專利名稱:以污水處理中產(chǎn)生的污泥為原料制備的球團(tuán)礦粘結(jié)劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種球團(tuán)礦粘結(jié)劑,特別是涉及一種以污水處理中產(chǎn)生的污泥為原料制備的球團(tuán)礦粘結(jié)劑。
背景技術(shù):
隨著高爐向大型化發(fā)展,提高高爐入爐礦品位,優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu),對(duì)于提高我國(guó)高爐煉鐵生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)具有重要意義。近年來(lái),球團(tuán)礦由于具有強(qiáng)度好、粒度均勻、形狀規(guī)則、含鐵品位高、還原性好等優(yōu)點(diǎn),在高爐冶煉中可起到增產(chǎn)節(jié)焦、改善煉鐵技術(shù)指標(biāo)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、降低生鐵成本、提高經(jīng)濟(jì)效益的作用,正在受到廣泛的青睞和高度重視。粘結(jié)劑是制取球團(tuán)礦不可缺少的原料。選擇球團(tuán)粘結(jié)劑的基本原則(1)需要具有良好的粘結(jié)性和成球性;( 制備的生球應(yīng)有良好的抗熱爆裂性能,同時(shí)具有較高的抗壓及落下強(qiáng)度;C3)粘結(jié)劑盡可能不影響成品球團(tuán)礦的鐵品位。我國(guó)球團(tuán)礦生產(chǎn)普遍使用膨潤(rùn)土作為粘結(jié)劑,其用量一般為2-3重量%,高的達(dá)到5重量%。但是膨潤(rùn)土中Si02、Al203含量高,生產(chǎn)實(shí)踐證明,90%左右的膨潤(rùn)土仍殘留在成品球團(tuán)中,不僅會(huì)降低球團(tuán)礦鐵品位,而且降低了高爐的利用系數(shù),增加了焦比。提高球團(tuán)礦品質(zhì),在高爐冶煉時(shí),可提高產(chǎn)量、降低焦比,減少爐渣排量,從而達(dá)到節(jié)能減排目的。 對(duì)于高爐而言,入爐爐料IFe提高1 %,焦比可降低2 %,高爐利用系數(shù)約提高3 %,爐渣排量也可大幅度降低。因此,開(kāi)發(fā)低殘留量新型球團(tuán)礦粘結(jié)劑取代膨潤(rùn)土,以提高入爐球團(tuán)礦的 TFe品位,是實(shí)現(xiàn)高爐煉鐵增產(chǎn)節(jié)焦和提高鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。廢水的生物處理方法是利用生物的新陳代謝作用,對(duì)廢水中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定、使之無(wú)害化的處理方法。對(duì)污染物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和穩(wěn)定的主體是微生物。由于微生物具有來(lái)源廣、易培養(yǎng)、繁殖快、對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、易變異等特性,因此用生化法促使污染物的轉(zhuǎn)化過(guò)程比一般化學(xué)法優(yōu)越得多,其處理廢水的費(fèi)用低廉,運(yùn)行管理較方便。目前,這種方法已廣泛用作生活污水及工業(yè)有機(jī)廢水的二級(jí)處理。生物處理的方法可分為好氧處理和厭氧處理兩大類型?;钚晕勰喾▽儆诤醚跎锾幚矸椒?,它是利用懸浮生長(zhǎng)的微生物處理廢水的一種方法,是污水處理的主要方法。在活性污泥法中起主要作用的是活性污泥?;钚晕勰嗍怯删哂谢钚缘奈⑸?、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥上不能被生物降解的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物組成。其中微生物是活性污泥的主要組成部分?;钚晕勰嘀械奈⑸锸怯杉?xì)菌、真菌、原生動(dòng)物、后生動(dòng)物等多種微生物群體相結(jié)合所組成的一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。在污水處理過(guò)程中,活性污泥不斷增長(zhǎng),有一部分剩余活性污泥需要從系統(tǒng)中排除。另外,在污水處理過(guò)程中,還會(huì)產(chǎn)生大量的初沉池污泥和混凝沉淀池污泥。目前我國(guó)的污泥處理技術(shù)相對(duì)滯后,現(xiàn)有的污水處理設(shè)施中污泥處理工藝和配套設(shè)施較不完善。國(guó)內(nèi)外關(guān)于初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥的處置方法主要有衛(wèi)生填埋,直接土地利用,堆肥,焚燒等。污泥處置存在的問(wèn)題主要有衛(wèi)生填埋存在的突出問(wèn)題是要占用大量的土地資源,衛(wèi)生填埋成本高;工業(yè)廢水中含有許多重金屬和有毒有害的有機(jī)物,造成污泥中重金屬和持久性有機(jī)污染物(POPS)普遍超標(biāo),難以達(dá)到土地利用標(biāo)準(zhǔn)。堆肥的主要缺點(diǎn)是費(fèi)時(shí)、臭氣污染、易受天氣影響、市場(chǎng)銷售困難、原料分散。焚燒的主要缺點(diǎn)在于處理設(shè)施投資大,處理費(fèi)用高昂,難以有效處理量大面廣的城市污水處理廠的污泥,而且還存在煙氣污染等問(wèn)題。由此可見(jiàn),污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的各種污泥的主要處置方法都有很大的局限性。 因此,開(kāi)發(fā)一種既能利用污泥中有效成分,又能實(shí)現(xiàn)污泥減量化、無(wú)害化、穩(wěn)定化和資源化的污泥處理技術(shù),是當(dāng)前污泥處理技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的方向。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是尋求污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的各種污泥更有價(jià)值的應(yīng)用方法,還有就是為球團(tuán)礦生產(chǎn)提供一種價(jià)格低廉,制備方法簡(jiǎn)單,殘留量小的新型有機(jī)粘結(jié)劑,該粘結(jié)劑能夠全部或部分地替代現(xiàn)有粘結(jié)劑,提高入爐礦的品位和冶金性能,降低煉鐵成本及資源消耗量,減少污染物排放量。為解決上述技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明提供了一種以污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥為原料制備的球團(tuán)礦粘結(jié)劑,該粘結(jié)劑包含污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥中的一種或多種。優(yōu)選地,污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥是經(jīng)過(guò)干燥粉碎制備得到的粉末狀污泥。污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥包括初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥。其中剩余活性污泥是指在活性污泥法處理污水的過(guò)程中,隨著有機(jī)污染物被分解,活性污泥不斷增長(zhǎng),增加的活性污泥通常從二沉池中排除,以維持活性污泥系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,這部分活性污泥叫做剩余活性污泥。其中初沉池污泥是指初沉池是污水處理中第一次沉淀的構(gòu)筑物,主要用于降低污水中的懸浮固體濃度。初沉池污泥就是初沉池產(chǎn)生的沉淀物。其中混凝沉淀池污泥是指混凝沉淀是在混凝沉淀池中投加混凝劑,以提高難以生物降解的有機(jī)物、難被氧化的物質(zhì)和產(chǎn)色物質(zhì)等的去除效率?;炷恋沓匚勰嗑褪腔炷恋沓禺a(chǎn)生的沉淀物。具體的,本發(fā)明提供了一種以剩余活性污泥為原料制備的球團(tuán)礦粘結(jié)劑,該粘結(jié)劑包含剩余活性污泥。優(yōu)選地,剩余活性污泥是經(jīng)過(guò)干燥粉碎制備得到的粉末狀剩余活性污泥。具體的,本發(fā)明提供了一種以初沉池污泥為原料制備的球團(tuán)礦粘結(jié)劑,該粘結(jié)劑包含初沉池污泥。優(yōu)選地,初沉池污泥是經(jīng)過(guò)干燥粉碎制備得到的粉末狀初沉池污泥。具體的,本發(fā)明提供了一種以混凝沉淀池污泥為原料制備的球團(tuán)礦粘結(jié)劑,該粘結(jié)劑包含混凝沉淀池污泥。優(yōu)選地,混凝沉淀池污泥是經(jīng)過(guò)干燥粉碎制備得到的粉末狀混凝沉淀池污泥。其中干燥包括自然干化干燥或者是烘干干燥等。自然干化干燥(或稱作自然晾干干燥)是指將污泥放置于地面上,依靠滲透、蒸發(fā)等作用干燥脫水。烘干干燥是指將污泥放入烘箱中,在合適的溫度下除去污泥中的水分。優(yōu)選地,上述粘結(jié)劑還可以包含球團(tuán)礦生產(chǎn)常用的其他粘結(jié)劑,例如膨潤(rùn)土、水玻璃、消石灰、石灰石、水泥、白云石以及其他粘結(jié)劑中的一種或多種等。
優(yōu)選地,上述粘結(jié)劑由干燥粉碎污泥制備得到的粉末狀初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥組成。本發(fā)明還提供了初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥用于制備球團(tuán)礦生產(chǎn)中的粘結(jié)劑的用途。上述用途中,其中初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥可以是經(jīng)過(guò)干燥和粉碎處理后得到的粉末狀污泥。本發(fā)明還提供了一種使用上述粘結(jié)劑進(jìn)行球團(tuán)礦生產(chǎn)的方法,該方法包括將上述粘結(jié)劑與礦物混合均勻、造球、干燥、預(yù)熱和焙燒得到球團(tuán)礦。優(yōu)選地,其中粘結(jié)劑是由初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥制備得到,特別優(yōu)選地,粘結(jié)劑是由初沉池污泥、 混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥經(jīng)過(guò)干燥和粉碎制備得到的粉末狀污泥。上述方法中,礦物優(yōu)選為含鐵原料和二次含鐵原料,含鐵原料為磁鐵精礦、赤鐵精礦、褐鐵精礦、混合精礦、富鐵礦粉等,二次含鐵原料為硫酸渣、浸出處理殘?jiān)?、廠內(nèi)含鐵塵泥,廠內(nèi)含鐵廢渣等;廠內(nèi)含鐵塵泥為轉(zhuǎn)爐塵、高爐塵、平爐塵、電爐塵或煉鋼煉鐵污泥,廠內(nèi)含鐵廢渣為鋼渣或軋鋼氧化鐵皮等。優(yōu)選地,上述方法中粘結(jié)劑占礦物的1-3重量%,特別優(yōu)選地占1. 5-2. 5重量%。初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥含大量有機(jī)物,具有一定的粘結(jié)性能,作為有機(jī)粘結(jié)劑用于球團(tuán)礦生產(chǎn)中,完全或部分替代膨潤(rùn)土,在滿足生球質(zhì)量要求的基礎(chǔ)上,能夠達(dá)到降低膨潤(rùn)土用量、提高球團(tuán)礦品位的目的。實(shí)現(xiàn)了剩余活性污泥的無(wú)害化、 資源化處理。初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥的無(wú)機(jī)成分含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)無(wú)機(jī)粘結(jié)劑(如膨潤(rùn)土)的無(wú)機(jī)成分含量,而有機(jī)物質(zhì)在250°C左右就燃燒掉了。在工業(yè)生產(chǎn)中球團(tuán)礦經(jīng)過(guò)高溫焙燒后,以初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥為原料制備的球團(tuán)礦有機(jī)粘結(jié)劑殘留在球團(tuán)礦中的無(wú)機(jī)成分很少,取代或部分代替膨潤(rùn)土可以提高球團(tuán)品位,是實(shí)現(xiàn)高爐增產(chǎn)節(jié)焦和提高鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的有效途徑。本發(fā)明采用初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥制備的有機(jī)粘結(jié)劑生產(chǎn)球團(tuán)礦,提高了入爐礦的品位和冶金性能,使得煉鐵成本得到進(jìn)一步的降低,資源消耗量和能源消耗量減少,污染物排放量減少,提高了我國(guó)鋼鐵材料與制品在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的能力,應(yīng)用前景良好。當(dāng)前我國(guó)鋼鐵工業(yè)急需開(kāi)展采用有機(jī)粘結(jié)劑生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)球團(tuán)礦的產(chǎn)業(yè)化推廣研究工作,在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)我國(guó)高爐冶煉原料的合理配比,降低焦比,提高高爐利用系數(shù),降低生鐵冶煉成本,對(duì)于應(yīng)對(duì)國(guó)外鋼鐵工業(yè)的制約,為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供有力支撐具有重要現(xiàn)實(shí)意義。球團(tuán)礦經(jīng)過(guò)焙燒,初沉池污泥、混凝沉淀池污泥和剩余活性污泥在高溫下被處理, 避免了對(duì)環(huán)境造成污染的可能。我國(guó)球團(tuán)礦的產(chǎn)能很大,目前,國(guó)內(nèi)已經(jīng)投產(chǎn)和在建的球團(tuán)生產(chǎn)能力已超過(guò)1億噸,僅占高爐爐料比例的12%左右。國(guó)內(nèi)外合理爐料結(jié)構(gòu)研究和實(shí)踐表明,球團(tuán)礦合適的入爐比例一般不低于25%,可見(jiàn)我國(guó)球團(tuán)礦缺口至少為1億噸。為了優(yōu)化爐料結(jié)構(gòu)和提高入爐原料品位,在今后幾年內(nèi),球團(tuán)礦生產(chǎn)將得到優(yōu)先發(fā)展,由此帶來(lái)的球團(tuán)礦粘結(jié)劑市場(chǎng)也將快速增長(zhǎng)。由此可見(jiàn),今后一段時(shí)間內(nèi)需要的球團(tuán)礦粘結(jié)劑量很大, 這樣污泥的使用量也很大。全國(guó)按每年1億噸球團(tuán)產(chǎn)能、膨潤(rùn)土配比平均2%計(jì)算,年用膨潤(rùn)土量為200萬(wàn)噸,有機(jī)粘結(jié)劑替代80% -90%的膨潤(rùn)土,可減少膨潤(rùn)土開(kāi)采量160-180萬(wàn)噸。
具體實(shí)施例方式為了理解本發(fā)明,下面以實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明,但不限制本發(fā)明。實(shí)施例1球團(tuán)礦粘結(jié)劑的制備1號(hào)球團(tuán)礦粘結(jié)劑制備將北京高碑店污水處理廠剩余活性污泥晾干,粉碎成粉末。2號(hào)球團(tuán)礦粘結(jié)劑制備將北京高碑店污水處理廠剩余活性污泥烘干,粉碎成粉末。3號(hào)球團(tuán)礦粘結(jié)劑制備將江蘇無(wú)錫某污水處理廠混凝沉淀池污泥烘干,粉碎成粉末。對(duì)比樣品為市售膨潤(rùn)土。表1 :1號(hào)、2號(hào)和3號(hào)球團(tuán)礦粘結(jié)劑的含水率及灰分含量
權(quán)利要求
1.一種以污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥為原料制備的球團(tuán)礦粘結(jié)劑,該粘結(jié)劑包含污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑,其中污水處理過(guò)程中產(chǎn)生的污泥是經(jīng)過(guò)干燥粉碎制備得到的粉末狀污泥。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的粘結(jié)劑,其中還可以包含膨潤(rùn)土、水玻璃、消石灰、石灰石、水泥、白云石以及其他粘結(jié)劑中的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的粘結(jié)劑,其中粘結(jié)劑由干燥粉碎初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥制備得到的粉末狀初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥組成。
5.一種初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥用于制備球團(tuán)礦粘結(jié)劑的用途, 其中初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥是經(jīng)過(guò)干燥和粉碎處理后得到的粉末狀污泥。
6.一種使用權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的粘結(jié)劑進(jìn)行球團(tuán)礦生產(chǎn)的方法,該方法包括將粘結(jié)劑與礦物混合均勻、造球、干燥、預(yù)熱和焙燒得到球團(tuán)礦。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中礦物為含鐵原料和二次含鐵原料,含鐵原料為磁鐵精礦、赤鐵精礦、褐鐵精礦、混合精礦、富鐵礦粉等,二次含鐵原料為硫酸渣、浸出處理殘?jiān)S內(nèi)含鐵塵泥,廠內(nèi)含鐵廢渣等;廠內(nèi)含鐵塵泥為轉(zhuǎn)爐塵、高爐塵、平爐塵、電爐塵或煉鋼煉鐵污泥,廠內(nèi)含鐵廢渣為鋼渣或軋鋼氧化鐵皮等。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的方法,其中粘結(jié)劑占礦物的1-3重量%。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中粘結(jié)劑占礦物的1.5-2.5重量%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以污水處理中產(chǎn)生的污泥為原料制備的球團(tuán)礦粘結(jié)劑,該粘結(jié)劑包含初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥,初沉池污泥、混凝沉淀池污泥或剩余活性污泥是經(jīng)過(guò)干燥和粉碎處理后得到的粉末狀污泥。本發(fā)明還涉及所述污泥用于制備球團(tuán)礦生產(chǎn)中的粘結(jié)劑的用途和使用方法,本發(fā)明采用污水處理中產(chǎn)生的污泥制備的粘結(jié)劑生產(chǎn)球團(tuán)礦,提高了入爐礦的品位和冶金性能,使得煉鐵成本得到進(jìn)一步的降低,資源消耗量和能源消耗量減少,污染物排放量減少,提高了我國(guó)鋼鐵材料與制品在國(guó)際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中的能力。同時(shí),使得難于處理的污水處理中產(chǎn)生的污泥得到了高效的資源化利用,并節(jié)約了膨潤(rùn)土等礦產(chǎn)資源。
文檔編號(hào)C02F11/00GK102409169SQ20101029001
公開(kāi)日2012年4月11日 申請(qǐng)日期2010年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月25日
發(fā)明者何秋慧, 王化軍, 王志花, 程鑫, 葛鵬, 陶娟娟 申請(qǐng)人:北京君致清科技有限公司