CN112142445A - 一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，包括下列步骤：原料混合陈化；将市政生活污泥与细度小于等于80目、含水量小于3％的页岩粉料按污泥20‑25％，页岩粉料75‑80％的比例搅拌混合；充分混合均匀的物料进入立体陈化库进行陈化，提高原料的塑性；经陈化后混合物料的含水率16‑18％；半成品造粒；将步骤1中陈化后的混合物料放入造粒机中挤压造粒得到料球；陶粒焙烧；经烘干后的料球进入陶粒回转窑进行高温烧制，生料球从窑尾低温段进入，窑头高温段流出，料球温度从低温逐步升高，温度达到1150℃‑1250℃时，完成烧制，烧制完成的陶粒熟料冷却降温，即可包装销售。本发明解决了常规污泥陶粒中污泥占比较低、消耗市政污泥的量较少，生产成本高的问题。

Description

一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法
技术领域
本发明涉及污泥陶粒制造领域，尤其涉及一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法。
背景技术
陶粒是一种在回转窑中经发泡生产的轻骨料。它具有球状的外形，表面光滑而坚硬，内部呈蜂窝状，有密度小、热导率低、强度高的特点。在耐火材料行业中，陶粒主要用于作隔热耐火材料的骨料。
现有的陶粒大多是以粘土为原料烧制的，而随着技术的不断进步，使用污泥制备陶粒正在慢慢兴起；污泥陶粒是以城镇污水处理厂污泥为主要原料，加以一定量的辅料、外加剂，经过造粒、焙烧而成的一种建材。因此，利用城镇污水处理厂污泥(非危废)和一般工业固废(渣土、粉煤灰)制取陶粒，应用于建筑行业，经济和社会效益良好。不仅可以解决污泥出路的问题，同时使得污泥的处理处置朝着无害化、减量化和资源化的方向发展，符合我国污泥的处理处置总体思路和要求。但是在后续的研发过程中发现：使用渣土、粉煤灰等材料搭配市政生活污泥混合备陶粒时，市政生活污泥的占比一般为10％左右；渣土、粉煤灰等占比80-90％，市政生活污泥在陶粒烧制原料中的占比太低，对于城市里大数量的市政生活污泥无法起到明显的消耗作用，而无法消耗的市政生活污泥又很可能会引发环保问题；并且在无论是烧制粘土陶粒或是以渣土、粉煤灰烧制污泥陶粒时，需要用到大量的燃料，不仅造价高，大料燃料燃烧还会产生烟气，污染环境。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明提供了一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，解决了现有技术中烧制污泥陶粒时市政污泥在配方中的占比低、烧制时燃料使用量多，成本高的问题。
根据本发明的实施例，一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，所述方法包括下列步骤：
步骤1：原料混合陈化；将20-25％的市政生活污泥与的75-80％的页岩粉料搅拌混合，得到混合物料；其中页岩粉料的细度小于等于80目、含水量小于3％，污泥的含水率为78-82％；搅拌均匀的混合物料进入立体陈化库进行陈化，提高原料的塑性；陈化后，混合物料的含水率为16-18％；
步骤2：半成品造粒；将步骤1中陈化后的混合物料放入造粒机中挤压造粒得到生料球；
步骤3：陶粒焙烧；将生料球送入陶粒回转窑进行高温烧制，生料球从窑尾低温段进入，窑头高温段流出，生料球温度逐步升高到1150℃-1250℃时，完成烧制，得到陶粒熟料；
步骤4：对烧制完成的陶粒熟料冷却降温，即可进行质检销售。
优选的，步骤1中页岩粉料的制备过程为：将大块页岩放入破碎机中进行破碎，经破碎后的页岩变为小块页岩碎粒，碎粒的粒径小于等于3cm；后将得到的页岩碎粒定时定量的送入烘干机中烘干，烘干后的页岩碎粒进入风选球磨机进行粉磨，经粉磨处理后粉料的细度小于等于80目；
优选的，步骤3中冷却降温使用的具体设备为竖式冷却机；将陶粒熟料的温度冷却至100℃以下，冷却中的余热全部回收，为步骤1中岩碎粒的烘干提供热量。
优选的，步骤3中烧制陶粒的燃料为生物质稻壳粉；燃料经专用燃烧器送入回转窑内进行焙烧。
优选的，步骤3中燃烧产生的烟气还经过一个尾气处理步骤，该步骤的具体流程为：将回收后的烟气进行除尘，除尘后将烟气进行碱洗，碱洗后除臭，最后排放。
优选的，所述尾气处理步骤使用到的具体设备为：旋风除尘器、布袋除尘器、碱洗塔、光微波除臭机。
优选的，步骤1中使用的搅拌设备为双轴搅拌机；搅拌时间：3-5分钟，搅拌转速：1480r/min。
优选的，步骤1中陈化时间为95-98小时。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
①：相较于其他组分的污泥陶粒，本发明提供的页岩陶粒提升了整体组分中污泥的占比；渣土污泥陶粒以及粉煤灰污泥陶的污泥占比在业内通常小于10％，而页岩陶粒的污泥的配比量达到20-25％左右，是渣土陶粒以及煤灰陶粒的两倍左右，有效的消耗了市政生活污泥，减少了由市政生活污泥带来的环保压力；
②：污泥中含有50％左右的有机质，在陶粒烧制过程中可以提供陶粒烧胀所需的碳质材料，还能提供烧成过程中一部分热量，燃烧室内的烧胀温度就越低，燃料消耗也就越少，本发明提供的页岩陶粒中污泥占比20-25％，可以在燃烧时燃烧有机物来释放热量，可以有效的减少燃料的消耗，节能减排，提升经济效益；
③：污泥中含有一定量的重金属离子，与页岩粉料进行混合烧制时可以固化这些重金属离子，本发明中提供的页岩陶粒配方中污泥占比高，有效的消耗了污泥的总量，减少了重金属离子对环境的污染。
附图说明
图1为本发明实施例的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明中的技术方案进一步说明。
实施例1：
本发明中一实施例提供的陶粒的烧制原料主要包括页岩和市政生活污泥。市政生活污泥采用专用污泥运输车运至生产厂区的污泥池；页岩由汽车运输至生产厂区堆场；
将大块页岩除杂后放入破碎机中进行破碎，经破碎后的页岩变为小块页岩碎粒，碎粒的粒径小于等于3cm；然后将得到的页岩碎粒定时定量的送入烘干机中烘干，烘干后的页岩碎粒进入风选球磨机进行粉磨，经粉磨处理后粉料的细度小于等于80目；经破碎预处理后页岩粉料通过定时定量给料机送入原料烘干机内进行烘干，烘干后，页岩粉料的含水量小于3％；
市政生活污泥采用抓斗及皮带机输送至双轴搅拌机中，页岩粉料通过传送带输送至双轴搅拌机中，市政生活污泥采占总组分的20％，页岩粉料占总组分的80％；其中市政生活污泥采的含水量为78％；设置双轴搅拌机转速为1480r/min，搅拌时间5min，直至搅拌均匀，使市政生活污泥与页岩粉料充分混合；
混合后的物料，收集后倒入池式陈化库静态堆放，陈化的主要作用是促使物料充分混合均匀、均化水分，并进行离子交换，使一些硅酸盐矿物与水分接触水解成为胶结物质，从而提高原料的塑性，提高产品品质，陈化时间为98小时，此时混合物料的含水率为16-18％；
收集陈化后的混合物料，转运至对辊造粒机进行挤压造粒；使混合物料形成生料球；
成型的生料球运送至回转窑进行高温烧制，生料球从窑尾低温段进入从窑头高温段流出，生料球温度从低温逐步升高，最高温度达到1250℃左右完成烧制；
烧制完成的陶粒熟料进入竖式冷却机内进行冷却降温，温度降低至100℃时即可进行质检以及筛分，之后包装运输销售。
冷却采用的设备为竖式冷却机，冷却产生的余热全部回收用于页岩粉料的烘干；焙烧燃料选用生物质稻壳粉，燃料经专用燃烧器送入回转窑内进行焙烧，焙烧产生的高温烟气同物料流向相反，烟气温度随着与物料之间的热交换而逐步降低。
焙烧产生的高温烟气由窑尾流出；流出的烟气由集气器收集，再由风管依次连接：旋风除尘器、布袋除尘器、碱洗塔、光微波除臭机；旋风除尘器、布袋除尘器除去尾气中颗粒物，碱洗塔除去烟气中酸性气体，洗光微波除臭、活性炭吸附除去臭味，最后排放。
实施例2
本发明中提供的另一实施例中，陶粒的烧制原料主要包括页岩和市政生活污泥。市政生活污泥采用专用污泥运输车运至生产厂区的污泥池；页岩由汽车运输至生产厂区堆场；
将大块页岩除杂后放入破碎机中进行破碎，经破碎后的页岩变为小块页岩碎粒，碎粒的粒径小于等于3cm；然后将得到的页岩碎粒定时定量的送入烘干机中烘干，烘干后的页岩碎粒进入风选球磨机进行粉磨，经粉磨处理后粉料的细度小于等于80目；经破碎预处理后页岩粉料通过定时定量给料机送入原料烘干机内进行烘干，烘干后，页岩粉料的含水量小于3％；
市政生活污泥采用抓斗及皮带机输送至双轴搅拌机中，页岩粉料通过传送带输送至双轴搅拌机中，市政生活污泥采占总组分的22％，页岩粉料占总组分的78％；其中市政生活污泥采的含水量为80％；设置双轴搅拌机转速为1480r/min，搅拌时间4min，直至搅拌均匀，使市政生活污泥与页岩粉料充分混合；
混合后的物料，收集后倒入池式陈化库静态堆放，陈化的主要作用是促使物料充分混合均匀、均化水分，并进行离子交换，使一些硅酸盐矿物与水分接触水解成为胶结物质，从而提高原料的塑性，提高产品品质，陈化时间为96小时，此时混合物料的含水率为16-18％；
收集陈化后的混合物料，转运至对辊造粒机进行挤压造粒；使混合物料形成生料球；
成型的生料球运送至回转窑进行高温烧制，生料球从窑尾低温段进入从窑头高温段流出，生料球温度从低温逐步升高，最高温度达到1200℃左右完成烧制；
烧制完成的陶粒熟料进入竖式冷却机内进行冷却降温，温度降低至100℃时即可进行质检以及筛分，之后包装运输销售。
冷却采用的设备为竖式冷却机，冷却产生的余热全部回收用于页岩粉料的烘干；焙烧燃料选用生物质稻壳粉，燃料经专用燃烧器送入回转窑内进行焙烧，焙烧产生的高温烟气同物料流向相反，烟气温度随着与物料之间的热交换而逐步降低。
焙烧产生的高温烟气由窑尾流出；流出的烟气由集气器收集，再由风管依次连接：旋风除尘器、布袋除尘器、碱洗塔、光微波除臭机；旋风除尘器、布袋除尘器除去尾气中颗粒物，碱洗塔除去烟气中酸性气体，洗光微波除臭、活性炭吸附除去臭味，最后排放。
实施例3：
本发明中提供的另一实施例中，陶粒的烧制原料主要包括页岩和市政生活污泥。市政生活污泥采用专用污泥运输车运至生产厂区的污泥池；页岩由汽车运输至生产厂区堆场；
将大块页岩除杂后放入破碎机中进行破碎，经破碎后的页岩变为小块页岩碎粒，碎粒的粒径小于等于3cm；然后将得到的页岩碎粒定时定量的送入烘干机中烘干，烘干后的页岩碎粒进入风选球磨机进行粉磨，经粉磨处理后粉料的细度小于等于80目；经破碎预处理后页岩粉料通过定时定量给料机送入原料烘干机内进行烘干，烘干后，页岩粉料的含水量小于3％；
市政生活污泥采用抓斗及皮带机输送至双轴搅拌机中，页岩粉料通过传送带输送至双轴搅拌机中，市政生活污泥采占总组分的24％，页岩粉料占总组分的76％；其中市政生活污泥采的含水量为81％；设置双轴搅拌机转速为1480r/min，搅拌时间4min，直至搅拌均匀，使市政生活污泥与页岩粉料充分混合；
混合后的物料，收集后倒入池式陈化库静态堆放，陈化的主要作用是促使物料充分混合均匀、均化水分，并进行离子交换，使一些硅酸盐矿物与水分接触水解成为胶结物质，从而提高原料的塑性，提高产品品质，陈化时间为94小时，此时混合物料的含水率为16-18％；
收集陈化后的混合物料，转运至对辊造粒机进行挤压造粒；使混合物料形成生料球；
成型的生料球运送至回转窑进行高温烧制，生料球从窑尾低温段进入从窑头高温段流出，生料球温度从低温逐步升高，最高温度达到1170℃左右完成烧制；
烧制完成的陶粒熟料进入竖式冷却机内进行冷却降温，温度降低至100℃时即可进行质检以及筛分，之后包装运输销售。
冷却采用的设备为竖式冷却机，冷却产生的余热全部回收用于页岩粉料的烘干；焙烧燃料选用生物质稻壳粉，燃料经专用燃烧器送入回转窑内进行焙烧，焙烧产生的高温烟气同物料流向相反，烟气温度随着与物料之间的热交换而逐步降低。
焙烧产生的高温烟气由窑尾流出；流出的烟气由集气器收集，再由风管依次连接：旋风除尘器、布袋除尘器、碱洗塔、光微波除臭机；旋风除尘器、布袋除尘器除去尾气中颗粒物，碱洗塔除去烟气中酸性气体，洗光微波除臭、活性炭吸附除去臭味，最后排放。
实施例4
本发明中提供的另一实施例中，陶粒的烧制原料主要包括页岩和市政生活污泥。市政生活污泥采用专用污泥运输车运至生产厂区的污泥池；页岩由汽车运输至生产厂区堆场；
将大块页岩除杂后放入破碎机中进行破碎，经破碎后的页岩变为小块页岩碎粒，碎粒的粒径小于等于3cm；然后将得到的页岩碎粒定时定量的送入烘干机中烘干，烘干后的页岩碎粒进入风选球磨机进行粉磨，经粉磨处理后粉料的细度小于等于80目；经破碎预处理后页岩粉料通过定时定量给料机送入原料烘干机内进行烘干，烘干后，页岩粉料的含水量小于3％；
市政生活污泥采用抓斗及皮带机输送至双轴搅拌机中，页岩粉料通过传送带输送至双轴搅拌机中，市政生活污泥采占总组分的25％，页岩粉料占总组分的75％；其中市政生活污泥采的含水量为82％；设置双轴搅拌机转速为1480r/min，搅拌时间3min，直至搅拌均匀，使市政生活污泥与页岩粉料充分混合；
混合后的物料，收集后倒入池式陈化库静态堆放，陈化的主要作用是促使物料充分混合均匀、均化水分，并进行离子交换，使一些硅酸盐矿物与水分接触水解成为胶结物质，从而提高原料的塑性，提高产品品质，陈化时间为95小时，此时混合物料的含水率为16-18％；
收集陈化后的混合物料，转运至对辊造粒机进行挤压造粒；使混合物料形成生料球；
成型的生料球运送至回转窑进行高温烧制，生料球从窑尾低温段进入从窑头高温段流出，生料球温度从低温逐步升高，最高温度达到1150℃左右完成烧制；
烧制完成的陶粒熟料进入竖式冷却机内进行冷却降温，温度降低至100℃时即可进行质检以及筛分，之后包装运输销售。
冷却采用的设备为竖式冷却机，冷却产生的余热全部回收用于页岩粉料的烘干；焙烧燃料选用生物质稻壳粉，燃料经专用燃烧器送入回转窑内进行焙烧，焙烧产生的高温烟气同物料流向相反，烟气温度随着与物料之间的热交换而逐步降低。
焙烧产生的高温烟气由窑尾流出；流出的烟气由集气器收集，再由风管依次连接：旋风除尘器、布袋除尘器、碱洗塔、光微波除臭机；旋风除尘器、布袋除尘器除去尾气中颗粒物，碱洗塔除去烟气中酸性气体，洗光微波除臭、活性炭吸附除去臭味，最后排放。
下面例举本发明中各实施例的成品污泥陶粒的具体参数以及常规粘土陶粒的具体参数：
Figure BDA0002703500330000071
市政生活污泥中含有50％左右的有机质，在陶粒焙烧过程中可以提供陶粒烧胀所需的碳质材料，还能提供烧成过程中一部分热量，这意味着污泥的占比越高，燃烧室内的烧胀温度就越低，燃料消耗也就越少。
分析表1的具体参数可以得出，本发明提供的成品页岩污泥陶粒，堆积密度与筒压强度相较于粘土陶粒相差不大，但是原材料的成本低(含有20-25％的污泥原料)，生产时消耗的燃料更少；成品陶粒的吸水率低，作为建材使用时可以起到防潮防水的效果；配方材料的选择使得陶粒的生产成本更低，使用者的采购的成本就低，更适合作为建材在建筑行业中推广使用；并且本发明的工艺大量的消耗了市政生活污泥，在环保上起到了重要作用。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，其特征在于，所述方法包括下列步骤：
Sp1：原料混合陈化；将20-25％的市政生活污泥与的75-80％的页岩粉料搅拌混合，得到混合物料；其中页岩粉料的细度小于等于80目、含水量小于3％，污泥的含水率为78-82％；搅拌均匀的混合物料进入立体陈化库进行陈化，提高原料的塑性；陈化后，混合物料的含水率为16-18％；
Sp2：半成品造粒；将步骤1中陈化后的混合物料放入造粒机中挤压造粒得到生料球；
Sp3：陶粒焙烧；将生料球送入陶粒回转窑进行高温烧制，生料球从窑尾低温段进入，窑头高温段流出，生料球温度逐步升高到1150℃-1250℃时，完成烧制，得到陶粒熟料；
Sp4：对烧制完成的陶粒熟料冷却降温，即可进行质检销售。
2.根据权利要求1所述的一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，其特征在于，步骤1中页岩粉料的制备过程为：将大块页岩原料除杂后放入破碎机中进行破碎，破碎后得到粒径小于等于3cm的小块页岩碎粒；后将得到的页岩碎粒定时定量的送入烘干机中烘干，烘干后的页岩碎粒进入风选球磨机进行粉磨，得到细度小于等于80目的页岩粉料。
3.根据权利要求2所述的一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，其特征在于，步骤4中采用竖式冷却机将陶粒熟料的温度逐步冷却至100℃以下，冷却中的余热全部回收，为页岩碎粒的烘干提供热量。
4.根据权利要求1所述的一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，其特征在于，步骤3中焙烧陶粒的燃料为生物质稻壳粉。
5.根据权利要求4所述的一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，其特征在于，步骤3中燃烧产生的烟气经过一个尾气处理步骤，该步骤的具体流程为：将由窑尾流出的烟气进行一级除尘、二级除尘，除尘后使用碱洗塔对烟气进行碱洗，碱洗的烟气再使用光微波除臭机进行除臭，最后排放。
6.根据权利要求5所述的一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，其特征在于，所述一级除尘、二级除尘的具体设备分别为：旋风除尘器、布袋除尘器。
7.根据权利要求1所述的一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，其特征在于，步骤1中使用双轴搅拌机以1480r/min的转速将市政生活污泥与页岩粉料搅拌3-5分钟。
8.根据权利要求1所述的一种利用市政生活污泥与页岩混合制备陶粒的方法，其特征在于，步骤1中陈化时间为95-98小时。
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