專利名稱：利用城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土燒制陶粒的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生產(chǎn)陶粒燒制方法，尤其涉及利用城鎮(zhèn)原始污泥、河道淤泥和膨潤土燒制陶粒的方法。
背景技術(shù)：
據(jù)不完全統(tǒng)計，全國污水的日處理量約為3億m3，城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水到最后留下的將是污泥，它是一種有機殘片、細(xì)菌菌體、含有重金屬的無機顆粒、膠體等組成的極其復(fù)雜的非均質(zhì)體。主要特性是含水分高，有機物含量高，容易腐化發(fā)臭，顆粒較細(xì)，呈膠狀液態(tài)，它是介于液體與固體之間的濃稠物，無法通過沉淀進行固液分離。因為城市污、廢水處理產(chǎn)出的污泥富集許多污染物，處理費用很高，隨便扔棄將會造成二次污染，還會造成后遺癥，它已成為制約城鎮(zhèn)污水處理行業(yè)發(fā)展的技術(shù)瓶頸，也是全社會十分關(guān)注、重視的社會環(huán)保問題。目前，絕大多數(shù)城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水產(chǎn)出的污泥通常采用簡單的隨產(chǎn)隨運方式，將污泥運到郊外傾倒或填埋，這樣，不僅污泥沒有得到根本的解決，且占用大量的土地，還會對地表環(huán)境和地下水質(zhì)造成污染，嚴(yán)重危及污染環(huán)境和人體健康。如何使城鎮(zhèn)污泥變廢為寶，國內(nèi)外已有利用城鎮(zhèn)污泥制備陶粒的技術(shù)和實現(xiàn)應(yīng)用。山東大學(xué)2007年9月4日在CN101148346A中公開了一種用城市污水處理污泥制備陶粒的方法，它以城市污水廠的污泥、電廠的粉煤灰、粘土為原料，且脫水污泥、粉煤灰、粘土之間的重量份數(shù)比為15 25 25 ；35 10 15。第一步加水?dāng)嚢杈鶆蛑钡匠收吵頎睿缓笾瞥缮锨?；第二步將生料球放入電熱恒溫鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)于105°C干燥1小時；第三步再將生料球放入箱式電爐中升溫到200°C，預(yù)熱時間10分鐘點鐘，繼續(xù)在逄式爐中升溫至110(TC，焙燒5分鐘，自然冷卻至室溫，制得陶粒。制得陶粒為黃色或褐色的球狀固體，松散容重(堆積密度)為650 750kg/m3，顆粒容重(表觀密度)為1050 1150kg/m3，Ih吸水率為5.8%~ 10. 8%，表比面積為2. 29 5. 56m2/g。在該發(fā)明中，指明了各原料的化學(xué)成分及其含量。華南理工大學(xué)2002年3月7日在CN1367156A中公開了一種利用污水處理廠生物污泥燒制粘土陶粒的方法，其主要原料及重量百分比為粘土 71% 89%，污水處理廠干污泥6 21 %，石灰石3 8%，鐵粉2 6%。對每一種原料都有嚴(yán)格的成份要求，具體如下干污泥的燒失量沘 62，含sio27 45，Α12ο33 13，F(xiàn)e2o32 15，Caol 3，Mgol 2，K2Ol 3，Na2Ol 2，P2o54 8 ；粘土的燒失量5 12，含 sio256 63，Α12ο313 21，F(xiàn)e2o33 11，Caol 3， Mgol 3 ；石灰石的燒失量 35 40，含 sio24 8，Al2O3I 3，F(xiàn)e2O3O. 5 2，Cao41 51， Mgol 3 ；粉煤灰的燒失量5 15，含 sio27 18，Α12ο35 15，F(xiàn)e2o330 62，Caol 4， Mgol 3 ；
雖然現(xiàn)有技術(shù)中已有利用污泥或河道淤泥燒制陶粒的方法，但現(xiàn)有的方法只能單一利用干污泥或河道淤泥，而且原生污泥必須先進行脫水烘干，然后添加粉煤灰、石灰石、 粘土等其它原料進行燒制，有的還要增添陶粒支撐劑才能燒制。污泥的脫水烘干處理不僅成本很高，而且在污泥脫水干化過程中，污泥中的污水氣味揮發(fā)會導(dǎo)致處理地空氣的二次污染，產(chǎn)生SO2,直接影響人們的正常生活和身體健康，在攪拌混合過程中還要增添清潔水， 既要消耗大量的熱能耗，又要消耗大量的水，陶粒燒制的成本太高，很不經(jīng)濟，處理污泥的能力也有限，因此很難推廣應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土燒制陶粒的方法。采用這種方法能夠直接環(huán)保地處置城鎮(zhèn)原始污泥，不需要對污泥進行烘干處理，更不會對環(huán)境造成二次污染，利用谷糠作為燃料更經(jīng)濟更節(jié)能，利用城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土燒制出輕質(zhì)陶粒。利用城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土燒制陶粒的方法，有如下步驟第一步，原料配備①城鎮(zhèn)污泥，它是城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水產(chǎn)出的原始污泥或毛紡織廠、印染廠、 造紙廠產(chǎn)生的原始污泥，含水率為70% 85%。②河道淤泥，河道淤泥是清理河道而產(chǎn)生的淤泥，河道淤泥經(jīng)脫水干化、除雜和粉碎細(xì)化，確保河道淤泥的最大粒徑< 1. 5mm，含水量控制在5% 7%，河道淤泥的干化采用曬干或涼干或利用生產(chǎn)陶粒產(chǎn)生的余熱進行烘干；③膨潤土，膨潤土又叫陶土。將膨潤土脫水干化，含水率控制在2% 3%，然后粉碎細(xì)化，細(xì)度< 80目，膨潤土的干化采用曬干或涼干或利用生產(chǎn)陶粒產(chǎn)生的余熱進行烘干；第二步，輪碾混合均化物料按重量配比，取污泥30 % ；35 %，河道淤泥45 % 50 %，膨潤土 17 % 23 %，進入輪碾混合設(shè)備進行輪碾攪拌混合，使物料均化；第三步，棚內(nèi)堆放陳化將第二步獲得物料在室內(nèi)堆放陳化24h 48h，使物料自身有機物質(zhì)成分產(chǎn)生發(fā)酵作用，再將物料進行攪拌混合，使大塊狀的物料松散，水分干濕度均勻；第四步，機械造粒使用造粒機對第三步獲得的物料進行造粒，粒徑控制在8mm 14mm之間；第五步，粒坯篩選對第四步獲得的粒狀物料進行滾動篩選，篩下的細(xì)碎粉狀物和超大顆粒不合格的回收再生產(chǎn)用，篩選得合格的粒坯進入陶?；剞D(zhuǎn)窯預(yù)熱窯內(nèi)；第六步，預(yù)熱烘干對第五步獲得合格的粒胚送入陶?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)到預(yù)熱窯內(nèi)進行預(yù)熱烘干，預(yù)熱烘干帶的溫度梯度為150°C 650°C，漸進升溫進行預(yù)熱烘干，使陶粒粒胚的水分徹底烘干，粒胚進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱烘干漸進時間約需20 25分鐘；第七步，高溫焙燒、燒結(jié)膨脹
粒胚經(jīng)第六步預(yù)熱烘干后，粒胚漸進到回轉(zhuǎn)窯高溫帶，高溫帶的溫度梯度為 650°C 1200°C，其中高溫焙燒燒結(jié)膨脹區(qū)溫度梯度為1130°C 1200°C，是最高溫度帶，最高溫帶約為3. 5米長，焙燒時間為4 6分鐘，粒胚在高溫焙燒帶燒結(jié)膨脹而成輕質(zhì)陶粒， 原粒胚經(jīng)過高溫焙燒后膨脹形成陶粒，膨脹系數(shù)為2 3倍，有部分粒胚在焙燒過程爆碎， 成小顆粒，產(chǎn)出的陶粒產(chǎn)品成連續(xù)級配，粒徑為Imm ^mm ；高溫漸進的時間過程為20 25分鐘；第八步，冷卻分級陶粒出窯經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯出料口管道進入回轉(zhuǎn)冷卻窯內(nèi)，進入回轉(zhuǎn)冷卻窯內(nèi)的陶粒體上溫度約在800 900°C，回轉(zhuǎn)冷卻窯以自然風(fēng)滾動回轉(zhuǎn)冷卻，使陶粒溫度逐漸下降，冷卻后的陶粒產(chǎn)品經(jīng)冷卻窯上的陶粒分級裝置設(shè)備進行篩選分級，得到相應(yīng)規(guī)格的成品陶粒， 成品粒徑為Imm ^nm ；分級為Imm 5mm的為細(xì)集料-陶砂，6mm ^nm的為粗集料-陶粒。進一步在第六步和第七步中，所述回轉(zhuǎn)窯以谷糠為燃料，谷糠的細(xì)度為0.5mm 1.2mm， 一次風(fēng)采用冷卻窯冷卻800 900°C陶粒產(chǎn)生的熱風(fēng)部分引入到鼓風(fēng)機直接將谷糠和熱風(fēng)混噴方式噴入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒，谷糠的噴入量為2. 2m3/h 2. 8m3/h (約lT/h 1. 13T/h)，二次風(fēng)利用陶粒冷卻窯內(nèi)剩余的熱風(fēng)通過出料口管道進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，滿足回轉(zhuǎn)窯二次風(fēng)增氧的需要。所得陶粒產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)如下①堆積密度400 500kg/m3 ；②表觀密度650 800kg/m3 ；③筒壓強度IMpa 3MPa ； ④產(chǎn)品粒徑1讓 洸讓；⑤Ih吸水率％ 彡10% ； ⑥導(dǎo)熱系數(shù)彡0. 12w/m · k。產(chǎn)品符合國家輕集料(陶粒)標(biāo)準(zhǔn)GB/T17431. 1-1998要求，經(jīng)國家質(zhì)檢部門檢測，其產(chǎn)品質(zhì)量達到優(yōu)等品。由于本發(fā)明直接利用城鎮(zhèn)原始污泥、河道淤泥和膨潤土為原料，以十分低廉的谷糠為燃料，經(jīng)過干化的河道淤泥和膨潤土經(jīng)過粉碎細(xì)化后按配合比加原始污泥直接進入輪碾混合攪拌設(shè)備進行輪碾、混合、攪拌，使物料均化，再經(jīng)過陳化、造粒，最后進入回轉(zhuǎn)窯預(yù)熱窯進行預(yù)熱烘干，再進行高溫焙燒燒結(jié)膨脹。在生產(chǎn)過程中既不需要對原始污泥進行干燥，也不需要增添其它支撐劑、發(fā)泡劑，原始污泥及污泥中所含水分都能充分利用，在攪拌混合過程中無需增添水，原始污泥能直接作為生產(chǎn)陶粒的原料，生產(chǎn)過程中不會對生產(chǎn)地空氣造成二次污染，污泥在物料中所占配比量較高，處理量大，采用本發(fā)明能使原始污泥原本處理難度大，費用成本高的問題得到解決，并實現(xiàn)了廢棄物的綜合利用，真正達到了變廢為寶。在生產(chǎn)燒制過程中以谷糠為燃燒燃料，取代了傳統(tǒng)的以煤、氣、電加熱方式，不僅更加經(jīng)濟，而且谷糠灰解決了陶粒燒制過程中因高溫焙燒陶粒，燒結(jié)膨脹軟化粘窯、結(jié)圈的難題，穩(wěn)定了生產(chǎn)，提高了陶粒的產(chǎn)量。谷糠與冷卻窯中的熱空氣混噴燃燒方式，二次風(fēng)利用冷卻窯內(nèi)的剩余熱風(fēng)，通過出料口管道進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，不僅熱能得到充分利用，提高了熱量的利用效率，大幅度降低了陶粒燒制熱能量消耗，降低了生產(chǎn)成本，同時使所得陶粒性能更穩(wěn)定，制成的陶粒產(chǎn)品符合輕集料(陶粒)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17431. 1-1998要求。從陶粒粒胚進入預(yù)熱烘干回轉(zhuǎn)窯內(nèi)到陶粒燒成出窯到冷卻窯，整個過程大約40 50分鐘。以本發(fā)明
6處置城鎮(zhèn)污泥生產(chǎn)陶粒效率更高，經(jīng)濟效益更好。
具體實施例方式利用城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土燒制陶粒的方法，有如下步驟第一步，原料配備①城鎮(zhèn)污泥，它是城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水產(chǎn)出的原始污泥或毛紡織廠、印染廠、 造紙廠產(chǎn)生的原始污泥，含水率為70% 85%。②河道淤泥，河道淤泥是清理河道而產(chǎn)生的淤泥，河道淤泥經(jīng)脫水干化、除雜和粉碎細(xì)化，確保河道淤泥的最大粒徑< 1. 5mm，含水量控制在5% 7%，河道淤泥的干化采用曬干或涼干或利用生產(chǎn)陶粒產(chǎn)生的余熱進行烘干；③膨潤土，膨潤土又叫陶土。將膨潤土脫水干化，含水率控制在2% 3%，然后粉碎細(xì)化，細(xì)度< 80目，膨潤土的干化采用曬干或涼干或利用生產(chǎn)陶粒產(chǎn)生的余熱進行烘干；第二步，輪碾混合均化物料按重量配比，取污泥30 % ；35 %，河道淤泥45 % 50 %，膨潤土 17 % 23 %，進入輪碾混合設(shè)備進行輪碾攪拌混合，使物料均化。第三步，棚內(nèi)堆放陳化將第二步獲得物料在室內(nèi)堆放陳化24h 48h，使物料自身有機物質(zhì)成分產(chǎn)生發(fā)酵作用，再將物料進入雙軸攪拌機進行攪拌混合，使大塊狀的物料松散，水分干濕度均勻。第四步，機械造粒使用對輥擠粒機對第三步獲得的物料進行對輥造粒，粒徑控制在8mm 14mm之間。第五步，粒坯篩選對第四步獲得的粒狀物料進行滾動篩選，篩下的細(xì)碎粉狀物和超大顆粒不合格的回收再生產(chǎn)用，篩選得合格的粒坯進入陶?；剞D(zhuǎn)窯預(yù)熱窯內(nèi)。第六步，預(yù)熱烘干對第五步獲得合格的粒胚送入陶?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)到預(yù)熱窯內(nèi)進行預(yù)熱烘干，預(yù)熱烘干帶的溫度梯度為150°C 650°C，漸進升溫進行預(yù)熱烘干，使陶粒粒胚的水分徹底烘干，粒胚進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱烘干漸進時間約需20 25分鐘；第七步，高溫焙燒、燒結(jié)膨脹粒胚經(jīng)第六步預(yù)熱烘干后，粒胚漸進到回轉(zhuǎn)窯高溫帶，高溫帶的溫度梯度為 650°C 1200°C，其中高溫焙燒燒結(jié)膨脹區(qū)溫度梯度為1130°C 1200°C，是最高溫度帶，最高溫帶約為3. 5米長，焙燒時間為4 6分鐘，粒胚在高溫焙燒帶燒結(jié)膨脹而成輕質(zhì)陶粒， 原粒胚經(jīng)過高溫焙燒后膨脹形成陶粒，膨脹系數(shù)為2 3倍，有部分粒胚在焙燒過程爆碎， 成小顆粒，產(chǎn)出的陶粒產(chǎn)品成連續(xù)級配，粒徑為Imm ^mm ；高溫漸進的時間過程為20 25分鐘；第八步，冷卻分級陶粒出窯經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯出料口管道進入回轉(zhuǎn)冷卻窯內(nèi)，進入回轉(zhuǎn)冷卻窯內(nèi)的陶粒體上溫度約在800 900°C，回轉(zhuǎn)冷卻窯以自然風(fēng)滾動回轉(zhuǎn)冷卻，使陶粒溫度逐漸下降，冷卻后的陶粒產(chǎn)品經(jīng)冷卻窯上的陶粒分級裝置設(shè)備進行篩選分級，得到相應(yīng)規(guī)格的成品陶粒， 成品粒徑為Imm ^nm ；分級為Imm 5mm的為細(xì)集料-陶砂，6mm ^nm的為粗集料-陶粒。本本發(fā)明的第六步和第七步中，所述回轉(zhuǎn)窯以谷糠為燃料，谷糠的細(xì)度為 0. 5mm 1. 2mm，一次風(fēng)采用冷卻窯冷卻800 900°C陶粒產(chǎn)生的熱風(fēng)部分引入到鼓風(fēng)機直接將谷糠和熱風(fēng)混噴方式噴入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒，谷糠的噴入量為2. 2m3/h 2. 8m3/h(約IT/ h 1. 13T/h)，二次風(fēng)利用陶粒冷卻窯內(nèi)剩余的熱風(fēng)通過出料口管道進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，滿足回轉(zhuǎn)窯二次風(fēng)增氧的需要。所得陶粒產(chǎn)品的技術(shù)參數(shù)如下①、堆積密度400 500kg/m3 ；②、表觀密度650 800kg/m3 ；③、筒壓強度lMpa 3MPa ； ④、產(chǎn)品粒徑1讓 洸讓；⑤、Ih吸水率％ 彡10% ； ⑥、導(dǎo)熱系數(shù)彡0. 12w/m · k。產(chǎn)品符合輕集料(陶粒)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17431. 1-1998要求，產(chǎn)品經(jīng)質(zhì)檢部門檢測，其產(chǎn)品質(zhì)量達到優(yōu)等品。
權(quán)利要求
1.利用城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土燒制陶粒的方法，有如下步驟第一步，原料配備①城鎮(zhèn)污泥，它是城鎮(zhèn)污水處理廠處理污水產(chǎn)出的原始污泥或毛紡織廠、印染廠、造紙廠產(chǎn)生的原始污泥，含水率為70% 85%。②河道淤泥，河道淤泥是清理河道而產(chǎn)生的淤泥，河道淤泥經(jīng)脫水干化、除雜和粉碎細(xì)化，確保河道淤泥的最大粒徑< 1. 5mm，含水量控制在5% 7%，河道淤泥的干化采用曬干或涼干或利用生產(chǎn)陶粒產(chǎn)生的余熱進行烘干；③膨潤土，膨潤土又叫陶土。將膨潤土脫水干化，含水率控制在2% 3%，然后粉碎細(xì)化，細(xì)度< 80目，膨潤土的干化采用曬干或涼干或利用生產(chǎn)陶粒產(chǎn)生的余熱進行烘干；第二步，輪碾混合均化物料按重量配比，取污泥30 % ；35 %，河道淤泥45 % 50 %，膨潤土 17 % 23 %，進入輪碾混合設(shè)備進行輪碾攪拌混合，使物料均化；第三步，棚內(nèi)堆放陳化將第二步獲得物料在室內(nèi)堆放陳化24h 48h，使物料自身有機物質(zhì)成分產(chǎn)生發(fā)酵作用，再將物料進行攪拌混合，使大塊狀的物料松散，水分干濕度均勻；第四步，機械造粒使用造粒機對第三步獲得的物料進行造粒，粒徑控制在8mm 14mm之間；第五步，粒坯篩選對第四步獲得的粒狀物料進行滾動篩選，篩下的細(xì)碎粉狀物和超大顆粒不合格的回收再生產(chǎn)用，篩選得合格的粒坯進入陶?；剞D(zhuǎn)窯預(yù)熱窯內(nèi)；第六步，預(yù)熱烘干對第五步獲得合格的粒胚送入陶?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)到預(yù)熱窯內(nèi)進行預(yù)熱烘干，預(yù)熱烘干帶的溫度梯度為150°C 650°C，漸進升溫進行預(yù)熱烘干，使陶粒粒胚的水分徹底烘干，粒胚進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)預(yù)熱烘干漸進時間約需20 25分鐘；第七步，高溫焙燒、燒結(jié)膨脹粒胚經(jīng)第六步預(yù)熱烘干后，粒胚漸進到回轉(zhuǎn)窯高溫帶，高溫帶的溫度梯度為650°C 1200°C，其中高溫焙燒燒結(jié)膨脹區(qū)溫度梯度為1130°C 1200°C，是最高溫度帶，最高溫帶約為3. 5米長，焙燒時間為4 6分鐘，粒胚在高溫焙燒帶燒結(jié)膨脹而成輕質(zhì)陶粒，原粒胚經(jīng)過高溫焙燒后膨脹形成陶粒，膨脹系數(shù)為2 3倍，有部分粒胚在焙燒過程爆碎，成小顆粒，產(chǎn)出的陶粒產(chǎn)品成連續(xù)級配，粒徑為Imm ^mm ；高溫漸進的時間過程為20 25分鐘；第八步，冷卻分級陶粒出窯經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯出料口管道進入回轉(zhuǎn)冷卻窯內(nèi)，進入回轉(zhuǎn)冷卻窯內(nèi)的陶粒體上溫度約在800 900°C，回轉(zhuǎn)冷卻窯以自然風(fēng)滾動回轉(zhuǎn)冷卻，使陶粒溫度逐漸下降，冷卻后的陶粒產(chǎn)品經(jīng)冷卻窯上的陶粒分級裝置設(shè)備進行篩選分級，得到相應(yīng)規(guī)格的成品陶粒，成品粒徑為Imm ^mm ；分級為Imm 5mm的為細(xì)集料-陶砂，6mm ^mm的為粗集料-陶粒。進一步
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述利用城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土燒制陶粒的方法，其特征是 在第六步和第七步中，所述回轉(zhuǎn)窯以谷糠為燃料，谷糠的細(xì)度為0. 5mm 1. 2mm，一次風(fēng)采用冷卻窯冷卻800 900°C陶粒產(chǎn)生的熱風(fēng)部分引入到鼓風(fēng)機直接將谷糠和熱風(fēng)混噴方式噴入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)燃燒，谷糠的噴入量為2. 2m3/h 2. 8m3/h，二次風(fēng)利用陶粒冷卻窯內(nèi)剩余的熱風(fēng)通過出料口管道進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，滿足回轉(zhuǎn)窯二次風(fēng)增氧的需要。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用城鎮(zhèn)污泥、河道淤泥和膨潤土燒制陶粒的方法，按重量配比取原始污泥30～35％，河道淤泥45～50％，膨潤土17～23％進行輪碾混合攪拌，使物料混合均化；然后經(jīng)陳化、造粒、篩選、燒結(jié)膨脹和空氣冷卻。所得陶粒的堆積密度400～500Kg/m3；抗壓強度為1～3.5Mpa；1h吸水率為8～10％，產(chǎn)品的粒徑為1mm～26mm，它以原始污泥、河道淤泥和膨潤土為原料，以谷糠為燃料直接燒制陶粒，不僅污泥的處理量大，生產(chǎn)成本低，而且生產(chǎn)過程不會產(chǎn)生二次污染，所得陶粒產(chǎn)品性能符合GB/T17431.1-1998標(biāo)準(zhǔn)要求。
文檔編號C04B33/132GK102173746SQ20101062094
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者易國才, 王謀泉 申請人:金壇市博大陶粒制品有限公司