一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法。所述方法利用干法水泥生產(chǎn)設備篦冷機冷卻熟料時產(chǎn)生冷卻熱風和回轉(zhuǎn)窯的高溫窯尾廢氣通入烘干機達到烘干濕污泥的目的，烘干尾氣經(jīng)除塵后從煙囪排放；烘干到一定含水率的污泥送入水泥回轉(zhuǎn)窯中和水泥生料混燒，在高溫混燒過程中，含砷污泥中的砷與水泥原料CaO形成砷酸鈣，達到固化穩(wěn)定化砷的目的，從而對含砷污泥進行安全且合理的處置。本發(fā)明可以充分利用水泥生產(chǎn)中產(chǎn)生的熱量來對濕污泥進行干化，減少能量的消耗，提高效益。
【專利說明】—種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于資源綜合利用與環(huán)境保護【技術領域】，具體涉及一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法。

【背景技術】
[0002]隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展，含重金屬廢棄物的產(chǎn)生來源也變得復雜而廣泛，如化學品制作、化工原料的生產(chǎn)等行業(yè)。危險廢棄物一般要使用專業(yè)焚化爐來處理，但是危險廢物的集中焚燒會產(chǎn)生焚燒灰渣和粉塵，這些灰渣和粉塵通常含有鎘、錳、鉛與鉻等重金屬物質(zhì)，而成為二次危險廢棄物。需要送入填埋場進行填埋處理，安全填埋最關鍵的需要防止填埋后的危險物滲濾液滲入地下，尤其是危險廢物填埋過程中產(chǎn)生的廢水含砷，易對地表水、地下水和土壤造成污染。一旦污染地下水，后果非常的嚴重；并且填埋場地必須要進行嚴格的風險評價。近年來，水泥回轉(zhuǎn)窯混燒危險廢物生產(chǎn)生態(tài)水泥技術，因其具有二次污染少、無害化處理較徹底和經(jīng)濟效益好等特點而逐漸受到廣泛關注。
[0003]砷(As)是一種有毒致癌物質(zhì)，具有“三致”作用。因此，研究砷污染治理的環(huán)境學意義非常重大。
[0004]固體廢物水泥窯共處置指的是在水泥的生產(chǎn)過程中使用廢物，通過廢物來替代一次燃料和原料，從廢物中再生能量和材料。固體廢物水泥窯共處置為水泥工業(yè)和廢物的管理提供了更好的選擇方式。對水泥工業(yè)而言，可節(jié)省燃料和原料，有助于進行經(jīng)濟有效的生產(chǎn)；對廢物管理而言，這種廢物回收利用方式，無須建立專門的廢物焚化爐或廢物填埋場地，節(jié)省了土地資源與資金的投入。這種廢物處置方式從生態(tài)、社會和節(jié)約的角度對廢物管理進行了優(yōu)化，是廢物處置方式的理想選擇。
[0005]根據(jù)水泥工業(yè)的生產(chǎn)工藝和設備的要求，利用水泥窯處置廢物有以下特點:
[0006](I)焚燒溫度高。水泥窯內(nèi)物料溫度一般高于1450°C，氣體溫度則高于1750°C，甚至可達更高溫度。在此高溫下，廢物中有機物將徹底的分解，去除率一般在99.99%以上。
[0007](2)停留時間長。廢物在水泥窖高溫狀態(tài)下長時間的停留，有利于廢物的徹底燃燒和分解。
[0008](3)良好的湍流。水泥窖內(nèi)高溫氣體與物料流動方向相反，湍流強烈，有利于氣固相得混合、傳熱、熱質(zhì)、分解、化合、擴散。
[0009](4)堿性的環(huán)境氛圍。水泥窖內(nèi)的堿性物質(zhì)可以中和廢物中的酸性物質(zhì)為穩(wěn)定的鹽類(如可中和強酸性的HCl類煙氣)，非常適合處理各種有機廢物，特別是穩(wěn)定性強的含HCl有機物，有效抑制酸性物質(zhì)的排放，便于尾氣的凈化。
[0010](5)沒有廢渣排出。在水泥生產(chǎn)的工藝過程中，只有生料和經(jīng)過煅燒工藝所產(chǎn)生的孰熟料，沒有一般焚燒爐焚燒產(chǎn)生爐渣的問題。
[0011](6)固化重金屬離子。利用水泥工業(yè)回轉(zhuǎn)窖窯煅燒工藝處理危險廢物，可以將廢物成分中的絕大部分重金屬離子固化在熟料中，最終進入水泥成品中，避免了再度擴散。
[0012](7)減少社會總體廢氣排放量。由于可燃性廢物對礦物質(zhì)燃料的替代，減少了水泥工業(yè)對礦物質(zhì)燃料(煤、氣、重油等)的需要量?？傮w而言，比單獨的水泥生產(chǎn)和焚燒廢物產(chǎn)生的廢氣(C02、S02、C1等)排放量大為減少。
[0013](8)焚燒處置點多，適應性強。
[0014](9)廢氣處理效果好。水泥工業(yè)燒成系統(tǒng)和廢氣處理系統(tǒng),使燃燒之后的廢氣經(jīng)過較長的路徑和良好的冷卻和收塵設備，有著較高的吸附、沉降和收塵作用，收集的粉塵經(jīng)過輸送系統(tǒng)返回原料制備系統(tǒng)可以重新利用。
[0015](10)建設投資較小，運行成本較低。利用水泥回轉(zhuǎn)窯窖窖處置廢物，雖然需要在工藝設備和給料設施方面進行必要地改造，并需要新建廢物貯存和預處理設施，但與新建專用焚燒廠比較，還是大大節(jié)省了投資。在運行成本上，盡管由于設備的折舊、電力和原材料的消耗，人工費用等使得費用增加，但是燃燒可燃性廢物要可以節(jié)省燃料，降低燃料成本，燃料替代比例越高，經(jīng)濟效益越明顯。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0016]為解決現(xiàn)有技術的缺點和不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法。
[0017]為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術方案:
[0018]一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，包括以下步驟:
[0019]從篦冷機和回轉(zhuǎn)窯窯尾抽取氣體，經(jīng)過除塵器處理后，將氣體送入烘干機中烘干含砷污泥；
[0020]將含砷污泥放入污泥儲存庫中，將污泥儲存庫中的含砷污泥均勻的送入烘干機烘干，粗控制烘干后的干污泥含水率為25-35% (重量)，得到含水率為25-35% (重量)的干污泥并將其送入干污泥儲存庫；
[0021]按照生產(chǎn)I噸水泥熟料摻加0.025-0.035噸含水率為25_35% (重量)的干污泥的比例，將干污泥儲存庫中的含水率為25-35% (重量)的干污泥在分解窯或回轉(zhuǎn)窯窯尾均勻的送入回轉(zhuǎn)窯中，與水泥生料一起在1450°C下焚燒反應，生成水泥熟料。
[0022]上述焚燒反應中干污泥為水泥燒成提供一定的熱量，焚燒反應后砷元素被固結在熟料晶格中。
[0023]優(yōu)選的，從篦冷機抽取的氣體溫度為250-450°C。
[0024]優(yōu)選的，從窯尾抽取的氣體溫度為280-350°C。
[0025]優(yōu)選的，所述含砷污泥含水量為80% (重量)；將含砷污泥放入污泥儲存庫后，按照生產(chǎn)I噸水泥熟料摻燒0.07-0.13噸含水量為80% (重量)的含砷污泥的比例，將含砷污泥均勻的送入烘干機烘干。
[0026]優(yōu)選的，所述烘干機排放的氣體經(jīng)收塵器后從煙?排放入大氣中。
[0027]優(yōu)選的，所述水泥生料經(jīng)預熱器預熱后再進入回轉(zhuǎn)窯與含水率為25-35% (重量)的干污泥一起焚燒反應。
[0028]優(yōu)選的，還加入煤粉與含水率為25-35% (重量)的干污泥和水泥生料一起焚燒反應。
[0029]本發(fā)明利用干法水泥生產(chǎn)設備篦冷機冷卻熟料時產(chǎn)生冷卻熱風和回轉(zhuǎn)窯的高溫窯尾廢氣通入烘干機達到烘干濕污泥的目的，烘干尾氣經(jīng)除塵后從煙囪排放；烘干到一定含水率的污泥送入水泥回轉(zhuǎn)窯中和水泥生料混燒，在高溫混燒過程中，含砷污泥中的砷與水泥原料CaO形成砷酸鈣，達到固化穩(wěn)定化砷的目的，從而對含砷污泥進行安全且合理的處置。
[0030]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0031]本發(fā)明利用熟料冷卻后的熱空氣和高溫窯尾廢氣來干化污泥，之后按一定比例與水泥原料一起反應生成水泥熟料，且不影響水泥產(chǎn)品的質(zhì)量。
[0032]新型干法水泥生產(chǎn)中以篦冷機來冷卻熟料，是以自然空氣作為冷卻氣體進入；冷卻后的氣體溫度在(350±100)°C，同時窯尾收集的氣體溫度也在280-350°C，本發(fā)明可以充分利用水泥生產(chǎn)中產(chǎn)生的熱量來對濕污泥進行干化，減少能量的消耗，提高效益。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033]圖1為本發(fā)明一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0034]下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0035]本發(fā)明提供了一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，包括以下步驟:
[0036]從篦冷機和回轉(zhuǎn)窯窯尾抽取氣體，經(jīng)過除塵器處理后，將氣體送入烘干機中烘干含砷污泥；
[0037]將含砷污泥放入污泥儲存庫中，將污泥儲存庫中的含砷污泥均勻的送入烘干機烘干，粗控制烘干后的干污泥含水率為25-35% (重量)，得到含水率為25-35% (重量)的干污泥并將其送入干污泥儲存庫；
[0038]按照生產(chǎn)I噸水泥熟料摻加0.025-0.035噸含水率為25_35% (重量)的干污泥的比例，將干污泥儲存庫中的含水率為25-35% (重量)的干污泥在分解窯或回轉(zhuǎn)窯窯尾均勻的送入回轉(zhuǎn)窯中，與水泥生料一起在1450°C下焚燒反應，生成水泥熟料。
[0039]上述焚燒反應中干污泥為水泥燒成提供一定的熱量，焚燒反應后砷元素被固結在熟料晶格中。
[0040]統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，污泥烘干中，隨著含水率的降低，污泥的熱干燥特性也越來越好，性狀得到改善，但是，當污泥含水率過低時，污泥的可燃成分損失，且污泥中有害物質(zhì)的逸出和生成二噁英類劇毒物質(zhì)與運行溫度都密切相關。且污泥含水率越低，耗能越大，綜合各方面考慮，本發(fā)明控制烘干后的污泥含水率在30±5%。出烘干機的氣體，經(jīng)除塵器等凈化后，經(jīng)煙囪排入空氣中。
[0041]優(yōu)選的，從篦冷機抽取的氣體溫度為250-450°C。
[0042]優(yōu)選的，從窯尾抽取的氣體溫度為280-350°C。
[0043]優(yōu)選的，所述含砷污泥含水量為80% (重量)；將含砷污泥放入污泥儲存庫后，按照生產(chǎn)I噸水泥熟料摻燒0.07-0.13噸含水量為80% (重量)的含砷污泥的比例，將含砷污泥均勻的送入烘干機烘干。
[0044]優(yōu)選的，所述烘干機排放的氣體經(jīng)收塵器后從煙?排放入大氣中。
[0045]優(yōu)選的，所述水泥生料經(jīng)預熱器預熱后再進入回轉(zhuǎn)窯與含水率為25-35% (重量)的干污泥一起焚燒反應。
[0046]優(yōu)選的，還加入煤粉與含水率為25-35% (重量)的干污泥和水泥生料一起焚燒反應。
[0047]污泥入料口分解窯或者回轉(zhuǎn)窯窯尾的溫度均在900°C以上，這里的水泥生料會反應分解出大量的氧化鈣，在高溫下含砷物質(zhì)中的砷可與CaO等固砷劑反應，生成耐高溫、不揮發(fā)的穩(wěn)定化合物，經(jīng)擴展X射線吸收精細結構譜研究表明，反應生成的是砷酸鈣EXAFS。砷酸鈣在高溫下非常穩(wěn)定，且不易分解。當干污泥加入時，其中的可燃物質(zhì)迅速燃燒為水泥燒成提供熱量，生產(chǎn)的酸性氣體被堿性物質(zhì)中和吸收，隨窯尾廢氣再次進入干化機中烘干濕污泥；污泥焚燒后的灰渣和水泥生料一起進入回轉(zhuǎn)窯中，并在1450°C的溫度下反應燒結形成水泥熟料。污泥中二噁英等有害成分在高溫下都被分解，砷被包裹在水泥熟料的晶格中。污泥燃燒提供了水泥窯一定的熱量，這樣在污泥處置過程中既減少了能量輸入，又處理了污泥。
[0048]實施例1
[0049]一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，如圖1所示，包括以下步驟:
[0050]從篦冷機和回轉(zhuǎn)窯窯尾抽取氣體，經(jīng)過除塵器處理后，將氣體送入烘干機中烘干含砷污泥；
[0051 ] 將從污水處理廠運來的含砷污泥放入污泥儲存庫中，按照生產(chǎn)I噸水泥熟料摻燒
0.07-0.13噸含水量為80% (重量)含砷污泥的比例，將含砷污泥均勻的送入烘干機烘干，粗控制烘干后的干污泥含水率為25-35% (重量)；烘干機排放的氣體經(jīng)收塵器收塵、凈化后從煙?排放入大氣中，得到的含水率為25-35% (重量)的干污泥進入干污泥儲存庫；
[0052]按照生產(chǎn)I噸熟料摻加0.025-0.035噸含水率為25_35% (重量)的干污泥的比例，將含水率為25-35% (重量)的干污泥在分解窯或回轉(zhuǎn)窯窯尾均勻的送入回轉(zhuǎn)窯中，與煤粉、經(jīng)預熱器預熱后的水泥生料一起在1450°C下焚燒反應，干污泥為水泥燒成提供一定的熱量，污泥在回轉(zhuǎn)窯中與生料反應，砷元素被固結在熟料晶格中，生成水泥熟料。
[0053]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，其特征在于，包括以下步驟: 從篦冷機和回轉(zhuǎn)窯窯尾抽取氣體，經(jīng)過除塵器處理后，將氣體送入烘干機中烘干含砷污泥； 將含砷污泥放入污泥儲存庫中，將污泥儲存庫中的含砷污泥均勻的送入烘干機烘干，粗控制烘干后的干污泥含水率為25-35% (重量)，得到含水率為25-35% (重量)的干污泥并將其送入干污泥儲存庫； 按照生產(chǎn)I噸水泥熟料摻加0.025-0.035噸含水率為25-35% (重量)的干污泥的比例，將干污泥儲存庫中的含水率為25-35% (重量)的干污泥在分解窯或回轉(zhuǎn)窯窯尾均勻的送入回轉(zhuǎn)窯中，與水泥生料一起在1450°C下焚燒反應，生成水泥熟料。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，其特征在于，從篦冷機抽取的氣體溫度為250-450°C。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，其特征在于，從窯尾抽取的氣體溫度為280-350°C。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，其特征在于，所述含砷污泥含水量為80% (重量)；將含砷污泥放入污泥儲存庫后，按照生產(chǎn)I噸水泥熟料摻燒0.07-0.13噸含水量為80% (重量)的含砷污泥的比例，將含水量為80% (重量)的含砷污泥均勻的送入烘干機烘干。
5.根據(jù)權利要求1所述的利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，其特征在于，所述烘干機排放的氣體經(jīng)收塵器后從煙?排放入大氣中。
6.根據(jù)權利要求1所述的利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，其特征在于，所述水泥生料經(jīng)預熱器預熱后再進入回轉(zhuǎn)窯與含水率為25-35% (重量)的干污泥一起焚燒反應。
7.根據(jù)權利要求1所述的利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理含砷污泥的方法，其特征在于，還加入煤粉與含水率為25-35% (重量)的干污泥和水泥生料一起焚燒反應。
【文檔編號】C04B7/38GK104230190SQ201410478496
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年9月18日 優(yōu)先權日:2014年9月18日
【發(fā)明者】虢清偉, 楊博豪, 許振成, 卓瓊芳, 易皓 申請人:環(huán)境保護部華南環(huán)境科學研究所