專利名稱：一種城市污泥作為鋼鐵工業(yè)燒結(jié)礦原料的利用方法
一種城市污泥作為鋼鐵工業(yè)燒結(jié)礦原料的利用方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于城市固廢的無(wú)害化處置利用技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種城市污泥作為鋼 鐵工業(yè)燒結(jié)礦原料的利用方法。
背景技術(shù)：
城市污泥是城市市政污水處理過(guò)程中的產(chǎn)物，一部分由污水直接分離產(chǎn)生，另一 部分在污水處理過(guò)程中產(chǎn)生?！笆晃濉逼陂g，我國(guó)將“節(jié)能減排COD”納入約束性指標(biāo)，城 市污水處理發(fā)展迅速，城市污泥產(chǎn)生總量快速增加。大量城市污泥需經(jīng)及時(shí)處理，減少污泥 堆放量，避免環(huán)境污染。近年來(lái)，國(guó)家對(duì)城市的污泥問(wèn)題愈來(lái)愈重視，2009年，住房和城鄉(xiāng)建 設(shè)部、環(huán)境保護(hù)部、科學(xué)技術(shù)部三部門聯(lián)合發(fā)布了《城鎮(zhèn)污水處理廠污泥處理處置及污染物 防治技術(shù)政策(試行)》(建城[2009]23號(hào))，提出污泥處理處置的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)污泥的減量 化、穩(wěn)定化和無(wú)害化；鼓勵(lì)回收和利用污泥中的能源和資源。堅(jiān)持在安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì)的前 提下實(shí)現(xiàn)污泥的處理處置和綜合利用，達(dá)到節(jié)能減排和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的目的。
城市污泥具有含水率高，有害污染物含量高，易產(chǎn)生惡臭氣體等特點(diǎn)。不同處理 階段污泥具有不同的含水率，其中重力濃縮污泥含水率約98%，機(jī)械脫水污泥含水率約 80%，污泥中的自由水可以被機(jī)械力去除，非自由水很難通過(guò)機(jī)械方式進(jìn)一步去除。高含水 污泥在運(yùn)送和填埋過(guò)程中較為困難，并且增大了垃圾填埋廠對(duì)垃圾滲濾液的處理負(fù)荷，一 般要求運(yùn)輸中含水率不大于40%。
在多種降低污泥含水率的方式中，石灰干化處理技術(shù)具有高效、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)行費(fèi)用低 的優(yōu)勢(shì)，可避免滲濾液泄漏，顯著降低含水率等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛使用。其工作原理是將生石灰 加入污泥后，一方面與水反應(yīng)生成消石灰消耗水，另一方面反應(yīng)放熱促使水分蒸發(fā)，顯著降 低污泥含水率。另外，生石灰的加入還能有效殺死污泥中的致病微生物，降低對(duì)環(huán)境的二次 污染。
對(duì)于城市污泥的處置、利用方面，鼓勵(lì)回收和利用污泥中的能源、資源是未來(lái)污泥 處理發(fā)展趨勢(shì)的一項(xiàng)重要內(nèi)容，相對(duì)來(lái)說(shuō)，在所有污泥處置技術(shù)中，高溫處置以及“資源化” 利用技術(shù)是目前污泥減量化、無(wú)害化處置的合適方式。目前，采用高溫處置利用污泥的專利 技術(shù)較多，如以污泥為原料燒制陶粒、制污泥磚、建筑材料和生態(tài)水泥等，但存在的缺點(diǎn)是 處置時(shí)間長(zhǎng)，易產(chǎn)生二次污染，并且處置費(fèi)用較高，并且污泥的引入對(duì)原始材料的性能提高 沒(méi)有幫助。而經(jīng)過(guò)石灰干化處置后的城市污泥，其含水量和有機(jī)質(zhì)含量大大降低，并且其中 還含有大量的CaO組分，以及一些殘余的可燃燒的有機(jī)質(zhì)和纖維素，CaO組分可以作為燒結(jié) 原料中的熔劑，殘余有機(jī)質(zhì)和一些纖維素可以在燒結(jié)過(guò)程中充當(dāng)原料。由于污泥中的CaO 組分和少量可燃物質(zhì)混合均勻，相當(dāng)于熔劑和燃料之間的均勻充分混合，將干化污泥在燒 結(jié)原料中利用，不僅可以快速處置城市污水處置過(guò)程中產(chǎn)生的大量污泥，實(shí)現(xiàn)污泥的減量 化和無(wú)害化，有效回用石灰鈣化污泥中的資源和能源，而且配入干化污泥后由于熔劑和燃 料的均衡結(jié)合，可以顯著提高燒結(jié)礦的燒結(jié)性能，因此具有良好的發(fā)展前景。
我國(guó)鐵礦資源的特點(diǎn)是貧礦和復(fù)合礦居多，因此我國(guó)燒結(jié)工業(yè)含鐵原料以細(xì)精礦為主，但細(xì)精礦燒結(jié)的缺點(diǎn)是細(xì)精礦燒結(jié)料層的透氣性差，造成燒結(jié)礦質(zhì)量較差，產(chǎn)量偏 低，燒結(jié)能耗偏高。近年來(lái)，隨著鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，高爐對(duì)燒結(jié)礦的品位要求越來(lái)越高，我國(guó) 許多燒結(jié)廠高堿度燒結(jié)礦已達(dá)到或接近60%的高鐵品位，并且其SiO2含量已經(jīng)降到4%左 右，但這種高堿度高鐵低硅燒結(jié)礦的強(qiáng)度有待于進(jìn)一步提高，其燒結(jié)燃耗也需要進(jìn)一步降 低。因此，如何處理高品位細(xì)磨精礦的燒結(jié)問(wèn)題，尤其是如何改善燒結(jié)料層的透氣性，就成 為現(xiàn)階段燒結(jié)工藝急待解決的問(wèn)題，研究認(rèn)為，改善燒結(jié)料層透氣性的最好辦法是采用小 球燒結(jié)法技術(shù)。小球燒結(jié)法即精料燒結(jié)法，一般將細(xì)磨鐵精礦的混合料加入一定量的消石 灰(或生石灰粉末)作粘結(jié)劑，然后在圓盤(pán)或圓筒造球機(jī)內(nèi)混合加水造成粒度均勻，直徑約 為3毫米以上的小球料，再與粗粒返礦、粗焦粉等混合，進(jìn)行負(fù)壓點(diǎn)火抽風(fēng)燒結(jié)。小球燒結(jié) 法對(duì)原料的適應(yīng)性強(qiáng)，可有效解決高品位精礦制粒難的問(wèn)題，因此可提高燒結(jié)成品礦的鐵 品位，加之采用小球燒結(jié)法制得的小球粒度均勻、強(qiáng)度好、燃耗低，從而使得燒結(jié)料層氣流 阻力減少，故可顯著改善燒結(jié)料層透氣性，有利于厚料層、高氧位和低溫?zé)Y(jié)操作制度的實(shí) 施。小球燒結(jié)法之所以能有效地改善細(xì)磨鐵精礦的燒結(jié)性能，是由于其改善了料層內(nèi)的氣 流分布，負(fù)壓抽風(fēng)時(shí)單位時(shí)間通過(guò)單位截面料層的氣流量增大，使得水蒸汽分壓降低，相應(yīng) 露點(diǎn)降低，從而減少料層下部冷凝水量，可有效防止料層下部形成過(guò)濕層?？紤]到小球燒結(jié) 中需配入細(xì)石灰粉末，而石灰鈣化污泥具有粒度細(xì)、CaO含量高的特性，因此污泥配入燒結(jié) 礦時(shí)除采用常規(guī)方式配入外，還可以作為小球燒結(jié)原料配入使用。
經(jīng)文獻(xiàn)和專利檢索，對(duì)于污泥配入燒結(jié)原料制備燒結(jié)礦利用的研究有1篇專利， 中國(guó)專利200910M1914.6提出一種以城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥制備燒結(jié)配料的方 法，提出將城市污泥與冶金塵泥進(jìn)行混合、制粒后配入燒結(jié)礦中使用，所制得的顆粒具有較 好的性能。但上述專利中，由于冶金塵泥在燒結(jié)中配入的比例較低，不易于大規(guī)模處置、利 用城市污泥。因此，將石灰鈣化污泥進(jìn)行預(yù)處理，然后采用不同的配入燒結(jié)礦方式，如直接 配入、多次分加配入、預(yù)制備小顆粒燒結(jié)料(小球燒結(jié))等，以較大比例的配入燒結(jié)原料中， 同時(shí)可以保持甚至是改善燒結(jié)礦性能。
目前城市污泥傳統(tǒng)的處置方式如填埋、堆肥和焚燒等方式，以及一些其它處置方 式如制污泥磚、建筑材料等存在占用土地、污染土地環(huán)境、處置費(fèi)用高等的不足之處，發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種城市污泥作為鋼鐵工業(yè)燒結(jié)礦原料的利用方法，克服 了目前城市污泥填埋、堆肥和焚燒，以及制污泥磚、建筑材料等存在占用土地、污染土地環(huán) 境、處置費(fèi)用高等的不足。
本發(fā)明的其原理在于石灰鈣化污泥含有大量的CaO組分和一定量的可燃組分， 并且CaO組分和可燃組分粒度細(xì)，分布均勻，彼此之間緊密接觸；將設(shè)定比例的石灰鈣化污 泥細(xì)顆粒粉料添加到燒結(jié)原料中，同時(shí)根據(jù)鈣化污泥組成和添加比例減少燒結(jié)原料中的熔 劑CaO和燃料加入量，將配比料進(jìn)行混合均勻、造粒后，進(jìn)行燒結(jié)工序制備燒結(jié)礦。
本發(fā)明是將城市污泥與生石灰按比例(城市污泥的配入比例為60 90wt%，生石 灰的配入比例為10 40wt% )混合，經(jīng)干燥、脫水處理后得到鈣化污泥，再將鈣化污泥按一 定比例和一定方式，配入成分相應(yīng)調(diào)整的燒結(jié)原料之中，并隨其他燒結(jié)原料一起進(jìn)入燒結(jié) 工序處理，最終生產(chǎn)燒結(jié)礦產(chǎn)品，用作煉鐵原料。4
本發(fā)明所述的鈣化污泥粒度范圍0. 05 3mm，含水率范圍0. 01 20wt%，鈣化污 泥配入比例占燒結(jié)原料總量的0. 1 10wt%。鈣化污泥配入燒結(jié)原料之中的方式是將鈣化 污泥粉碎至0. 05 3mm顆粒后，作為燒結(jié)原料之一加入到燒結(jié)原料中，并與燒結(jié)原料一起 在燒結(jié)配料流程中完成混合造粒；所述的成分相應(yīng)調(diào)整的燒結(jié)原料，其成分調(diào)整是根據(jù)鈣 化污泥中的氧化鈣含量和碳的多少，相應(yīng)減少燒結(jié)原料中的氧化鈣和碳的加入量。
本發(fā)明是將城市污泥經(jīng)過(guò)石灰干化處置后，經(jīng)過(guò)干燥預(yù)處理后得到細(xì)顆粒料，然 后配入燒結(jié)原料中替代部分熔劑CaO和燃料，然后將配料經(jīng)過(guò)均勻混合、造粒后，制備燒結(jié) 礦。
與現(xiàn)有污泥處理方法相比，上述方法具有如下優(yōu)點(diǎn)
(1)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了城市污泥的快速有效利用，不僅有效處置了城市污泥，并且配入 比例高，實(shí)現(xiàn)了城市污泥中的資源和能源的回收利用，大大降低了城市固廢處理成本；控制 了污泥處理中的二次污染問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化處理和資源化利用；
(2)配入鈣化污泥可有效提高燒結(jié)礦燒結(jié)時(shí)的垂直燒結(jié)速度、成品率和利用系數(shù)， 改善了燒結(jié)礦的燒結(jié)性能；同時(shí)還可以減少燒結(jié)原料中的熔劑、燃料加入量，降低了原料成 本，一舉多得；
(3)石灰鈣化污泥的加入可以替代部分熔劑CaO和燃料，降低了燒結(jié)原料成本；
(4)本發(fā)明中設(shè)計(jì)的城市污泥配入燒結(jié)原料利用技術(shù)，可將逐年遞增、亟待解決城 市污泥問(wèn)題引至鋼鐵冶金行業(yè)生產(chǎn)流程中進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)的綠色冶金和環(huán) 保功能，從而實(shí)現(xiàn)資源和能源的循環(huán)利用、固體廢棄物的減量及高附加值利用。


圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
將石灰干化處置后的鈣化污泥經(jīng)自然風(fēng)干至含水率10 %，然后將其破碎至顆粒粒 徑0.05 1mm，加入到燒結(jié)原料中，其質(zhì)量(干基)為燒結(jié)原料總質(zhì)量的2%。燒結(jié)試驗(yàn)結(jié) 果表明同不加入污泥顆粒相比，加入石灰鈣化污泥后，石灰加入量減少了 0.8%，燒結(jié)成 品率增大了 4. 1%，燒結(jié)利用系數(shù)增大了 10.2%，固體燃耗降低了 3. mcg/T，燒結(jié)礦性能顯 著提高，燒結(jié)成本顯著降低。
實(shí)施例2
將石灰干化處置后的鈣化污泥進(jìn)行造粒，污泥造粒后經(jīng)自然風(fēng)干至含水率2 %， 然后將其破碎至顆粒粒徑0.05 1mm，加入到燒結(jié)原料中，其質(zhì)量(干基)為燒結(jié)原料總 質(zhì)量的3%。燒結(jié)試驗(yàn)結(jié)果表明同不加入污泥顆粒相比，加入石灰鈣化污泥后，石灰加入 量減少了 1.2%，燒結(jié)成品率增大了 5.0%，燒結(jié)利用系數(shù)增大了 13.0%，固體燃耗降低了 0. Wig/T，燒結(jié)礦性能顯著提高，燒結(jié)成本顯著降低。
實(shí)施例3
將石灰干化處置后的鈣化污泥進(jìn)行造粒，污泥造粒后經(jīng)自然風(fēng)干至含水率10%， 然后將其破碎至顆粒粒徑0. 05 3mm，加入到燒結(jié)原料中，其質(zhì)量(干基)為燒結(jié)原料總質(zhì)5量的3. 5 %，燒結(jié)試驗(yàn)結(jié)果表明同不加入污泥顆粒相比，加入石灰鈣化污泥后，石灰加入 量減少了 1.6%，燒結(jié)成品率增大了 1.5%，、燒結(jié)利用系數(shù)增大了 2.0%，固體燃耗降低了 0. 3kg/T，燒結(jié)礦性能有所提高，燒結(jié)成本顯著降低。
實(shí)施例4
將石灰干化處置后的鈣化污泥進(jìn)行造粒，經(jīng)自然風(fēng)干至含水率5 %，然后將其破碎 至顆粒粒徑0. 05 1mm，作為原料直接配加到小球燒結(jié)原料中，其質(zhì)量(干基)為燒結(jié)原料 總質(zhì)量的1. 5%，進(jìn)行造粒，造粒粒度為3 8mm，小球燒結(jié)試驗(yàn)結(jié)果表明同不加入污泥料 相比，加入石灰鈣化污泥后，石灰加入量減少了 0.6%，燒結(jié)成品率增大了 2. 1%，、燒結(jié)利 用系數(shù)增大了 2.5%，固體燃耗降低了 0. ^cg/T，燒結(jié)礦性能有所提高，燒結(jié)成本顯著降低。
權(quán)利要求
1.一種城市污泥作為鋼鐵工業(yè)燒結(jié)礦原料的利用方法，其特征在于，將城市污泥與生 石灰的配入比例按城市污泥60 90wt%、生石灰10 40wt%混合，經(jīng)干燥、脫水處理后得 到鈣化污泥，再將鈣化污泥按一定比例和一定方式，配入成分相應(yīng)調(diào)整的燒結(jié)原料之中，并 隨其他燒結(jié)原料一起進(jìn)入燒結(jié)工序處理，最終生產(chǎn)燒結(jié)礦產(chǎn)品，用作煉鐵原料。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的城市污泥與生石灰混合干燥脫水處 理得到石灰鈣化污泥，鈣化污泥粒度范圍0. 05 3mm，含水率范圍0. 01 20wt%。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述鈣化污泥配入比例占燒結(jié)原料總 量的0. 1 IOwt%。
4.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于所述鈣化污泥配入燒結(jié)原料之中的方 式是將鈣化污泥粉碎至0. 05 3mm顆粒后，作為燒結(jié)原料之一加入到燒結(jié)原料中，并與燒 結(jié)原料一起在燒結(jié)配料流程中完成混合造粒。
5.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述成分相應(yīng)調(diào)整的燒結(jié)原料，其成分調(diào) 整是根據(jù)鈣化污泥中的碳和氧化鈣含量的多少，相應(yīng)減少燒結(jié)原料中的氧化鈣和碳的加入 量。
全文摘要
一種城市污泥作為鋼鐵工業(yè)燒結(jié)礦原料的利用方法，屬于城市固體廢棄物的無(wú)害化處置和高附加值利用技術(shù)領(lǐng)域。將城市污泥與生石灰按比例混合，經(jīng)干燥、脫水處理后得到鈣化污泥，再將鈣化污泥按一定比例和一定方式，配入成分相應(yīng)調(diào)整的燒結(jié)原料之中，并隨其他燒結(jié)原料一起進(jìn)入燒結(jié)工序處理，最終生產(chǎn)燒結(jié)礦產(chǎn)品，用作煉鐵原料。優(yōu)點(diǎn)在于配入石灰鈣化城市污泥，降低了污泥處置成本，控制了污泥處理中的二次污染問(wèn)題；實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化處理和資源化利用；配入鈣化污泥可有效提高燒結(jié)礦燒結(jié)時(shí)的垂直燒結(jié)速度、成品率和利用系數(shù)，同時(shí)還可以減少燒結(jié)原料中的熔劑、燃料加入量，降低了原料成本，一舉多得。
文檔編號(hào)C02F11/14GK102030450SQ201010502999
公開(kāi)日2011年4月27日 申請(qǐng)日期2010年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月30日
發(fā)明者余廣煒, 岳昌盛, 廖洪強(qiáng), 趙鵬 申請(qǐng)人:首鋼總公司