專利名稱：處置利用工業(yè)和城市廢棄物研制生產(chǎn)的生態(tài)水泥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到利用工業(yè)廢棄物生產(chǎn)的水泥產(chǎn)品，特別是#425礦渣硅酸鹽水泥和#525普通硅酸鹽水泥傳統(tǒng)的水泥產(chǎn)品采用石灰石、粘土、鐵粉三種原料生產(chǎn)。隨著工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展，原燃材料的資源緊張，價格上漲，同時中國每年排放的工業(yè)廢棄物的量逐年遞增，現(xiàn)已達每年6億噸。生態(tài)水泥是指采用高新技術(shù)，利用工業(yè)廢棄物替代天然原燃料，生產(chǎn)出達到質(zhì)量標準和符合環(huán)保要求的水泥產(chǎn)品。發(fā)展生態(tài)水泥，對于資源的優(yōu)化配置、保護環(huán)境和促進社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。目前國內(nèi)處置利用工業(yè)廢棄物技術(shù)還很不成熟完善。有的廠家盡管能夠處置利用工業(yè)廢棄物，但由于工藝技術(shù)上的缺陷和不完善，故在現(xiàn)實生產(chǎn)中沒有得到大范圍的推廣應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是提供一套穩(wěn)定成熟的處置廢棄物來生產(chǎn)水泥產(chǎn)品的技術(shù)方案，并通過該方案的實施一方面為企業(yè)降低成本增加效益，另一方面為綠化和保護環(huán)境做出貢獻。
實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案工業(yè)和城市廢棄物(固體和液體包括城市生活垃圾)進廠后先經(jīng)過輸送裝置(固體通過鏟車、皮帶機，液體則通過氣力泵)。進入到調(diào)質(zhì)均化系統(tǒng)(淘泥機、攪拌機)，到儲存系統(tǒng)(堆棚、露天堆場、筒倉和沉淀池)。通過計量系統(tǒng)(計量稱等)加水進入球蘑機粉磨后，通過氣力輸送泵送入水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒成為熟料半成品，再經(jīng)球磨機粉磨(中間可適當加入可作為水泥混合材的工業(yè)廢物，加入量約為5％)成為水泥產(chǎn)品。
現(xiàn)有的廢物處置方案(包括堆放填埋、排放傾倒、焚燒爐內(nèi)焚燒)不僅占用了大量田地，污染了河流，而且廢棄物在一般焚燒爐內(nèi)的不完全分解，并未徹底根除廢棄物中的有毒有害物質(zhì)，產(chǎn)生二次污染，對環(huán)境造成嚴重影響。如目前數(shù)量很大的可燃有害物提供給鄉(xiāng)鎮(zhèn)小廠作為燃料，亦有自設(shè)小型燃燒爐處理有害物，這種處理方式，高爐最高溫度僅有700～800℃，一些劇毒物質(zhì)沒有完全燃燒，會產(chǎn)生新的有毒有害物質(zhì)。如廢機油在中溫條件下燃燒，就會產(chǎn)生劇毒的二惡英。又如先令葆雅藥廠廢液中的有毒物質(zhì)異丙醇，只有在1,400℃以上的高溫才能解除其毒性。上海十五家污水處理廠每年產(chǎn)生“下腳”或污泥約20萬噸(含水率75％)，目前采取填坑、填浜，還要出錢外運傾倒，這樣都會對環(huán)境造成二次污染。處置利用工業(yè)廢棄物來生產(chǎn)生態(tài)水泥，既可以節(jié)約資源和能源，變廢為寶，降低成本，又可以綠化上海，為凈化和保護環(huán)境作出貢獻。使水泥工業(yè)由耗能產(chǎn)業(yè)變?yōu)樘幚砗屠霉I(yè)廢棄物的綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)。利用現(xiàn)有水泥回轉(zhuǎn)窯處理工業(yè)廢棄物，可以節(jié)省大量的基本建設(shè)費用。業(yè)已上馬的上海浦東江橋垃圾焚燒廠日處理能力僅1,000噸，需投資6.7億元。香港特別行政區(qū)的亞洲惠民環(huán)境技術(shù)有限公司，每年通過化學(xué)方法處理15,000噸廢棄物、通過物理方法處理70,000噸、焚燒處理6,000噸，需投資13億港元，投資費用高昂。在采用焚燒技術(shù)來處置工業(yè)廢棄物的問題上目前基本上有兩個發(fā)展方向，一個是投入大量資金建造專業(yè)焚燒爐，另一個方向是利用水泥廠的回轉(zhuǎn)窯來處理工業(yè)廢棄物。隨著有關(guān)理論與實踐的發(fā)展和成熟，后者在經(jīng)濟上、防止二次污染、固廢無害化處理徹底性等方面顯示出越來越大的優(yōu)勢。因為水泥企業(yè)在生產(chǎn)過程中，具有處置廢物數(shù)量大、投資少、運行費用低及爐內(nèi)氣體溫度高、滯留時間長、自凈化程度高、二次污染少和處理徹底等優(yōu)點。
上海水泥廠積極利用處理各種工業(yè)廢料，使之成為一種燃料或替代原材料在水泥制造過程中使用，使水泥行業(yè)由耗能產(chǎn)業(yè)變?yōu)樘幚砗屠脧U棄物的綠色環(huán)保產(chǎn)業(yè)，處置和利用廢棄物占水泥原燃材料總量的32％。近二年來，該廠在利用工業(yè)廢棄物方面作了大量的研究和生產(chǎn)性試驗工作，下面是處置利用工業(yè)廢棄物的具體實例上海焦化有限公司的廢煤渣液代替水泥原料中一小部分粘土質(zhì)原料，生產(chǎn)水泥熟料，并充分利用其廢煤渣液殘留熱值，以節(jié)約煅燒水泥熟料時的原煤。工藝流程為廢煤渣液船運至淘泥機碼頭→煤渣液船上的泵泵送至淘泥機與同時加入粘土質(zhì)原料(浦泥)淘制成泥漿→泵送至泥漿庫→經(jīng)喂料計量入生料磨磨制料漿→料漿庫、料漿攪拌池→入窯煅燒廢煤渣液成分分析如下
黃浦江泥的成分一般為
生料配制方案表
本套工藝方案的技術(shù)關(guān)鍵(1)將廢煤渣液泵送至淘泥機，將煤渣液代替黃浦江水淘泥，這樣，不增加淘泥水份(水份控制在60％左右)；使得泥漿與石灰石、鐵粉等共同入生料磨粉磨后的生料水份保持＜35％料漿水份數(shù)據(jù)如下(1998年3月-6月)
(2)煤渣摻入生料中的燒成機理，煤渣在600℃左右開始燃燒，800℃后燃料速度明顯加快，而在400℃以下燒失量不會明顯變化，因此煤渣在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)低溫缺氧的鏈條帶下不會集中燃燒，不會對窯內(nèi)的鏈幕系統(tǒng)產(chǎn)生不良影響。于6月10日停窯進行觀察，發(fā)現(xiàn)鏈條直徑尺寸均無變化。
(3)利用廢煤渣液來提高窯內(nèi)生料的預(yù)燒能力，提高熟料產(chǎn)質(zhì)量的機理。生料中煤渣的燃燒過程顯然和從窯頭噴入的煤粉在懸浮狀態(tài)下燃燒不同。摻入廢煤渣液料漿入窯后其中煤渣隨料漿一起受熱開始水分蒸發(fā)，一般在鏈條帶的出口處的物料溫度近200℃煤渣在此處隨料漿被烘干。隨著物料在窯內(nèi)前移，溫度逐漸升高，揮發(fā)份逸出量逐漸增多當其逸出時的溫度達到燃點，就會和存在物料空隙中的空氣發(fā)生氧化燃燒，而未燒完的揮發(fā)分則在物料表面與窯內(nèi)氣流中的氧形成有焰燃燒。同時固定碳也受到預(yù)熱作用而燃燒。由于摻入的煤渣是在物料內(nèi)燃燒，這顯然和原來靠氣流和物料間的溫差以對流和傳導(dǎo)形式不同，其熱交換充分，效率高，物料溫升速度快。這樣就縮短預(yù)熱帶，等于起了延長分解帶的作用，使碳酸鹽分解充分，因而使物料預(yù)熱好，料易燒，這就是摻入廢煤渣液能降低熱耗。改善生料預(yù)燒性的原因。
因此生料中摻入適量煤渣后能明顯改善生料的預(yù)燒性，降低熟料中的f-CaO，有利于水泥的安定性。熟料中的f-CaO數(shù)據(jù)如下(1998年3月-6月與1997年同期比較)
由上述數(shù)據(jù)可以看出，熟料中的f-CaO平均降低0.13，降低13.4％。
在回轉(zhuǎn)窯鏈條帶物料取樣孔處，測定了生料的成球率，測定數(shù)據(jù)如下
從生料成球率的數(shù)據(jù)來看，成球率從46.0％降低到36.2％溫度越高成球率越低，證明預(yù)燒性越好。
采用本套技術(shù)工藝方案后所取得的效果(1)熟料標準煤耗下降據(jù)統(tǒng)計，由于廢煤渣液新技術(shù)的利用上海水泥廠燒成熟料的標準煤耗比去年同期下降了4.03Kg標煤/噸熟料。具體見下表
(2)水泥質(zhì)量的提高我廠的#425礦渣硅酸鹽水泥、#525普通硅酸鹽水泥與國家標準對比如下
(3)在綜合利廢過程中，全年可節(jié)約原煤1703噸，粘土3750噸，全年可降低成本61.6萬元。
權(quán)利要求
1.生態(tài)水泥是指采用高新技術(shù)，利用工業(yè)廢棄物替代天然原燃料，生產(chǎn)出達到質(zhì)量標準和符合環(huán)保要求的水泥產(chǎn)品。產(chǎn)品的工藝技術(shù)方案為工業(yè)和城市廢棄物(固體和液體包括城市生活垃圾)進廠后先經(jīng)過輸送裝置(固體通過鏟車、皮帶機，液體則通過氣力泵)，進入到調(diào)質(zhì)均化系統(tǒng)(淘泥機、攪拌機)，到儲存系統(tǒng)(堆棚、露天堆場、筒倉和沉淀池)。通過計量系統(tǒng)(計量稱等)加水進入球磨機粉磨后，通過氣力輸送泵送入水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煅燒成為熟料半成品、再經(jīng)球磨機粉磨(中間可加入可作為水泥混合材的工業(yè)廢物，加入量為5％)成為水泥產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的技術(shù)方案，其特征是調(diào)質(zhì)均化系統(tǒng)和儲存系統(tǒng)兩部分。各種成份不同的廢棄物經(jīng)過這兩部分系統(tǒng)可充分保證廢物成份的混合均勻，避免了成份波動，順利實現(xiàn)整個濕法處理工藝。
3.根據(jù)權(quán)利1所述的技術(shù)方案，其特征是不僅可以處置固體廢棄物，而且還可處置液體廢棄物(包括城市生活垃圾)。
全文摘要
本發(fā)明涉及到利用工業(yè)和城市廢棄物生產(chǎn)的水泥產(chǎn)品,特別是#425礦渣硅酸鹽水泥和#525普通硅酸鹽水泥。本發(fā)明的目的是提供一套穩(wěn)定成熟的處置廢棄物來生產(chǎn)水泥產(chǎn)品的技術(shù)方案,并通過該方案的實施一方面為企業(yè)降低成本增加效益,另一方面為綠化和保護環(huán)境做出貢獻。采用本發(fā)明的技術(shù)方案處置廢棄物具有處置廢物數(shù)量大、投資少、運行費用低及爐內(nèi)氣體溫度高、滯留時間長、自凈化程度高、二次污染少和處理徹底等特點。
文檔編號C04B7/00GK1313256SQ0011492
公開日2001年9月19日 申請日期2000年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月15日
發(fā)明者楊偉東, 馬勇, 郁偉華, 許鴻發(fā), 項朝璧, 楊智勇, 王鶴鳴, 梁曉明 申請人:上海水泥廠