CN111592375B

CN111592375B - 一种利用陈腐垃圾来制备陶粒的方法

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Publication number: CN111592375B
Application number: CN202010118140.4A
Authority: CN
Inventors: 于公满; 姜丽萍
Original assignee: China IPPR International Engineering Co Ltd
Current assignee: China IPPR International Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-09-29
Filing date: 2020-02-25
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2040-02-25
Also published as: CN111592375A

Abstract

本发明提供一种陈腐垃圾综合处理方法，包括：步骤一，通过装载机进行垃圾的筛分；步骤二，通过一次筛分获得筛上物以及筛下物，筛上物通过人工分拣磁选后回收铁磁物以及轻质可燃物，筛下物通过破碎和二次筛分后再次获得二次筛分的筛上物和筛下腐殖土，腐殖土为主要原料，以筛分所得的轻质可燃物作为燃料，生产建筑材料，建筑材料为陶粒生产过程包括：将筛上可燃物进行破碎；将破碎后的筛上可燃物，筛下腐殖土及辅料进行混合；混合后成球；将成球物品进行干燥和1200℃烧结，最后将烧结产物中的烟气进行急冷却，在干燥和烧结过程中进行烟气处理，确保烟气达到达标排放。

Description

一种利用陈腐垃圾来制备陶粒的方法

技术领域

本发明涉及垃圾处理技术领域，特别是一种利用陈腐垃圾来制备陶粒的方法。

背景技术

2011年3月，国务院常务会议提出“加快存量垃圾治理”，为填埋场矿化垃圾的开采与利用提供了政策上的指引和扶持，对陈旧垃圾的处理也提到政府部门的议事日程，这对于一些垃圾生产量大的城市更加紧迫，垃圾处理进入了新旧垃圾同时治理的新时代。

目前，国内开采处置工艺与国外的开采工艺基本相同，大致分为垃圾堆体开挖、一次筛分、二次筛分。一次筛上物通过磁选机回收含铁金属后，通过风选机分离轻质物和重质物。二次筛下物主要成分为腐殖土。

这套传统的矿化垃圾处理流程，在筛分生成物的处理方面，还不够完善，主要表现在：

1)二次筛选的筛上物中的轻质部分，具有一定的热值，可以作为燃料使用。但由于其具有垃圾的身份，塑料长期混杂在垃圾堆中，卫生条件也限制了回收塑料的应用范围，因此在作为热源时受到极大的限制，垃圾分选所得的轻质可燃物主要是塑料类物质，由于塑料的种类繁多，有热固性、热塑性的，有含氯或不含氯的，相互混杂在一起，虽然可以作为原料回用，但由于分类的困难，回收塑料无法生产高端产品。同时常规的燃烧方式，燃烧后，烟气中存在有害物质，对环境会造成二次污染，因此即使废旧塑料作为热源使用是一个有前途的技术方向，但其燃烧后的烟气可能造成的危害，则大大的限制了废旧塑料作为燃料的使用，特别是没有稳定的热需求，以消除塑料危害为目标的燃烧所得热量往往只能白白的放空，不仅是资源的浪费，还会对环境形成热污染。

2)矿化垃圾处理后产生的腐殖土的数量极大，虽然腐殖质有多种用途，但都是有局限性的，无法保证常年的供需平衡。

现有技术有很多考虑建筑材料与垃圾综合处理的结合，申请人进行了细致的检索和分析，目前现有技术存在这样几类方向：

1、申请人于2017年8月4日提交的“陈腐垃圾焚烧暨制建材系统”，公开了一种陈腐垃圾焚烧暨制建材系统，包括开挖机筛选设备，RDF制备装置，腐殖土制坯装置和煅烧成品装置，并首次提出陈腐垃圾全员治理的概念，以陈腐垃圾中的腐殖土制成坯料，以陈腐垃圾中的具有一定热值的轻质物质制成RDF作为烧制该坯料的热源，从而做到治理环境和资源利用的完美结合。然而，本专利申请中并未提出如何将作为热源的轻质物质燃烧做到无害化，也没有提供具体的制备方法。

2、北京建筑材料科学院总院有限公司以及北京金隅股份有限公司提出一种陈腐垃圾中腐殖土和塑料在水泥窑的协同处理系统，包括陈腐垃圾筛选设备、垃圾焚烧炉、腐殖土预烘干装置和腐殖土热脱附装置，筛选设备筛上物种的轻质垃圾通过传送装置传送到垃圾焚烧炉燃烧，筛选设备筛下的腐殖土通过传送装置送至腐殖土预烘干装置和腐殖土热脱附装置进行烘干和热脱附处理，在振动筛筛上物出口下侧设置一个抛选机。通过抛选机提高了塑料的收集效率，通过以废治废和热能循环利用理念，将塑料燃烧释放的热能作为腐殖土热脱附的热源。

这套装置处理的目标是将腐殖土中残留的有机物去除，为腐殖土的后续应用创造条件，由于本系统的烟气处理依赖于水泥窑的烟气处理系统，因此只有存在水泥窑的地方才能应用此系统，因此其推广必然受到限制，同时本系统并不能将腐殖土转化为可以直接使用的建筑材料，还需要另建转化设施，必然加大了垃圾治理的总体社会成本。

3、福建工程学院提出一种利用矿化垃圾、污泥与建筑废弃物制备陶粒的方法，首先将垃圾填埋场的矿化垃圾筛分后干燥，污水处理厂产生的污泥经初步脱水，建筑废弃物破碎，然后将三种处理完的原料按照一定重量份的配比混合，混合后经机械搅拌，然后经预均化、陈化处理，处理后的混合物加入一定量份造孔剂混匀得到粉料，将粉料干燥，用造料机将粉料生成生料球，将生料球干燥后再烧结，最后经过自然冷却获得陶粒。然而，该发明利用的是垃圾有机物热值，因此垃圾中的轻质可燃物并没有得到处理，对垃圾的治理是不完备的，同时垃圾处理厂的污泥数量有限，也限制了这种工艺的推广。

因此存在克服现有技术问题，提出新的陈腐垃圾综合处理技术的需求。

发明内容

陶粒作为一种新型的建筑材料，得到了国家的大力提倡，一九九二年国务院下发了关于加快墙体材料革新和推广节能建筑意见的通知(国发[1992166号])揭开了我国建材史上新的一页。

为了克服现有技术存在的问题，本发明提供一种陈腐垃圾综合处理方法，采用陈腐垃圾筛分所得的腐殖土为主要原料，以筛分所得的轻质可燃物作为燃料，生产陶粒，并确保陶粒和烟气无害的一种生产方式，采用腐殖土制建材，减少了对制建材取土的需求，对国家和企业都是一个巨大的利好。

根据本发明的一方面，提供的一种利用陈腐垃圾来制备陶粒的方法，包括：

a，对陈腐垃圾进行一次筛分，获得一次筛上物以及一次筛下物；

b，对所述一次筛上物进行进一步分选，以分类选出轻质可燃物、大块无机物和金属玻璃等，

c，对所述一次筛下物进行破碎和二次筛分，获得二次筛上物和二次筛下腐殖土：

d，将所述轻质可燃物进行破碎并与所述腐殖土进行混合，然后成型为球状；

e，对球状物进行烧制以制备陶粒，烧制过程中，所述轻质可燃物作为燃料，以内燃的方式燃烧，烧制温度高达1200℃以上。

优选地，步骤e中，烧制陶粒所需要的热量基本由所述轻质可燃物以及所述腐殖土提供。

优选地，所述轻质可燃物包括塑料。

优选地，烧制过程包括对球状物进行干燥、预热和焙烧，所述焙烧温度高达1200℃以上。

优选地，步骤b中所述的分选包括磁选、风选以及人工分拣。

优选地，所述方法包括对步骤c中二次筛上物进一步破碎和筛分。

优选地，步骤d中，所述混合还包括与辅料进行混合。

优选地，所述方法还包括对步骤e排放的烟气进行处理以达标排放，所述处理包括对烟气进行急冷处理。

优选地，在步骤e中，确定球状物获得的热值总量，包括腐殖土的内含热值和轻质可燃物所含热量的总值，逐项计算，以满足陶粒烧制所需要的总热值。

本发明的有益效果在于，以垃圾分选的筛上轻质可燃物作为热源，以筛下的腐殖土，添加必要的辅料，经进一步破碎后作为生产陶粒的原料，把一堆有害的垃圾变成一批有用的物质，全面落实垃圾治理的三原则。本发明采用的陶粒生产工艺，与传统的生产陶粒的构成相比，具有突出的优点：1)简化了设备，简化了操作程序。2)由于在制陶粒的过程中，陶粒的烧成温度为1200℃，物料基本处于熔融的状态，可燃物处于物料的内部，其中所含的不燃的有害物和燃烧残渣都留在陶粒的内部，难以进入烟气中，减少了飞灰，也就减少重新生成二噁英的依托。3)在这个温度条件下，生产二噁英的前驱物可以被完全分解，减少了后续合成的可能性，也即，本发明生产过程和烟气治理过程高度统一，内燃法制陶粒，可以同时起到陶粒生产，抑制二噁英的生成和治理飞灰的三重目的，由此减少了后续的烟气治理的难度。4)由于轻质可燃物例如废塑料混合在原料陶粒中作为燃料，因此，燃烧制陶之后有利于形成良好的孔隙率。以腐殖土作为生产建筑材料的主要原料，是处理存量垃圾固相物的技术方向之一，与生产其他类型的建筑材料相比，生产陶粒，在综合治理方面，更具有优势，应该成为首选。可在不对外排放任何污染物的条件下，做到陈腐垃圾的全员治理。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图的简要说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。本发明的目标及特征考虑到如下结合附图的描述将更加明显，附图中：

附图1为根据本发明实施例的利用陈腐垃圾来制备陶粒流程法。

附图2为根据本发明实施例的全内燃法制陶粒体的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明，但并不用来限制本发明的保护范围。

参见图1，本发明的利用陈腐垃圾来制备陶粒的方法，包括：通过筛分设备进行垃圾的筛分；通过一次筛分获得筛上物以及筛下物，所述筛上物通过人工分拣、磁选、风选后回收铁磁物以及轻质可燃物等，所述筛下物通过破碎和二次筛分后再次获得二次筛分的筛上物和筛下物，所述二次筛分的筛下物形成腐殖土；二次筛分的筛上物可以进一步进行破碎和筛分，进一步获得大小合适的腐殖土，然后腐殖土为主要原料，以筛分所得的轻质可燃物作为燃料，生产建筑材料陶粒。

通常可认为，一般烧制陶粒的工艺条件为：干燥温度为108℃左右，预热温度为500℃，预热时间为25min，焙烧温度为1200℃，焙烧时间为8min，陶粒的粒径一般为5～25mm，例如10-20mm。

工业回转窑和烧结机都可以做为焙烧陶粒的装备。目前我国陶粒的生产设备大都采用的是工业回转窑。

目前的陶粒生产均是以煤炭、燃料油、燃料气等常规的燃料作为热源，均采用外燃的方式供热。本发明发明人研究发现，可以利用垃圾筛分所得的轻质可燃物作为燃料，采用内燃法的供热方式，实现上述的烧制温度，例如可以实现1200℃以上的温度。研究表明，在1200℃的烧制温度下，可以制备良好的陶粒，而利用轻质可燃物作为燃料可以实现该温度，由此能够成功地利用废物以及实现制陶目的；陶粒具有一定的孔隙率因此质轻，有利于作为建筑材料，而研究发现，将轻质可燃物作为燃料混合到原料陶粒中，有利于形成具有合适孔隙率的陶粒。

过去生产陶粒的加热过程都是外燃，即通过陶粒的外部输入热量，加热陶粒坯料。本发明提出内燃的概念，将可燃物制成小颗粒，与原料混在一起，然后制成球坯，进行烧结，利用混入的燃料燃烧时产生的热值，加热球坯，完成烧结过程，见图2。

本发明中，将所述轻质可燃物(主要包括废旧塑料，还可以包括例如木材等)进行破碎，例如可以形成尺寸为例如0.2-1mm的颗粒。

然后将破碎后的物质、辅料与所述腐殖土进行混合，成型为球状，也即原料陶粒。其中所添加的所述轻质可燃物占原料陶粒总重的约15-20％，例如16-18％。辅料一般用于调节陶粒的化学组成以及物理性质，例如调节化学组成使之符合一般生产陶粒的原料组成，调节物理性质则是针对陶粒的不同用途来调节陶粒的例如抗渗性、抗压性以及孔隙率等。更具体地，例如辅料可以为沙子(二氧化硅)、三氧化二铝、三氧化二铁，氧化钙，氧化镁等，也可以采用天然的页岩等。当然，如果腐殖土本身符合制陶的要求，则可以不添加所述辅料。

对生产陶粒过程的分析，生产出合格的陶粒和烟气达标治理是生产陶粒的两大要素。陶粒生产的工艺温度和成分的控制本身是成熟的，可以通过过程控制来保证，生产出合格的陶粒。陶粒通过高温焙烧，离开高温区，进入冷却段，接触的都是无害的空气，因此陶粒本身是无害的。

可以利用现有设备例如回转窑对球状物进行烧制以制备陶粒，烧制过程中，主要所述轻质可燃物作为燃料，以内燃的方式燃烧，烧制温度可以高达1200℃以上。

该过程中烧结采用的废旧塑料的燃烧温度达到1200℃，从而在确保废旧塑料的燃烧的前提下，有效的分解二噁英的前驱物，排出烟气的急冷是成熟的技术，两个措施的有机结合，可以确保烟气的达标排放。

优选的，所述烧结采用的加热方式，可以是外燃和内燃的结合，也可以单纯的内燃，两种加热方式均可以以废旧塑料作为热源。

在陶粒煅烧的过程中，陶粒的坯料温度达到1200℃或者更高一点的需求，由于不同的腐殖土和不同的废塑料的热值是不同的，因此需要确定系统获得热值的总量，包括腐殖土的内含热值和外部注入物质所含热量的总值，逐项议定，以满足陶粒焙烧所需要的总热值。

具体实施例

本实施例中，所在区域的垃圾构成为：筛上物的重量为垃圾总重12％，腐殖土的重量为垃圾总重的60％，现以总重为100公斤的一堆垃圾作为计算基数；制陶粒的设备工业回转窑，温度1200℃。

100公斤陈腐垃圾筛分后可得腐殖土为60公斤，如需要添加20％的辅材，则可用于制陶粒的物料总重：为60×1.2＝72kg。

陶粒生产过程中需要的热量，可见表1所示。

由此可知，如果全部用来制陶粒的话，需要的热量为：72×5000＝3.6×10⁵kJ。

根据统计，腐殖土的热值为1533kJ/kg，则自身可提供的热量为：1533×75＝1.15×10³kJ。

筛分后，轻质可燃物的总重量为12kg，根据国内对陈腐垃圾筛上物热量的测算，通常为18000kJ/kg，则筛上物可提供的总热量为：18000×12＝2.16×10⁵kJ，

因此可知垃圾自身可提供的热量为：2.16+1.15＝3.66×10⁵kj

参见表1，不同国家陶粒烧制的热量需求表格

表1各国的陶粒生产热耗

从此前的计算可知，此种垃圾构成的情况下制陶粒，需要的热量为：3.6×10⁵kJ。

两相对照可知，陈腐垃圾自身完全可以提供自身制陶粒所需要的热量，达到了全员治理的目的。当然由于各地的垃圾构成会有所差异，这种平衡关系可能会打破，需要进行必要的调整，建立起陶粒的生产量和供热量之间的平衡关系，达到燃烧废旧塑料，通过制陶粒，达到陈腐垃圾全员治理的目的。

利用本发明的方法制备了陶粒，通过常规的检测方法检测陶粒性能参数如下表2：

表2：陶粒性能参数

粒径	堆积密度	筒压强度	孔隙率	吸水率	耐火度
						8-21mm	290-380kg/m3	1.2-2.5Mpa	65-80％	8％-9％	大于500

以上对本发明实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本发明实施例的原理；同时本领域的一般技术人员，根据本发明的实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims

1.一种利用陈腐垃圾来制备陶粒的方法，其特征在于，包括：

b，对所述一次筛上物进行进一步分选，以分选出轻质可燃物，

c，对所述一次筛下物进行破碎和二次筛分，获得二次筛上物和二次筛下腐殖土；

e，对球状物进行烧制以制备陶粒，烧制过程中，所述轻质可燃物作为燃料，以内燃的方式燃烧，烧制温度高达1200℃以上；

其中，步骤e中，烧制陶粒所需要的热量基本由所述轻质可燃物以及所述腐殖土提供。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述轻质可燃物包括塑料。

3.根据权利要求1所述的方法，其中烧制过程包括对球状物进行干燥、预热和焙烧，所述焙烧温度高达1200℃以上。

4.根据权利要求1所述的方法，其中步骤b中所述的分选包括磁选、风选以及人工分拣。

5.根据权利要求1所述的方法，包括对步骤c中二次筛上物进一步破碎和筛分。

6.根据权利要求1所述的方法，其中步骤d中，所述混合还包括与辅料进行混合。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括对步骤e排放的烟气进行处理以达标排放，所述处理包括对烟气进行急冷处理。

8.据权利要求1所述的方法，其特征在于：在步骤e中，确定球状物获得的热值总量，包括腐殖土的内含热值和轻质可燃物所含热量的总值，逐项计算，以满足陶粒烧制所需要的总热值。