CN114990331A - 一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法 - Google Patents
一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法。本发明属于尘泥固废治理领域。其特征在于本发明包括以下步骤：1、城市污泥与含铁等物料配料混料降水搅拌混匀，或城市污泥与含铁等物料预配料预混料预处理，经风干去除部分水分，然后混匀料再配料混料混匀，或采用加热混料搅拌干燥去水，预热干燥混匀料；2、压球机压球，干燥，或压球机热压球，或存放干燥，或热压球直接热装运送；3、将节碳压球加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池处理。本发明的优点是节碳压球协同处理，较好地解决了城市污泥难以干化、病菌寄生虫安全卫生风险问题，有机质、碳氢利用问题，实现了大规模经济高效资源化利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，特别是涉及一种含水含粘土含有机质城市污泥，配料混料降水、干燥去水，与含铁等物料混料压球无需加水无需添加粘结剂，利用干燥去水、高温，杀灭城市污泥有害病菌病毒病原体、微生物和寄生虫，节碳压球加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池协同处理，节碳节能，实现城市污泥低成本经济高效与含铁等物料在渣铁浴熔池中协同处理资源化利用的方法。利用城市污泥与含铁等物料压球，在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池中协同处理，为城市污泥的大规模经济高效无害化资源化利用处理创造了条件。属于城市污泥低成本安全资源化利用和节能环保领域。
背景技术
城市污泥是一种生活污水处理厂产生的含有有机质和粘土的污泥，包括初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥，经浓缩机械脱水后的污泥含水率一般在80%左右，部分最高可达90%，即使机械脱水彻底，其含水率一般也只能降至60%左右，这种高含水、含粘土含有机质的特殊污泥，已成为城市污水处理厂难以处理的污泥废弃物。目前，污泥处理技术主要包括污泥干化、消化、堆肥和焚烧等，污泥的处置技术主要有填埋、土地利用和建材化等资源化利用。当前，填埋成了处置的主要方式，然而，填埋必须首先进行固化成块预处理，且占用土地资源，容易带来二次污染，此方法已日益受到限制。干化、高温焚烧和建材化处理彻底、处理量大，但投资大、处理成本高。经浓缩机械脱水后的高含水污泥外委处置，需要负责运输、支付价格不菲的处置费。不及时处理，短时堆存，即产生发酵腐败放出恶臭，严重污染环境。城市污泥处理成本高、处理难的问题，已给城市市政增加了一项长期的财政补贴负担和环境压力。随着城市污泥产生量的日益扩大，寻找卫生化、无害化、大规模安全经济高效资源化利用方法就显得日益迫切。
城市污泥作为一种特殊污泥，含水85%以上为流态，经浓缩机械脱水后含水60～85%为塑态，所含固体物质非常少，乳胶状粘稠，与其说是污泥，不如说是一种表面上看上去是一种豆腐渣一样的含有少量泥的粘稠的胶状污水更准确，城市污泥含有一定量的胶状有机物质，各种病菌病毒病原体、微生物、寄生虫，污泥腐烂变质散发臭味，存在污染空气和对人的健康等卫生安全风险，给人们的处理处置工作增加了难度。虽然含有较高的有机质、碳氢物质，固体物质具有较高的热值，碳氢既是燃料还是金属氧化物还原剂，但提高城市污泥价值，方便其使用，就必须将其干化处理，水分降至10～15%以下，采用干化降水去水，处理既难、费用也特别高。城市污泥彻底干化后，固体物呈纤维状，自身容重极低，随风飞扬，且燃点低，着火即燃，极易燃烧。有关资料表明，湿污泥处理处置全成本区间在150～500元/吨，常规处理处置投资大、费用高昂。即使是一定程度干化的半干化处理，将城市污泥含水率降至30～35%水平，虽然处理难度有所降低，但费用仍然不低。因此，如何对城市产生的大量城市污泥大规模经济高效资源化利用，成为了一项重要研究课题。
我国作为钢铁工业大国，理论上炼铁系统的铁矿粉烧结至高炉冶炼生产环节似乎具有消纳这些城市污泥的可能，为此，首钢、宝钢、武钢、昆钢等钢厂，以及重庆大学、中冶长天等设计院和高校都为此作出了不少研究，如将城市污泥生石灰钙化处理再配入烧结配料、或造粒后再配入烧结配料，经烧结一混二混、抽风烧结，生产烧结矿供高炉冶炼，或者经球团生产工艺的配料、混合、造球、烘干、窑炉焙烧，生产氧化球团供高炉冶炼，但因存在各种难以克服的缺陷和弊端，炼铁生产工艺上并未看到有实质性应用。
典型的有专利号200910241914.6《一种以城市污泥和钢铁冶金含铁尘泥制备烧结配料的方法》，公开了一种将城市污泥与钢铁冶金尘泥混合、造粒，生产烧结颗粒料，作为配料配入烧结工序中；申请号 201610648913.3《一种城市污泥在小球烧结中的资源化利用方法》，公开了一种城市污泥与铁精矿粉、生石灰、冶金废料进行混匀，然后通过造球机进行造球，将制得的小球作为烧结混合料原料进行配料，再抽风烧结；类似的，专利号202010028720.4《一种用于铁矿粉烧结添加剂的炭化污泥颗粒的制备方法》，公开了一种首先将城市污泥样品进行机械脱水后加热烘干，将生石灰和钢渣预先粉碎成粒度0.8-1.2mm的粉粒；然后物料混合、圆盘造球机造球，得到直径为1-3mm颗粒，风干即得炭化污泥颗粒，再配入烧结配料，经二级混合机混匀、抽风烧结，生产高炉冶炼用烧结矿；申请号202111119265.X《一种以城市污泥和冶金尘泥为原料制备烧结矿的方法》，公开了一种将城市污泥、冶金尘泥、烧结返矿和生石灰进行混合，然后进行造粒，得到颗粒小球，再与烧结混合料进行混合，后抽风烧结，得到烧结矿。
城市污泥固体物质由粘土、纤维及有机质组成，以上方法虽然将其预先制成颗粒小球，事实上，颗粒小球一旦配入烧结配料，在一混二混的强力搅拌混匀下，城市污泥颗粒小球依然会被破坏，固体物质会分散到烧结料中，烧结料在烧结风机抽风负压高达10Kpa以上的烧结机台车上烧结时，粘土、纤维及有机质这些极轻的细微固体物质依然极易被风机抽走而进入烧结烟气系统中，增加了烧结烟气系统除尘灰，城市污泥转移成了其它的除尘灰环保问题，另外，城市污泥的固体物质燃点不足300℃，比焦粉煤粉燃点低得多的城市污泥中的纤维及有机质，即使还有部分不被烧结抽风抽走，也在高温烧结段之前的中低温段已提前燃烧完成，C、H物质起不到减少烧结固体燃耗的作用，另外，烧结工艺生产线长，极易腐败发酵散发臭味的城市污泥在从烧结配料、一混二混至烧结楼烧结台车布料烧结较长生产系统容易形成二次污染。
申请号201610609508.0《一种城市污泥及含铁制备氧化球团的方法》，本发明公开了将5～9份城市污泥、90～92份含铁废料、1～3份粘结剂进行混匀，然后再装入圆盘造球机中，加水，制备生球，之后再进行干燥后预热，最后再将生球进行焙烧，得到粒径为15～20mm氧化球团，氧化球团用于高炉冶炼。然而颗粒细小的含铁废料亲水性差，无核、成球性差，与城市污泥外加粘结剂混匀，加水圆盘造球机造球，出球率低，含粉率高，生产成本高，所产氧化球团强度低，难以达到高炉冶炼对入炉烧结矿球团矿等炉料的强度要求，将此种氧化球团用于高炉，入炉后球团发生碎裂，同样容易影响高炉炉内料柱透气性，不利于高炉顺行和正常生产。
由此可见，寄希望于将城市污泥应用于现有烧结、高炉冶炼协同处理，既不能利用城市污泥的内在价值，还有可能会影响到现有主体生产线的正常生产，无疑更无法达到大规模地经济高效资源化利用的目的。
发明内容
本发明的目的：针对现有技术的缺陷，提出一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，特别是一种利用城市污泥含水含粘土含有机质特点，配料混料降水、干燥去水，与含铁等物料混料压球无需加水无需添加粘结剂，利用干燥去水、高温，杀灭城市污泥有害病菌病毒病原体、微生物和寄生虫，节碳压球加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉的渣铁浴熔池协同处理，节碳节能，实现城市污泥低成本高效化与含铁等物料在渣铁浴熔池中协同处理资源化利用的方法。本发明，配料混料降水、干燥去水，解决了城市污泥干化利用难题，利用城市污泥含水高的特点，城市污泥与含铁干料混料压球时，污泥中所含有的水完全代替了混料所需外加水，污泥中的水得到了利用，污泥既无需单独干化处理，混料压球也无需再外加水，利用城市污泥含粘土含有机质，采用压球机设备压制生产压球，压球能够满足熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉的渣铁浴熔池处理要求，无需再额外添加粘结剂压球，利用烘干干燥去水、高温，可以杀灭城市污泥有害病菌病毒病原体、微生物和寄生虫，利用压球工艺，将城市污泥中的含碳含氢物质、有机质封存在压球中，压球变成了含碳自还原球团节碳压球，成整体团块状加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉的渣铁浴熔池中处理，为压球提供含碳含氢燃料和铁等金属元素氧化物碳还原剂和氢还原剂，城市污泥中的含碳含氢物质、有机质有价值的物质得到充分利用。由此，能够较好地解决城市污泥难以烘干、烘干成本高昂的难题，彻底杀灭城市污泥中病菌病毒病原体、微生物、寄生虫，解决健康卫生安全利用的风险问题，有效利用城市污泥的有机质、碳氢元素的热值和还原剂，解决经济高效资源化利用问题，为城市污泥大规模经济高效资源化处理创造条件，以便创造更好的经济效益、环保效益和社会效益。
本发明的技术方案：一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，特别是一种利用城市污泥含水含粘土含有机质特点，配料混料降水、干燥去水，与含铁等物料混料压球无需加水无需添加粘结剂，利用烘干干燥去水、高温，杀灭城市污泥有害病菌病毒病原体、微生物和寄生虫，节碳压球加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池协同处理，节碳节能，实现城市污泥低成本高效化与含铁等物料在渣铁浴熔池中处理资源化利用的方法。
城市污泥主要包括：初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥，含有泥土，其有机物含量高，达60～80%，有机挥发分中碳氢含量非常高，其颗粒细，在0.02～0.2mm，密度小，只有1002～1006Kg/m3。通常脱水污泥水分在60～85%之间，呈塑态，污泥水分在60%以下呈固态，半干化处理，城市污泥含水率可降至30～35%水平。因此，未进行干化处理的脱水污泥，与其说是含水污泥，不如说是粘稠的含泥胶状污水混合物，胶状粘稠城市污泥自个单独脱水非常困难，但是换一个角度，如果其中内含的大量水能利用，污泥中的水和碳、氢、有机质、粘土也都是一种资源。采用压球机生产含铁等物料压球，干物料混匀搅拌时，需要加水加入粘结剂压球，城市污泥中的水和粘土有机质，正好可以代替压球需要外加的水和粘结物料，研究表明，压球加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池中处理，压球能够满足处理生产要求，压球无需再额外添加粘结剂，由此，去除了粘结剂、去除了添加粘结剂生产设备，简化了生产工艺，降低了压球加工处理成本。渣铁浴熔池能够处理干化的、半干化的、未干化的脱水污泥节碳压球，综合考虑，处理低成本的未进行干化、便于运输的含水率60～85%的浓缩机械脱水污泥更为经济合理。
研究表明，城市污泥有害病菌病毒病原体、微生物和寄生虫等致病物质，温度在90℃以上即可杀灭，消除卫生健康安全风险，污泥温度控制在200℃以下，污泥中有机质可以保留，污泥温度在200℃以上易降解有机物开始裂解、燃烧析出、炭化，干污泥燃点约300℃，在400～600℃最后难降解纤维素、木质素等有机物燃烧。因此，城市污泥烘干，烘干温度宜控制在90～300℃范围内，压球后烘干，压球烘干温度宜控制在90～400℃范围内，既可以杀灭污泥有害病菌病毒病原体、微生物和寄生虫等致病物质，又可以将污泥中的碳氢物质、有机质封存在压球中，压球变成了含碳自还原球团节碳压球，使之在压球加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉时，起到减少燃料和还原金属氧化物碳氢还原剂的节碳节能的作用，降低处理的燃料消耗。
研究表明，城市污泥将其水分干燥，含水降低到24%以下，污泥中的生物质即失去活性。因此，利用各种废料大多属于干粉特点，将各种含铁等物料干粉与含水很高的城市污泥进行干湿料预配料预混料，可以显著降低单一城市污泥粘稠弱点，再进行自然风干去水分，将混匀料水分降至6～24%以下，之后作为一种混匀料，再进行配料、压球，可以提高城市污泥处理量。或采用混料搅拌干燥机，通过热烟气和/或热物料进行混匀料加热预热烘干，干燥去水，将混匀料水分降至6～9%或6%以下进行压球，进一步提高城市污泥处理量。
压球机压球，压球混匀料水分须控制在10%以下，显然，城市污泥中的生物质已完全失去活性，采取半干式、干式强力压球，压球混匀料水分低至6%以下，城市污泥加工处理过程的卫生安全性进一步提高，城市污泥这一特殊污泥的加工处理安全性能够得到保障。
混匀料预热至90～300℃压球，压球后，或放置干燥，或直接热装，加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉处理。
本发明的技术方案包括以下三个步骤。
一、城市污泥与含铁等物料配料、混料搅拌，降水、干燥去水。
含铁等物料主要包括：1、含铁类：钢铁和铁合金工业的炉窑除尘灰、回转窑铁渣、烧结及炼铁除尘灰、炼钢转炉或电炉除尘污泥或除尘灰、氧化铁皮、硫酸渣、含铁冶金渣、化工铁泥、污泥、以及各种含铁尘泥、铁粉等含铁 ；2、含有色金属类：有色金属精矿、中矿、尾矿以及各种有色金属冶炼渣、热镀锌废渣、铜渣、铅渣、氰化提金提银尾渣、赤泥、湿法浸出渣、以及含锌还原铁粉；3、含碳类：高炉煤气布袋除尘灰和泥、高炉重力除尘灰、煤粉、焦粉、炼焦除尘灰、煤矸石粉、含碳的粉煤灰和煤渣粉、含碳气化渣、生物质垃圾、秸秆；4、其它废料：垃圾焚烧飞灰、需处理的其它废料。
城市污泥与含铁等物料进行配料混料降水，或预配料预混料预处理，干燥去水，然后再混合，充分搅拌混匀。
生产含碳自还原球团节碳压球，需配入含碳元素物料，满足含碳压球（C+H）/O比大于1.0要求，节碳压球可以实现完全自还原。
各种废料大多属于干粉，将含水很高的城市污泥与各种含铁等物料干粉进行干湿料配料混料，消除了单一城市污泥粘稠弱点，降低混匀料水分至6～10%。
将含水很高的城市污泥与各种含铁等物料干粉进行干湿料预配料预混料，再进行自然风干去除部分水分，将混匀料水分降至6～24%以下，之后作为一种混匀料供压球再配料混料、搅拌混匀，根据混料混匀及压球水分要求，与其它干料或湿料进行配料，调整混料水分，最后进行压球。
采用混料搅拌干燥机，加热预热烘干干燥，将热钢渣粉或热铜渣粉加入，和/或将加热预热热烟气引入混料搅拌干燥机中，将混匀料预热至90～300℃。
二、混匀料压球机压球。
将混匀料加入压球机压成球。
压球机压球，从混合机进入压球机的混匀料水分控制在6～10%之间。压球直接运送使用，或压球后自然干燥，或烘干，烘干温度控制在90～400℃范围内，压球经烘干后，或再自然干燥，进一步风干固结后使用。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
压球机半干式、干式强力压球，从混合机进入压球的混匀料水分控制在6%以下。压球后或经自然干燥去除水分进一步固结，或烘干干燥，或经烘干后，再自然干燥，进一步风干固结后使用。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
压球机热压成球，将预热至90～300℃的混匀料加入压球机压球，或卸球后干燥，或直接热装运送。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
三、渣铁浴熔池高温熔融处理。
节碳压球运至熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉，加入渣铁浴熔池中处理。熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉为处理熔融钢渣固废或处理熔融钢渣与其它固废的熔融还原冶炼炉，通过冶炼炉渣铁浴熔池高温熔融还原冶炼，回收得到铁和其它金属，高碱度钢渣改质降低渣碱度，去除杂质熔渣，得到便于利用的中低碱度熔渣，用于建材等行业。高炉炉外主沟为高炉出铁口前的贮铁式主沟，出铁时，高炉冶炼排出的高温熔融渣铁在贮铁式主沟内形成翻腾的渣铁浴熔池。
在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理的城市污泥与含铁等物料压球为含碳自还原球团节碳压球，对压球含碳没有特别严格的要求。节碳压球送往熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉，从加入口加入炉内渣铁浴熔池中处理。
在高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理的城市污泥与含铁等物料压球为含碳自还原球团节碳压球，需配入含碳元素物料完全还原压球中的铁以及其它金属氧化物，满足含碳压球（C+H）/O比在1.0以上要求，含有的还原剂氢元素折算成碳元素，混匀料配料中，需配入含碳元素的粉煤、含碳气化渣、含碳的高炉布袋瓦斯灰、以及城市污泥、生物质垃圾等物料，其节碳压球为完全自还原的含碳自还原球团，节碳压球干燥去除水分后，送往高炉炉台，加入主沟渣铁浴熔池中处理。
在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉1400～1650℃以上高温的渣铁浴熔池处理，城市污泥中的有机质、碳氢燃料和还原剂，为节碳压球提供了碳和氢，为节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池协同处理提供了燃料能量和金属氧化物还原剂，降低了含铁等物料的处理燃料消耗，降低了处理总成本，城市污泥中微量的重金属也被还原进入铁水中而得到处理。
本发明的有益效果：本发明主要达到了以下有益效果：1、城市污泥与含铁等物料干料混料压球，过去需要烘干去水才能利用的高含水含有机质的城市污泥无需单独烘干干化处理，混料压球也无需再从外部加水混合搅拌，污泥中大量的水也作为一种资源得到了利用；2、采用压球机设备压制生产压球，能够满足熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池处理要求，无需额外添加粘结剂等辅料压球；3、利用烘干干燥去水、高温，杀灭了城市污泥有害病菌病毒病原体、微生物和寄生虫；4、利用压球工艺，将城市污泥中的含碳含氢物质、有机质封存在压球中，压球变成了含碳自还原球团节碳压球，成整体团块状加入熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池中处理，为节碳压球提供了燃料和铁等金属元素氧化物碳还原剂和氢还原剂，城市污泥中的含碳含氢物质、有机质有价值的物质得到了充分利用，城市污泥中微量的重金属也被还原进入铁水中而得到了消除；5、利用城市污泥与含铁等物料节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池高温熔融协同处理，节碳节能，为城市污泥大规模经济高效资源化处理创造了条件。利用一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，较好地解决了城市污泥难以烘干、烘干成本高昂的难题，彻底杀灭了城市污泥中病菌病毒病原体、微生物、寄生虫，解决了健康卫生安全利用的风险问题，城市污泥的有机质、碳氢元素的热值和还原剂得到了有效利用，实现了大规模高效经济资源化利用，创造了更好的经济效益、环保效益和社会效益。
附图说明
附图1城市污泥与含铁等物料经预混去水分后再混匀加热干燥热压节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理工艺流程图
附图2城市污泥与含铁等物料经预混去水分后再混匀节碳压球在高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理工艺流程图
附图3城市污泥与含铁等物料经混匀加热干燥热压节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理工艺流程图
附图4城市污泥与含铁等物料节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理工艺流程图
附图5城市污泥与含铁等物料节碳压球在高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理工艺流程图。
具体实施方式
实施例一：在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理城市污泥与转炉除尘灰、含碳气化渣、热钢渣粉固体废料压球，见图1。
1、城市污泥与转炉除尘灰、含碳气化渣、热钢渣粉配料，混料搅拌混匀，降水、去水。
首先将含水70%城市污泥与转炉除尘灰、含碳气化渣进行预配料、预混料，其配比为50%城市污泥，45%转炉除尘灰，5%含碳气化渣。预配混匀料含水在35%以下。
经预配料预混料混匀后，自然风干去水分，将预混料水分降至24%以下，然后作为一种混匀料，送入圆筒回转混料搅拌干燥机中混料加热预热干燥，将加热干燥用高温红的热钢渣粉加入圆筒回转混料搅拌干燥机中，同时，将温度90～300℃的烧结废热烟气通入圆筒回转混料搅拌干燥机中，对混匀料充分搅拌混匀，并将混匀料温度提高到90～300℃之间，混匀料水分控制在6～9%以下，最后将热混匀料送入压球机进行热压压球。
2、混匀料压球机压球、干燥。
将预热至90～300℃的混匀料加入压球机，压球机热压成球，压球机生产的压球规格为50mm扁球，经压球机热压成球后，卸至场地放置，自然干燥，进一步风干固结。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
3、渣铁浴熔池高温熔融处理。
压球送至熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉，根据生产安排，将压球从正在生产的熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉加入口加入炉内渣铁浴熔池中处理。
在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉1400～1650℃以上高温的渣铁浴熔池中处理，节碳压球中的城市污泥中含有的SiO2和Al2O3酸性成分的粘土，与高碱度熔融钢渣中CaO和MgO结合，降低了熔融钢渣碱度，形成熔渣，一起排出炉外，进入冲渣池而变成水渣，最终变成水泥材料。城市污泥中的有机质、碳氢燃料和还原剂，为节碳压球提供了碳和氢，为节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理提供了燃料能量和金属氧化物还原剂，降低了含铁等物料的处理燃料消耗，降低了处理总成本。
实施例二：在高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理城市污泥与电炉除尘灰、粉煤、生物质垃圾固体废料压球，见图2。
1、城市污泥与电炉除尘灰、粉煤、生物质垃圾配料，混合搅拌混匀，降水、去水。
首先将含水60%城市污泥与电炉除尘灰、粉煤进行预配料、预混料，其配比为30%城市污泥，55%电炉除尘灰，15%粉煤。预配混匀料含水在20%以下。
经预配料预混料混匀后，自然风干去水分，将预混料水分降至10%以下，然后作为一种混匀料，送入混料搅拌机中混料，加入生物质垃圾和电炉除尘灰干灰调整压球机压球混匀料水分。
生产高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理用含碳自还原球团节碳压球，配入的含碳元素物料，含碳压球（C+H）/O比控制在1.0以上。
2、混匀料压球机压球、干燥。
经充分混合搅拌混匀，满足压球水分要求的混匀料加入压球机压球，从混合机加入压球的混匀料水分控制在6～9%之间，压球机生产的压球规格为40mm扁球，压球采用烘干炉热烟气烘干，烘干温度控制在150～400℃，压球经烘干后，再卸至场地，自然干燥，进一步风干固结，一周以后送高炉炉外主沟渣铁浴熔池中处理。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
3、渣铁浴熔池高温熔融处理。
压球送至高炉炉台，根据生产安排，将压球加入正在出铁生产的高炉炉外主沟渣铁浴熔池中处理。
在高炉炉外主沟1400～1600℃以上高温的渣铁浴熔池处理，节碳压球中的城市污泥中含有的SiO2和Al2O3酸性成分的粘土成熔渣，与从高炉排出的高炉主沟中的熔渣混合在一起，一起进入冲渣池而变成水渣，最终变成水泥材料。城市污泥中的有机质、碳氢燃料和还原剂，为节碳压球配碳提供了碳素，为节碳压球在高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理提供了燃料能量和金属氧化物还原剂，降低了含铁等物料的处理燃料消耗，降低了处理总成本。
实施例三：在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理城市污泥与转炉除尘灰、热钢渣粉、热铜渣粉固体废料压球，见图3。
1、城市污泥与转炉除尘灰、热钢渣粉、热铜渣粉配料，混合搅拌混匀，降水、去水。
将含水85%城市污泥与转炉除尘灰、热钢渣粉、热铜渣粉进行配料，其配比为25%城市污泥，10～20%转炉除尘干灰，45～55%热钢渣粉，10%热铜渣粉。初始混匀料含水在22%，送入圆筒混料搅拌干燥机中混合干燥去水，在加入圆筒混料搅拌干燥机中高温红的热钢渣粉和红的热铜渣粉不断加热与混合搅拌下，将混匀料温度提高到100～300℃之间，混匀料水分干燥到9%以下。
2、混匀料压球机压球、干燥。
将加热预热至100～300℃，水分干燥到9%以下的混匀料加入压球机，压球机热压成球，压球机生产的压球规格为50mm扁球，经压球机热压成球后，卸球放置，自然冷却干燥。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
3、渣铁浴熔池高温熔融处理。
将压球送至熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉，根据生产安排，将压球从正在生产的熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉加入口，加入炉内渣铁浴熔池中处理。
在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉1400～1650℃以上高温的渣铁浴熔池中处理，节碳压球中的城市污泥中含有的SiO2和Al2O3酸性成分的粘土，与高碱度熔融钢渣中CaO和MgO结合，降低了熔融钢渣碱度，形成熔渣，一起排出炉外利用。城市污泥中的有机质、碳氢燃料和还原剂，为节碳压球提供了碳和氢，为节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理提供了燃料能量和金属氧化物还原剂，降低了含铁等物料的处理燃料消耗，降低了处理总成本。
实施例四：在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理城市污泥与热钢渣粉、热铜渣粉固体废料压球，见图3。
1、城市污泥与热钢渣粉、热铜渣粉配料，混合搅拌混匀，降水、去水。
将含水30%城市污泥与热钢渣粉、热铜渣粉进行配料，其配比为55～65%城市污泥，35～40%热钢渣粉、0～5%热铜渣粉。初始混匀料含水在20%以下，送入圆筒混料搅拌干燥机中混合干燥去水，在加入圆筒混料搅拌干燥机中高温红的热钢渣粉、热铜渣粉不断加热与混合搅拌下，将混匀料温度提高到200～300℃之间，混匀料水分干燥到6%以下。
压球配入的碳氢元素多，（C+H）/O比可以达到1.0以上，节碳压球属于含碳完全自还原球团。
2、混匀料压球机压球。
将加热预热至200～300℃，水分干燥到6%以下的混匀料加入压球机，压球机热压成球，压球机生产的压球规格为50mm扁球，经压球机热压成球后，热压球直接热装送往熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉处理。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
3、渣铁浴熔池高温熔融处理。
将热压压球直接热装送至熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉，根据生产安排，将压球从正在生产的熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉加入口，加入炉内渣铁浴熔池中处理。
在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉1400～1650℃以上高温的渣铁浴熔池中处理，节碳压球中的城市污泥中含有的SiO2和Al2O3酸性成分的粘土，与高碱度熔融钢渣中CaO和MgO结合，降低了熔融钢渣碱度，形成熔渣，一起排出炉外作建材利用。城市污泥中的有机质、碳氢燃料和还原剂，为节碳压球提供了碳和氢，为节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理提供了燃料能量和金属氧化物还原剂，降低了含铁等物料的处理燃料消耗，降低了处理总成本。
实施例五：在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理城市污泥与含铁的硫酸渣粉、铜渣粉、秸秆粉碎料固体废料压球，见图4。
1、城市污泥与硫酸渣粉、铜渣粉和秸秆粉碎料配料混料，搅拌混匀，降水、去水。
将含水40%城市污泥与硫酸渣粉、铜渣粉和秸秆粉碎料进行配料，其配比为20～25%城市污泥， 45～50%硫酸渣粉，20%铜渣粉，10%秸秆粉碎料。混匀料含水降至10%以下。
。2、混匀料压球机压球、干燥。
经配料混料降水充分搅拌混匀，满足压球水分要求的混匀料供压球机进行压球。
从混合机加入压球的混匀料水分控制在7～10%之间，压球机生产的压球规格为50mm扁球，压球采用烘干炉热烟气烘干，烘干温度控制在150～300℃，压球经烘干后，送熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉进行处理。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
3、渣铁浴熔池高温熔融处理。
压球送至熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉，根据生产安排，将压球从正在生产的熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉加入口，加入炉内渣铁浴熔池中处理。
在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉1400～1650℃以上高温的渣铁浴熔池中处理，节碳压球中的城市污泥中含有的SiO2和Al2O3酸性成分的粘土，与高碱度熔融钢渣中CaO和MgO结合，降低了熔融钢渣碱度，形成熔渣，一起排出炉外，进入冲渣池而变成水渣，最终变成水泥材料。城市污泥中有机质、碳氢燃料和还原剂，为节碳压球提供了碳和氢，为节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池处理提供了燃料能量和金属氧化物还原剂，降低了含铁等物料的处理燃料消耗，降低了处理总成本。
实施例六：在高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理城市污泥与转炉除尘灰、高炉布袋瓦斯灰固体废料压球，见图5。
1、城市污泥与转炉除尘灰、高炉布袋瓦斯灰配料混料，搅拌混匀，降水、去水。
将含水40%城市污泥与转炉除尘灰、高炉布袋瓦斯灰进行配料，其配比为15～20%城市污泥，40%转炉除尘干灰， 40～45%高炉布袋瓦斯灰。混匀料含水量降低至9%以下。
生产高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理用含碳自还原球团节碳压球，配入的含碳元素物料，含碳压球（C+H）/O比控制在1.0以上。
2、混匀料压球机压球、干燥。
经配料混料降水充分搅拌混匀，满足压球水分要求的混匀料供压球机进行压球。
从混料搅拌机加入压球的混匀料水分控制在6～9%之间，压球机生产的压球规格为40mm扁球，压球采用烘干炉热烟气烘干，烘干温度控制在150～300℃，压球经烘干后，再卸至场地，自然干燥，进一步风干固结，一周以后送高炉炉台，在高炉炉外主沟中处理。压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
3、渣铁浴熔池高温熔融处理。
压球送至高炉炉台，根据生产安排，将压球加入正在出铁生产的高炉炉外主沟渣铁浴熔池中处理。
在高炉炉外主沟1400～1600℃以上高温的渣铁浴熔池处理，节碳压球中的城市污泥中含有的SiO2和Al2O3酸性成分的粘土成熔渣，与从高炉排出的高炉主沟中的熔渣混合在一起，一起进入冲渣池而变成水渣，最终变成水泥材料。城市污泥中的有机质、碳氢燃料和还原剂，为节碳压球配碳提供了碳和氢，为节碳压球在高炉炉外主沟渣铁浴熔池处理提供了燃料能量和金属氧化物还原剂，降低了含铁等物料的处理燃料消耗，降低了处理总成本。
以上六个实施例仅列出了具有典型的城市污泥与转炉除尘灰、硫酸渣粉、含碳气化渣等物料节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池协同处理的具体的实施方式，已经清楚描述了城市污泥与含铁等物料从配料混料降水、干燥去水，搅拌混匀，到混匀料压球机压球、干燥，最终加入冶炼炉渣铁浴熔池高温熔融协同处理的具体不同实现形式，本领域的技术人员可以根据以上实施例，按前面所述的城市污泥与含铁等物料节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池处理，在遵循本发明专利的精神下，以不同的实施方式进行实施，可以实现城市污泥与含铁等物料节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池的协同处理，城市污泥与其它含铁等物料协同处理，其占比可以达到15～65%及以上，利用节碳压球在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟等冶炼炉渣铁浴熔池高温熔融协同处理的优势，较好地解决了城市污泥难以烘干、烘干成本高昂的难题，彻底杀灭了城市污泥中病菌病毒病原体、微生物、寄生虫，解决了健康卫生安全利用的风险问题，城市污泥的有机质、碳氢元素的热值和还原剂得到有效利用，实现了大规模高效经济资源化利用，创造了更好的经济效益、环保效益和社会效益。
Claims (10)
1.一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：其方法包括以下三个步骤：
1）、城市污泥与含铁等物料配料混料降水、搅拌混匀；或城市污泥与含铁等物料配料，并采用混料搅拌干燥机，加热预热混匀，干燥去水；或城市污泥与含铁等物料预配料预混料，经风干去除部分水分，然后混匀料再与城市污泥和或含铁等物料再配料混料，搅拌混匀；或城市污泥与含铁等物料预配料预混料，经风干去除部分水分，然后混匀料再与城市污泥和或含铁等物料再配料，并采用混料搅拌干燥机，加热预热搅拌混匀，再干燥去水；
2）、压球机混匀料压球，压球运送使用，或压球后对压球进行干燥，然后使用；
3）、将节碳压球加入冶炼炉渣铁浴熔池中熔融处理。
2.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：冶炼炉渣铁浴熔池包括：1）、高炉炉外主沟渣铁浴熔池；2）、熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉渣铁浴熔池；3）、其它熔融还原冶炼炉渣铁浴熔池。
3.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：节碳压球为含碳自还原球团，在熔融钢渣固废还原挥发熔炼炉或高炉炉外主沟以及其它冶炼炉渣铁浴熔池处理，城市污泥中的碳氢燃料和还原剂，替代了渣铁浴熔池处理所需消耗的燃料和金属氧化物还原剂。
4.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：城市污泥主要包括：初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥，能够处理干化的污泥、含水率30～35%以上的半干化污泥，以及未进行干化的含水率在60～95%以上的机械脱水污泥，以处理便于运输、未经干化处理的含水率60～85%的机械脱水污泥更经济合理。
5.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：含铁等物料主要包括四类：（1）含铁类：钢铁和铁合金工业的炉窑除尘灰、回转窑铁渣、烧结及炼铁除尘灰、炼钢转炉或电炉除尘污泥或除尘灰、氧化铁皮、硫酸渣、含铁冶金渣、化工铁泥、污泥、以及各种含铁尘泥、铁粉含铁废料 ；（2）含有色金属类：有色金属精矿、中矿、尾矿以及各种有色金属冶炼渣、热镀锌废渣、铜渣、铅渣、氰化提金提银尾渣、赤泥、湿法浸出渣、以及含锌还原铁粉；（3）含碳类：高炉煤气布袋除尘灰泥、高炉重力除尘灰、煤粉、焦粉、炼焦除尘灰、煤矸石粉、含碳的粉煤灰和煤渣粉、含碳气化渣、生物质垃圾、秸秆；(4）其它废料：垃圾焚烧飞灰、需处理的其它废料。
6.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：将各种含铁等物料干粉与含水很高的城市污泥湿泥进行干湿料预配料预混料，再进行自然风干去水分，将混匀料水分降低至24%以下，之后作为一种混匀料供压球配料混料搅拌混匀。
7.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：采用混料搅拌干燥机加热预热干燥混匀料，热混匀料经压球机热压成球；混料搅拌干燥机包括圆筒回转混料搅拌机、圆盘混料搅拌机、立式圆筒混料搅拌机以及其它耐温耐磨混料搅拌干燥机。
8.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：采用热物料和/或热烟气加热预热干燥城市污泥与含铁等物料混匀料，压球机热压成球，混匀料预热温度控制在90～300℃，水分降至6～9%或6%以下；热物料包括从炼钢转炉或电炉排出的热钢渣粉、从铜冶炼炉排出的热铜渣粉，热烟气包括烘干炉热烟气、烧结生产废热烟气、其它工业炉窑机产出的废热烟气。
9.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：压球机压球，从混合机进入压球的混匀料水分控制在6～10%之间，压球机半干式、干式强力压球，从混合机进入压球的混匀料水分控制在6%以下；压球筛下返粉返至混合机前，重新进入配料、混合。
10.根据权利要求1所述的一种城市污泥与含铁等物料节碳压球渣铁浴熔池处理方法，其特征是：压球直接装运使用，或经自然干燥后使用，或经烘干后使用，或经烘干后再自然干燥，进一步风干固结后使用；压球干燥有两种方式：烘干机热烟气或烧结以及其它废热烟气烘干，或自然干燥；采用烘干方式时，烘干温度控制在90～400℃范围内。
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|---|---|---|---|---|
| CN115874010A (zh) * | 2023-02-17 | 2023-03-31 | 北京科技大学 | 一种生物质炭-铁球团转炉低碳冶炼系统及应用工艺 |
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