态等，所述电控柜19具有柜门191，以保护PLC控制系统，

在电控柜19上还设置有控制屏192，用于设定参数与监控系统运行状态。

在本发明中，上述水热反应设备和压滤设备，能够实现批次连续作业，且能够根据设定参数自动计算碱性药剂的用量，处理污泥的效果稳定，效率高。

步骤3，对滤饼进行处理，得到炼铁原料产品。

其中，所述处理包括干燥、热解和球磨。

其中，步骤3包括以下子步骤：

步骤3-1，对上述得到的含铁污泥滤饼进行干燥脱水。

根据本发明一种优选的实施方式，所述干燥脱水在真空条件下进行，

所述真空度为0.04～0.08Mpa；干燥温度为65～85℃；干燥时间为3～9小时。

优选地，所述真空度为0.05～0.06Mpa；干燥温度为70～80℃；干燥时间为4～8小时。

更优选地，所述真空度为0.06Mpa；干燥温度为75℃；干燥时间为5小时。

在本发明中，在干燥过程中，设定上述真空度、干燥温度和干燥时间，有利于维持干燥过程中FeO、Fe₂O₃的结晶度。

本发明人研究发现，将含铁污泥滤饼在上述真空度和温度范围内干燥预定的时间，能够有效降低含铁污泥滤饼的含水量，使其降低至10％以下，提高铁泥的含铁量。

步骤3-2，将干燥后的铁泥制粒。

其中，将干燥后的铁泥在采用现有技术中常见的制粒机，制备得到铁泥颗粒，所述颗粒的粒径为0.5～10mm，优选为2.0～8.0mm，更优选为4.0～6.0mm，颜色为灰色或黑色。

步骤3-3，将制备的铁泥颗粒进行热解、球磨，得到铁矿粉。

根据本发明一种优选的实施方式，所述热解的温度为300～800℃，热解时间为100～300min，

优选地，所述热解的温度为350～700℃，热解时间为110～280min，

更优选地，所述热解的温度为400～650℃，热解时间为120～240min。

进一步地，所述热解在无氧条件下进行，热解设备内的气体为保持正压力的氮气氛围，

所述正压力值为0.01～0.05Mpa。

在本发明中，所述无氧高温热解的目的是在尽量不影响铁泥颗粒中Fe²⁺和Fe³⁺比例的条件下，再次去除其中的杂质和有机物。本发明优选在上述压力的氮气气氛中，控制热解的温度和时间在上述范围内，有利于有机物的无氧热解，减少有害气体的产生；当热解温度过高(高于800℃)时，有机物产生的热解气体存在聚积燃爆的风险；当热解温度过低(低于300℃)时，有机物热解不完全，容易产生生物炭，降低铁泥颗粒的品质，且不易二次分离。

在热解过程中产生的热解气体可以作为辅助燃料用于窑炉燃烧，燃烧产生的尾气经过有效处置，达标排放。

根据本发明一种优选的实施方式，将热解后的铁泥颗粒进行球磨，得到铁矿粉，即为炼铁原料产品，

其中，所述球磨控制粒径为200目的颗粒≥80％。

本发明人研究发现，目前的污泥干化设备庞大、结构复杂、不易移动，就造成若企业自建设备，则设备闲置率高，很多企业不愿意安装使用；集中处理又会在转移的过程中会产生高额运输费用。而且，由于设备多在较高温度下工作，需要经常进行维护，现有设备拆装复杂，维护困难，且自动化程度较低，导致成本较高，严重制约了酸洗污泥的资源化利用进程。因此，本发明中设计出一套可拆卸移动、可在多企业之间流动使用、且处理后含铁量高的含铁污泥滤饼处理设备。

根据本发明一种优选的实施方式，如图10所示，所述设备包括依次设置的可移动平台3、挤条机4、带式干燥区5、窑体6和燃烧器7。

进一步地，如图11所示，所述可移动平台3包括平板31，

在所述平板31底部，设置有车轴32，在车轴32的两端设置有车轮33，

更进一步地，所述车轴32具有多个，均匀分散在平板31底部，

在平板31的一端还设置有拖车扣34，所述拖车扣34为圆环形，中部具有孔，用于与牵引车相连，实现短距离移动运输功能。

根据本发明一种优选的实施方式，在平板31的上部，设置有挤条机固定架35，所述挤条机固定架35为长方体，其顶端连接挤条机4。

进一步地，如图12所示，所述挤条机4包括挤条机连接架41、挤条机框架42和挤压滚轮43，

所述挤条机连接架41固定于挤条机框架42上，挤条机连接架41与挤条机固定架35相连，使得挤条机能够可拆卸的固定在可移动平台上。

根据本发明一种优选的实施方式，如图13所示，所述挤压条固定架35上端具有凸起351，挤条机连接架41下端具有对应的凹槽411，使得挤条机连接架下端能够插在固定架35上，从而将挤条机固定在可移动平台上，实现快速装卸。

进一步地，所述挤条机框架42为长方体，中间具有方形通孔，通孔内设置有挤压滚轮43，

所述挤压滚轮43为圆柱体，具有多个，之间具有缝隙，对称的设置在挤条机框架42的通孔中，

挤压滚轮43可在挤条机框架42内转动，使得两个挤压滚轮43配合转动时，能够将挤条机框架42上方倒入的污泥挤压成条状。

优选地，所述挤压滚轮43的之间缝隙的长度为0.5～3cm，优选1cm。

在一个优选的实施方式中，所述挤压滚轮43上设置有切割凸起431，切割凸起431为在挤压滚轮43柱面上的环状凸起，

其中，所述切割凸起431具有多个，使得一次能够挤压出的多条宽度较窄的条状水泥，便于后续的干化。

优选地，所述切割凸起431之间的距离为3～8cm，更优选5cm。

进一步地，在所述挤条机框架42的一侧设置有电机45，以驱动挤压滚轮43转动。

更进一步地，在所述挤条机框架42的通孔上方，还设置有入料导向机构44，

所述入料导向机构44上下端具有相通的开口，上端开口面积大于下端开口面积，以引导污泥进入挤条机框架42中进而被挤压滚轮43挤压成条状污泥。

其中，所述挤条机的入料导向机构与压滤设备的出料口连接。

根据本发明一种优选的实施方式，所述带式干燥区5为箱体结构，在靠近挤条机一侧设置有上料传送带51和驱动轮52，使得被压条机压制成条状的污泥能够直接被传送至带式干燥区中。

其中，在所述带式干燥区5中设置有送料传送带53，所述送料传送带53水平放置，具有多个，分层的放置在带式干燥区的箱体中，

在所述送料传送带53起点端和终点端均具有驱动轮52，使得送料传送带53运转速度可控，

进一步地，所述送料传送带53的上、下层之间相互交错放置，使得位于上层送料传送带上的条状污泥可以在被运送到上层送料传送带终点端后掉落在下层的送料传送带上。

更进一步地，如图14和15所示，所述上、下层的送料传送带53运转方向相反，使得条状污泥可在带式干燥区5内往返运输，以增加条状污泥在带式干燥区内的存放时间。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述送料传送带53的终点端处，还设置有落料导片54，

所述落料导片54为倾斜向下的平板状，一端固定在带式干燥区5的侧壁上，另一端设置在送料传送带53的上方，以引导条状污泥的下落方向，使得条状污泥能够准确的落在下层的送料传送带上。

其中，所述带式干燥区5内部设置有散热部件55，以对带式干燥区5内部进行加热，使得条状污泥干化脱水，所述散热部件55可以是能够直接散发热量的部件，如导热板、加热丝等，也可以是间接散发热量的部件，如散热风机出风口、散热风扇等。

优选地，所述散热部件55为导热板，在导热板上连接有导热管56，导热管56延伸至窑体6或燃烧器7上，使得窑体6或燃烧器7的热量能够传导至散热部件55上，进而对带式干燥区5内部进行加热。

优选地，所述散热部件55为散热风机出风口，风机出风口另一端连接有高温风机57，高温风机57的进气口连接至窑体6内部空间中，使得窑体内热空气可以吹入带式干燥区内，达到加热干燥条状污泥的效果；

更优选地，如14和15所示，在高温风机57的安装位置处还设置有补风阀58，以可调节高温风机57吸入窑体内热空气的量与外界空气量的比例，从而使得散热部件散发的热量的高低可被调节。

进一步地，所述散热部件55可以为多个，均匀的分散在干燥区5内部，使得带式干燥区内温度相对均匀。

优选地，在带式干燥区5上还设置有循环风机59，

所述循环风机59用于循环带式干燥区3内部空气，使得带式干燥区内温度更加均衡，进而使得条状污泥的干燥效果更加稳定。

更进一步地，所述循环风机59具有多个，安装在带式干燥区5的顶部或侧面。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述带式干燥区5顶部还设置有排湿风机510，使得从条状污泥中蒸发出水分可从带式干燥区内部快速转移出。

优选地，当所述散热部件55为风机出风口，设备中具有高温风机57时，所述排湿风机510的排风量大于高温风机57的排风量，使得带式干燥区形成负压，以降低水的沸点，达到加快条状污泥中水分蒸发速度的效果。

其中，所述排湿风机排风量可调，以调整带式干燥区内真空度，达到更好的干化效果。

更优选地，在带式干燥区5底部，最下层送料传送带53的终点端下方位置，还具有落料孔。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述带式干燥区5的一侧还设置有造粒机，以对干燥的滤饼进行造粒，从而有利于后续热解。

进一步地，所述造粒机的出料口与窑体的进料口连接。

根据本发明一种优选的实施方式，如图14和16所示，在窑体6与造粒机出料口的对应位置设置有进料孔61，使得铁泥能够掉落入窑体6中；

优选地，所述带式干燥区5与窑体6为可拆分结构。

进一步地，在窑体6外侧开设有与进料孔61相通的取样口62，取样口62优选为带锁的窗口，可在需要取样检测时打开，无需检测时关闭。

更进一步地，在所述窑体6内部设置有热解腔64和燃烧室65，用于对铁泥颗粒进行热解，

其中，所述热解腔64为圆柱体腔体，燃烧室65为方形腔体，热解腔64远离进料孔61的一侧与燃烧室65相连。

优选地，如图14所示，在所述热解腔64内设置有推料板641，所述推料板641为与热解腔64截面相同的圆饼状结构，并能够沿着热解腔644移动，以调整铁泥在解热腔内位置，

在热解腔靠近燃烧室65的一端，还设置有出料口642，以排出热解后的铁粉。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述进料孔61下方，还设置有导向部63，使得从进料孔进入的铁泥颗粒能够顺着导向部滑落到热解腔64中，

所述导向部63一端与进料孔61相连，另一端可移动。

其中，当无干化污泥进料时，导向部63可收入到进料孔61中，推料板641沿热解腔向出料口642移动一段距离，将进料孔隔绝在热解腔外，并将干化污泥向出料口推动一定距离；当有干化污泥进料时，推料板641向远离出料口642方向移动，使得导向部63的进入热解腔64中，从而使得干化污泥能够进入到热解腔64中。

进一步地，在所述窑体6中，还设置有气体管道66，所述气体管道66一端设置在燃烧室65外侧并与气体释放装置相连。

优选地，所述气体释放装置为无氧气体释放装置，如氮气释放装置；

更进一步地，所述气体管道66的另一端设置在热解腔64中，使得热解腔内的铁泥颗粒在无氧环境下热解，以提高处理后得到的铁粉中的含铁量。

根据本发明一种优选的实施方式，所述气体管道66从燃烧室65中穿过，燃烧室对气体管道进行加热，使得进入热解腔64中的气体为高温气体，

在本发明中，由于气体管道的持续供气，导致热解腔保持无氧正压状态，热解后气体作为辅助燃料，会进入燃烧室燃烧，经过燃烧，极大减少了尾气中的污染物含量，尾气处理难度和处理费用大大降低。

进一步地，在所述燃烧室65外侧还设置有燃烧器7，所述燃烧器7为任意一种能持续点火加热的装置，例如喷火枪，使得燃烧室65内能够持续燃烧，为热解腔64提供热量，

其中，所述燃烧器7的火焰大小可调整，以调增热解腔内温度。

根据本发明一种优选的实施方式，在所述窑体的出料口出还连接有球磨机，以对热解后的铁泥进行球磨，进而获得铁矿粉。

本发明还提供了一种酸洗污泥资源化处理设备，优选用于实施上述方法，如图1～16所示，所述设备包括依次设置的水热反应设备1、压滤设备2、可移动平台3、挤条机4、带式干燥区5、窑体6和燃烧器7，

在所述带式干燥区5的一侧还设置有制粒机，以对干燥的滤饼进行造粒，从而有利于后续热解。

本发明所述的酸洗污泥资源化处理设备，占地面积小，自动化程度高，成本低廉，处理得到的炼铁原料中含铁量高。

实施例

以下通过具体实例进一步描述本发明，不过这些实例仅仅是范例性的，并不对本发明的保护范围构成任何限制。

实施例1

本实施例中所用的酸洗污泥资源化处理设备如图1～16所示，其中，

水热反应设备：药液罐为双层结构，内层罐体和外层罐体中间设置有加热层，底部为锥形，内层罐体中设置有温度传感器，下方设置有电子压力称；混合处理罐也为双层结构，内层罐体和外层罐体中间设置有加热层，内层罐体中设置有温度传感器，内部还设置有搅拌部件，搅拌杆与搅拌电机不同轴，连接件为齿轮结构，搅拌叶上设置有曝气孔，搅拌杆上设置有进气孔，搅拌杆的上方还设置有曝气机；。

压滤设备：压滤液出口与设置在框架内的回收液罐相连，回收液罐18的结构与药液罐结构相同；电控柜内具有PLC控制系统。

挤条机：挤条机框架为长方体，中间具有方形通孔，通孔内设置有挤压滚轮，相邻挤压滚轮之间缝隙的长度为1cm，相邻切割凸起之间的距离为5cm。

带式干燥区：送料传送带水平放置，运转方向相反，散热部件为散热风机出风口，风机出风口另一端连接有高温风机，高温风机的进气口连接至窑体内部空间中；带式干燥区的顶部安装有循环风机和排湿风机。

窑体：取样口为带锁的窗口，热解腔为圆柱体腔体，燃烧室为方形腔体，热解腔远离进料孔的一侧与燃烧室相连；

燃烧器：为喷火枪。

按照以下步骤进行资源化利用：

(1)取未经处理的冷轧污泥，于105℃下干燥4小时后，检测污泥含铁量为44.5％，取50kg污泥融入100L质量浓度为20％的液碱溶液中；

(2)开启曝气机进行曝气搅拌，曝气机的运行频率为42Hz(满负荷在50Hz)，同时开启加热装置，控制混合悬浮液的温度处在55～65℃，曝气90min，使得混合悬浮液的氧化还原电位(ORP)提升至-150mv～-60mv区间内，停止曝气搅拌和加热；

(3)将上述混合悬浮液通过泵入密闭反应器升温，控制温度处在235～245℃，反应压力维持在6～6.5MPa，恒温8小时后停止反应；

(4)将上述反应完成后的体系冷却至40℃以下，通入压滤设备，停留6小时，得到含铁污泥滤饼；

(5)对含铁污泥滤饼进行干燥脱水，真空度为0.06Mpa，干燥温度为75℃，干燥时间为5小时，得到的干燥铁泥(块状)含铁量为57.3wt％，含水量在7.8wt％；

(6)将上述得到的干燥铁泥置于制粒机中，得到粒径为5mm的颗粒；

(7)将上述铁泥颗粒进行无氧热解，热解温度为450℃，热解在正压力氮气氛围中进行，正压力设定值为0.02Mpa，热解时间为180min；

(8)热解后的铁泥颗粒经过球磨机球磨，控制粒径为200目的颗粒≥80％

实施例2

本实施例与实施例1相似，区别在于，步骤(1)中，取50kg污泥融入70L质量浓度为10％的液碱溶液中。

实施例3

本实施例与实施例1相似，区别在于，步骤(2)中，曝气时长为100min。

实施例4

本实施例与实施例1相似，区别在于，步骤(3)中，控制温度处在220～240℃，反应压力维持在3～5MPa，恒温12小时后停止反应。

实施例5

本实施例与实施例1相似，区别在于，步骤(3)中，控制温度处在250～280℃，反应压力维持在6～8MPa，恒温7小时后停止反应。

实施例6

本实施例与实施例1相似，区别在于，步骤(5)中，干燥脱水真空度为0.08Mpa，干燥温度为80℃，干燥时间为4小时。

实施例7

本实施例与实施例1相似，区别在于，步骤(5)中，干燥脱水真空度为0.05Mpa，干燥温度为65℃，干燥时间为8小时。

实施例8

本实施例与实施例1相似，区别在于，步骤(7)中，热解温度为350℃，热解在正压力氮气氛围中进行，正压力设定值为0.05Mpa，热解时间为300min。

实施例9

本实施例与实施例1相似，区别在于，步骤(7)中，热解温度为700℃，热解在正压力氮气氛围中进行，正压力设定值为0.03Mpa，热解时间为100min。

实验例

实验例1

采用汞盐重铬酸钾法检测实施例1制备得到的炼铁原料产品中主要化学成分的含量，结果如下：

有效总铁量为63.45％，亚铁含量为9.48％，铁氧化物含量为94.74％，二氧化硅含量为3.43％，氧化铝的含量为0.96％，烧损为0.87％，其他0.37％。

根据2017年3月1日施行的中华人民共和国国家标准《铁矿石产品等级的划分》(GB/T 32545-201)将铁矿石划分为块矿、粉矿和精矿。根据铁矿石产品的主要成分全铁含量及其他化学成分含量的不同，将铁矿石分为不同等级，其中粉矿划分等级如表1：

表1

由上述可知，本发明实施例1所述方法获得的铁矿粉完全符合二级铁矿粉的产品要求，说明采用本发明所述的方法，能够将酸洗污泥进行有效利用，使其转化为高品位等级的铁矿粉，资源化利用效率较高。

实验例2

采用实施例2所述方法处置500kg冷轧污泥，经济效益如下：

其中，液碱耗费700L(质量浓度为10％)，单价为0.85元/L，因其可循环利用，损失比例为10％，耗费总价为-59.5元；

处理过程的曝气和加热电耗62.5kwH，单价1.5元/kwH，理论耗费总价为-93.75元，在实际运行过程中，电耗需要进行放大处理，需要将理论消耗值进行放大，曝气和加热实际耗费总价为-132元；

真空干燥电耗53.4kwH，单价1.5元/kwH，理论耗费总价为-80.1元，在实际运行过程中，电耗需要进行放大处理，需要将理论消耗值进行放大，真空干燥实际耗费总价为-106.8元；

无氧热解电耗34.6kwH，单价1.5元/kwH，耗费总价为-51.9元；

天然气消耗4.5m³，单价2.2元/kwH，耗费总价为-9.9元；

球磨电耗84.5kwH，单价1.5元/kwH，耗费总价为-126.75元。

产品出售收益：500kg*0.45元/kg＝+225元。

投入产出核算：(-59.5)+(-132)+(-106.8)+(-51.9)+(-9.9)+(-126.75)+(225)＝-261.85元，即生产工艺综合成本支出为261.85元。

而将500kg冷轧污泥委托外运处置所需支出为500kg*3.5元/kg(外运价格)＝1750元。

综上可知，采用本发明所述的酸洗污泥资源化处置方法自行处置，能够有效节约成本。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种酸洗污泥资源化利用方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，将酸洗污泥与碱性药剂混合反应；

步骤2，过滤得到含铁污泥滤饼；

步骤3，对滤饼进行处理，得到炼铁原料产品。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1包括以下子步骤：

步骤1-1，将酸洗污泥与碱性药剂混合；

步骤1-2，对步骤1-1中的混合体系进行曝气搅拌；

步骤1-3，将上述体系进行加热、加压。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤1-2中，所述曝气搅拌的时长为40～150min。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤1在水热反应设备(1)中进行，

所述水热反应设备(1)包括框架(11)，在框架(11)内设置有药液罐(12)和混合处理罐(13)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述混合处理罐(13)内部设置有搅拌部件(131)，

所述搅拌部件(131)包含搅拌电机(1311)、连接件(1312)、搅拌杆(1313)和搅拌叶(1314)；

优选地，所述搅拌杆(1313)与搅拌电机(1311)不同轴。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2在压滤设备(2)中进行，

所述压滤设备(2)包括压滤机(21)、压滤板(22)、压滤液进口(23)、压滤液出口(24)和压滤电机(25)。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述处理包括干燥、热解和球磨；

优选地，步骤3包括以下子步骤：

步骤3-1，对上述得到的含铁污泥滤饼进行干燥脱水；

步骤3-2，将干燥后的铁泥制粒；

步骤3-3，将制备的铁泥颗粒进行热解、球磨，得到铁矿粉。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤3-1中，所述干燥脱水在真空条件下进行，

所述真空度为0.04～0.08Mpa。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3在含铁污泥滤饼处理设备中进行，其包括依次设置的可移动平台(3)、挤条机(4)、带式干燥区(5)、窑体(6)和燃烧器(7)。

10.一种酸洗污泥资源化处理设备，优选用于实施权利要求1至9之一所述的方法，其特征在于，所述设备包括依次设置的水热反应设备(1)、压滤设备(2)、可移动平台(3)、挤条机(4)、带式干燥区(5)、窑体(6)和燃烧器(7)；

在所述带式干燥区(5)的一侧还设置有制粒机。

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