一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法
2023-10-21 10:39:22 2
專利名稱：一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法
技術領域：
本發明涉及固體危險廢物處理處置和資源化利用技術領域，尤其是涉及一種利用 溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法。
背景技術：
隨著人口的急劇增加和城市化進程的加快，我國城市生活垃圾產生量和市政汙水 的排放量與日俱增。據統計，我國城市居民人均日產生垃圾約l^kg，並以每年8% 10% 的速度遞增，2005年城市生活垃圾產生量已達1. 56億噸，預計到2010年將達到3. 1億噸。 統計數據顯示，我國汙水排放量由2001年的432. 9億噸增長到2006年的536. 8億噸，年增 長率達到4. 39%，其中市政汙水排放量增長30. 1%。目前，城市生活垃圾的處理處置技術主要以衛生填埋、堆肥和焚燒為主。垃圾焚 燒技術不僅能夠大大降低垃圾的體積，而且產生的熱量可用於發電或供熱，因此焚燒已成 為當前世界上垃圾處理處置的主要方式。焚燒飛灰是指垃圾、汙泥等焚燒的煙氣淨化系統 收集的殘餘物。經測定，焚燒飛灰常含有較高浸出濃度的鉛0 )、鎘(Cd)、銅(Cu)等重金 屬，以及高濃度的二惡英(P⑶Ds/P⑶Fs)。飛灰的處理處置方法主要有水泥固化、浙青固 化、熔融固化、化學藥劑固化穩定化等。這些傳統的方法都是將飛灰作為固體危險廢物進行 處理，不僅沒有實現飛灰的資源化利用，而且大幅增加了飛灰的體積，加大了後續處置的難 度。隨著國家對汙水處理行業的日益重視，汙水處理率不斷提高，汙泥產量也不斷攀 升。據統計，全國城鎮汙水處理廠產生幹汙泥約180萬噸/年(含水80%汙泥900萬噸)。 汙泥中含有病原微生物、多種有機和無機汙染物及重金屬等，屬於危險廢物。目前主要的汙 泥處置技術包括衛生填埋、農林利用、焚燒等。汙泥衛生填埋佔地廣，耗時長，滲濾液易汙染 地下水，而且填埋場還會產生甲烷氣體，易引起爆炸和燃燒。汙泥的農林利用要求對汙泥進 行無害化預處理。汙泥焚燒則需要高昂的投資和運行成本，且焚燒易造成重金屬隨煙塵擴 散汙染空氣。由於傳統的焚燒飛灰和市政汙泥處理處置技術存在諸多缺點，已經不能滿足環 境標準的要求，因此科研工作者正在努力尋求更好的處理處置技術。天津泰達環保有限 公司的高亮的ZL200610013336. 7號「利用垃圾焚燒飛灰為原料的陶粒及其製備方法」的 發明專利，為焚燒飛灰的處理處置和資源化利用提供了新的思路。清華大學的金宜英的 ZL200710121297. 7號「城市生活汙水汙泥燒結陶粒的方法」的發明專利，為市政汙泥的處 理找到了新方法。目前利用傳統焙燒工藝生產的粘土陶粒由於受粘土礦物價格的影響其生 產成本較高，因而限制了粘土陶粒的產量，也制約了建築行業的發展。而伴隨著我國建築行 業的快速發展，對於高性能的陶粒產品需求量巨大。因此製備陶粒是焚燒飛灰和市政汙泥 非常具有發展前景的一種處理處置及資源化利用方式，但是上述專利所述方法也存在處置 對象單一，適用範圍局限等問題。目前，利用汙泥製備陶粒的方法主要採用乾燥汙泥作為原 料，但是汙泥幹化的流程複雜、投資運行費用高昂，嚴重限制了該方法的普及和推廣。
發明內容
本發明公開了一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，有效實現了兩種危 險廢物的同步處理處置和資源化利用。本發明通過以下技術方案予以實現(1)將含水率為75% 85%的市政汙泥與焚燒飛灰、膨潤土混合，攪拌；(2)將步驟(1)攪拌後的混合物擠壓成型得到陶粒坯料；(3)將步驟( 所得坯料加熱至烘乾溫度並保持一定時間；(4)將步驟( 所得坯料加熱至預熱溫度並保持一定時間；(5)將步驟(4)所得坯料加熱至焙燒溫度並保持一定時間；(6)將步驟(5)所得產品自然冷卻至室溫，即得陶粒產品。本發明中的焚燒飛灰是指在生活垃圾焚燒廠、醫療垃圾焚燒廠、汙泥焚燒廠等煙 氣淨化系統收集而得的殘餘物；本發明中的市政汙泥是指城市生活汙水處理廠、工業汙水 處理廠等產生的脫水汙泥，其含水率一般為75% 85%。市政汙泥中有機成分含量較高，在高溫條件下能夠燃燒放熱，因此提高市政汙泥 在混合物中所佔的比例，可以起到降低焙燒溫度的作用；市政汙泥中的CaO、MgO、K2O, Na2O 等助熔成分的含量與膨潤土等助熔劑含量相當，因此提高市政汙泥在混合物中所佔的比 例，可以起到降低助熔劑使用量的作用。但是汙泥含水率對於成型的影響較大，因此必須 控制市政汙泥在混合物中所佔的比例。本發明中市政汙泥、焚燒飛灰、膨潤土的質量比為 (30 50) (6 10) (1 4)。坯料成型壓力太小會造成坯料鬆散，陶粒產品的抗壓強度不能滿足作為建築材料 使用的要求；坯料成型壓力過大會造成坯料緊實，焙燒時間加長，生產成本增加。本發明中 擠壓成型的壓力為5 7MPa。坯料的乾燥過程能夠使水分溢出，防止坯料在預熱過程因水分大量溢出而發生破 裂。本發明中坯料乾燥溫度為100 110°C，乾燥時間60 120min。坯料的預熱過程能夠使有機成分從內部溢出，不僅能夠防止坯料在高溫焙燒階段 發生爆裂，而且陶粒產品內部形成大量微小氣孔，具有輕骨料建材的優點。本發明中坯料預 熱溫度為300 400°C，預熱時間20 40min。坯料的焙燒溫度越高，焙燒保持時間越長，陶粒產品的性能越好，但是必須考慮 產生高溫的所需的成本問題。本發明中坯料焙燒溫度為1050 1150°C，焙燒時間10 30mino本發明具有的優點和積極效果是有效實現了焚燒飛灰和市政汙泥兩種危險廢物 的同步減量化、無害化處理處置和資源化利用；採用溼態汙泥(含水率為75% 85%的市 政汙泥)直接與其他原料混合後成型造粒，不僅避開了汙泥幹化這一難題，又利用溼態汙 泥的粘性方便成型造粒；坯料的預熱有效防止了高溫焙燒的爆裂現象，降低了次品率；通 過高溫焙燒徹底殺滅了汙泥中的病原微生物，飛灰中的二惡英等也被完全分解；飛灰和汙 泥中的重金屬被熔融固化在陶粒中，浸出濃度遠遠低於相關標準要求；生產的產品為輕質 高強度陶粒，具有輕骨料建材的優點，建築行業需求量大。
具體實施例方式實施例1
本實施例中的焚燒飛灰來源於天津市雙港垃圾焚燒發電廠煙氣淨化系統，其主要 化學成分見表1。表1天津市雙港垃圾焚燒發電廠焚燒飛灰的主要化學成分
權利要求
1.一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，其特徵在於，按照下述步驟進行(1)將含水率為75% 85%的市政汙泥與焚燒飛灰、膨潤土混合，攪拌；(2)將步驟(1)攪拌後的混合物擠壓成型得到陶粒坯料；(3)將步驟( 所得坯料加熱至烘乾溫度並保持一定時間；(4)將步驟( 所得坯料加熱至預熱溫度並保持一定時間；(5)將步驟(4)所得坯料加熱至焙燒溫度並保持一定時間；(6)將步驟(5)所得產品自然冷卻至室溫，即得陶粒產品。
2.根據權利要求1所述的一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，其特徵在 於，所述步驟(1)中，市政汙泥是指城市生活汙水處理廠、工業汙水處理廠等產生的脫水汙 泥，其含水率一般為75^-85 ^
3.根據權利要求1所述的一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，其特徵在 於，所述步驟(1)中，焚燒飛灰是指在生活垃圾焚燒廠、醫療垃圾焚燒廠、汙泥焚燒廠等煙 氣淨化系統收集得到的殘餘物。
4.根據權利要求1所述的一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，其特徵在 於，所述步驟(1)中，市政汙泥、焚燒飛灰、膨潤土的質量比為(15 20) 0 5) (1 2)。
5.根據權利要求1所述的一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，其特徵在 於，所述步驟O)中，擠壓成型的壓力為5 7MPa。
6.根據權利要求1所述的一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，其特徵在 於，所述步驟⑶中，坯料乾燥溫度為100 110°C，乾燥時間120 180min。
7.根據權利要求1所述的一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，其特徵在 於，所述步驟中，坯料預熱溫度為300 400°C，預熱時間20 40min。
8.根據權利要求1所述的一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，其特徵在 於，所述步驟(5)中，坯料焙燒溫度為1050 1150°C，焙燒時間10 30min。
全文摘要
本發明公開了一種利用溼態汙泥與焚燒飛灰製備陶粒的方法，屬於固體危險廢物處理處置和資源化利用技術。本方法將含水率為75％～85％的市政汙泥與焚燒飛灰、膨潤土按比例混合均勻；混合物擠壓成型得到陶粒坯料；將坯料乾燥一定時間；將坯料預熱一定時間；將坯料高溫焙燒一定時間；自然冷卻至室溫，即得陶粒產品。本發明採用溼態汙泥(含水率為75％～85％的市政汙泥)直接與其他原料混合後成型造粒，不僅避開了汙泥幹化這一難題，又利用溼態汙泥的粘性方便成型造粒。本發明具有流程簡單、投資少、運行費用低，生產的陶粒產品需求量大等優點，因而擁有較好的發展前景和推廣價值。
文檔編號C04B38/00GK102060560SQ201010548739
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月18日 優先權日2010年11月18日
發明者張曙光, 徐朝陽, 楊健, 董楠, 董珂, 郝永俊, 韓檬, 高亮 申請人:天津泰達環保有限公司, 天津渤海環保工程有限公司