污泥資源化的新途徑-生態(tài)水泥

污泥資源化利用的途徑——生態(tài)水泥隨著城市的進展，污水處理廠的不斷建立，污泥的排出量越來越大.由于20%～30%的無機物,主要是硅、鋁、鐵和鈣等成分。一般狀況30％的用的污泥是一種有效的處理方式，是變廢物為再生資源的另一有效途徑。位，素有“建筑業(yè)的糧食”之稱。生態(tài)水泥Eco-Cemen〕,也稱之為綠色水泥〔GreenCemen、安康水泥〔HealthyCemen〕和環(huán)保水泥RecycleCemen21世紀水泥生產(chǎn)技術的進展方向。生態(tài)水泥工程的概要生態(tài)水泥的根本概念從狹義上講，生態(tài)水泥(EcologicalCement)是指利用城市垃圾燃燒灰和城市污泥等作為主要原料,經(jīng)過燒成粉磨形成的的水硬性膠凝材料；而從廣義上評價和綜合評價。生態(tài)水泥的根本功能除作為建筑材料的有用性外,還在于維護人體安康、保護環(huán)境。生態(tài)水泥的根本特征與傳統(tǒng)水泥相比,生態(tài)水泥可歸納出以下五方面的根本特征:尾礦碴等廢棄物。生產(chǎn)和使用過程中有利于保護和改造自然環(huán)境、治理污染。可使廢棄物再生資源化并可回收利用。消聲、防射線等?？沙掷m(xù)進展為目標。生態(tài)水泥的質(zhì)量特性1%，則僅限于素混凝土構(gòu)件或耐氯鋼筋混凝土構(gòu)件0.1％以下,可廣泛用于一切鋼筋混凝土構(gòu)筑件中，混凝土質(zhì)量穩(wěn)定、耐久。生態(tài)水泥生產(chǎn)流程2 制成的工序。一般生產(chǎn)1t生態(tài)水泥需用:0.5t、脫水污泥0.3t、石灰石0.3t1450℃溫度下煅燒成熟料，再參與石膏，粉磨制成生態(tài)水泥。由于污泥中的AlO含量一般偏低，而SiO22 生態(tài)水泥制作的原料及對原料的要求生態(tài)水泥主要爭論工作主要是集中在廢棄物的處置方法，以及水泥窯用來生紙燃燒灰、河道污泥、粉煤灰、高爐礦渣、氟化鈣污泥、活性炭污泥、廢白土、廢油、焦炭等。生態(tài)污泥對原料的含水率要求很高的，污泥的含水率要在50%50%以下，出泥根本無臭，性質(zhì)穩(wěn)定，大，大局部重金屬有害物質(zhì)會被固化在熟料礦物內(nèi)部，產(chǎn)品質(zhì)量符合《水泥工廠設計標準》對摻燒廢物時規(guī)定的水泥熟料中的重金屬限量要求。污泥的成分分析1從表1可見，污泥的燒失量較高，主要是污泥中含有確定量的有機質(zhì)，不行K、Na、S、Cl等揮發(fā)組分的含量也偏高，假設摻量合理，其灰分應當能作為水泥生產(chǎn)的原料。污泥中含有確定量的可燃有機物，其工業(yè)分析結(jié)果見表2不同，干基熱值差異達一倍以上，巨大的差異也將影響到污泥的處理本錢。3中列出了不同來源污泥的重金屬種類和含量。導致環(huán)境風險。態(tài)水泥原料的要求！1.7生態(tài)水泥的工藝技術創(chuàng)和關鍵轉(zhuǎn)化和資源的可持續(xù)利用，同時可以大大削減一般水泥制作的工業(yè)資源。分均勻、質(zhì)量穩(wěn)定的入窯生料是整個工序的關鍵。對此的解決方法是:加強原料的預均化和生料的均化，使廢棄物成分波動在允許的范圍內(nèi);作為代用燃料的廢棄物，應留意廢棄物的投入方式和投入時間、位置，以確保廢棄物的完全燃燒。除去、封存這些物質(zhì)是整個生產(chǎn)工藝是否成功的關鍵。對此,在生態(tài)水泥生產(chǎn)過程中必需嚴格限制排放物中NOx、Sox、HCI、二惡英及其它有毒有害物質(zhì)的含量;假設原料中氯含量較高，宜將原料直接投入回轉(zhuǎn)窯中鍛燒或?qū)︻A分解窯承受旁路放風措施;廢棄物帶進的二惡英在高于800℃完全250℃250350℃時二惡英重生成。由于固體廢棄物中常含有重金屬成分，如PbZnCuCrAs窯灰中回收這些重金屬，必要時須在工藝線上增設金屬回收工藝。生產(chǎn)工藝生態(tài)水泥工藝總流程示圖圖生態(tài)水泥生產(chǎn)工藝流程圖工藝簡圖以以下圖所示垃圾灰 石灰石 校正原料 脫水污泥 煤 石膏垃圾灰石灰石校正原料脫水污泥煤石膏裂開、干化

破碎貯庫預熱化堆場

干化破碎均化堆場 煤磨 破碎配料站

煤粉倉庫立式生料磨均化庫 貯 庫預熱器分解爐回轉(zhuǎn)窯水泥磨冷卻機熟料庫

水泥庫

水泥散裝庫包裝機熟料出廠

產(chǎn)品庫

散裝出廠生態(tài)水泥工藝簡圖生料制備裂開產(chǎn)用量最大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，常承受一段或兩段裂開20mm以下，其他原料粒度30mm原料的預均化即裂開的石灰石、粘土、垃圾灰、脫水污泥〔污泥含水量在50%以下〕由皮帶機送到預均化庫，層層播料，豎直切取，在用另一條皮帶機送至原料磨頭倉庫。其他關心原料也承受同樣的預均化技術，使其粒度和化學成分在入磨之前趨于均勻。生料配料計算開路系統(tǒng)〔同規(guī)格磨機〕可提高產(chǎn)量20%-50%8%-30%生料粉磨按生產(chǎn)要求配比的水泥組成物料，經(jīng)配料設備協(xié)作好后由喂料機喂入磨機進展粉磨。入磨物料水分對磨機粉磨效率影響很大，入磨物料平均水分一0.5%-1%品電耗，降低研磨體及襯料消耗是關鍵問題。生料均化aab用途用于抽引預熱器廢氣工作風溫正常溫度：320～350℃;極限溫度：450℃;c用途用于原料磨系統(tǒng)通風布置位置位于原料磨組合式旋風筒后布置位置位于原料磨組合式旋風筒后工作風溫正常：90~100℃極限溫度(短時)：250℃風機葉片需承受優(yōu)質(zhì)耐磨材料制成，保證轉(zhuǎn)子葉片有較長的壽命。熟料煅燒(1)預熱分解a物料分散80%在入口管道內(nèi)進展，喂入預熱器管道中的生料，在與高速上升氣統(tǒng)溫度應為320～350℃。假設生料中含有重金屬及氯,則不宜直接使用懸浮預熱器窯,由于氯化物冷凝可能導致預熱器堵塞,宜將原料直接投入回轉(zhuǎn)窯中煅燒或800°C窯尾廢氣應承受冷卻塔快速冷卻至250°C250～350°C重生成。廢氣中氯化物經(jīng)冷卻塔和分別器冷卻,由收塵器收集.收集下來粉塵送往金屬回收工藝流程處理。b氣固分別〔排氣管延長到錐體的端部，然后轉(zhuǎn)而向上旋轉(zhuǎn)上升，由排氣管排出。c預分解入窯生料的分解率提高到90%以上。將原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進展的碳酸鹽分解任務，般在820～850℃左右，出最末級旋風筒溫度為850±5℃。分解爐混合室出口溫度：900℃，正常狀況下窯速一般把握在／min水泥熟料的燒成熟料的燒成。在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進一步的快速分解并發(fā)生一系列的固相反響，CaoSio2C2s,C3AC4AF熔體。C2sCao在熔體內(nèi)形成C3s。各種礦物結(jié)合在一起最終生成熟料。入820～850℃左右。其主要反響過程如下：150—600°C600—900°CCAC2FC2SC12A7。CaCO3分解為熱反響需要熱量的最多，C3AC4AFC3AC4AF，C2S1260—1310℃一形成熟料液相1250—1450℃—C2SfCaOC3S，最終燒成熟料，所以一般都要到達1450℃以上，并停留確定時間才能燒出合格熟料。1%(質(zhì)量分數(shù))Na2SO4,450m2/kg,然后與700m2/kg的無水石膏混合,Al2O3SO31.0～1.2。Na2SO4把握物成分)快速生成鈣礬石,并保持強度穩(wěn)定增長。熟料的冷卻一般來說冷卻過程是指液相凝固以后〔小于1300℃〕，熟料的冷卻并不是250-400mm。1-2千克/每千克熟料。重金屬回收燒卻灰?guī)нM的重金屬中,大多數(shù)的Cr和Zn在煅燒過程中進入熟料礦物,Pb ,Cu ,Cd及其它重金屬則以氯化物形式揮發(fā),并被收集在窯灰中窯灰首先與水混合,然后參與硫酸,在酸性條件下富含鉛的硫酸鹽沉淀析出. 固液分別后,在濾液中參與NaOH和NaSH,把握pH值和氧化-復原電位,富含銅的硫化物出,從濾液中分別出來兩種分別富含鉛和銅的沉淀送至熔爐回收重金屬。廢氣排放〔6〕主要設備250°CSO<I>x</I>,HClCaOSOx>HCl。〔6〕主要設備aa入庫斗式提升機bcd篦式冷卻機f用途用于窯頭篦冷機余風處理g布置位置位于窯頭冷卻機和電收塵器后面工作風溫正常：200~250℃最大(短時)：400℃h水泥磨制水泥粉磨是水泥制造的最終工序，也是耗電最多的工序。其主要功能在于〔及膠凝劑、性能調(diào)整材料等〕粉磨至適宜的粒度〔以細度、比外表積等表示，形成確定的顆粒級配，增大其水化面積，加速水化速度，滿足水泥60～85％，為提高磨機生產(chǎn)力氣磨內(nèi)風速常取米／秒。在水泥的粉磨中必需參與石膏、爐渣、礦渣等混合材料。一般把握在水泥重量的～5％。泥抗腐蝕的力氣。主要設備主要設備用途水泥擠壓粉磨設備cV布置位置位于水泥粉磨車間內(nèi)dV用途用于V工作風溫正常：≤80℃e0-SEPA布置位置位于水泥粉磨車間內(nèi)fO-SEPA用途用于水泥磨尾排塵工作風溫正常：<80℃風機葉片需承受優(yōu)質(zhì)耐磨材料制成，保證轉(zhuǎn)子葉片有較長的壽命。生態(tài)水泥利用水泥窯處理污泥的優(yōu)勢水泥回轉(zhuǎn)窯泥設備，再加上后續(xù)處理的高技術，一個一般回轉(zhuǎn)窯水泥企業(yè)一年可以燒掉5～10t料產(chǎn)業(yè)之路。參數(shù)1水泥回轉(zhuǎn)窯與燃燒爐的參數(shù)比較燃燒爐水泥回轉(zhuǎn)窯窯內(nèi)溫度/℃12002023物料溫度/℃8501450氣體停留時間/S2≥4物料停留時間/min依據(jù)廢物性質(zhì)調(diào)整30～35回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)速/(r/min)～～水泥立窯的特點水泥回轉(zhuǎn)窯有溫度高、熱容量大、熱穩(wěn)定性強的特點，氣體和物料溫度分別到達1750℃和1450消滅病原體。水泥窯全系統(tǒng)在負壓下進展，有毒有害氣體不能溢出，除塵效率高；水〔脫酸〕處理，而且可以與水泥工藝一并進展。多。轉(zhuǎn)變成難溶的化合狀態(tài)，結(jié)合進熟料晶格中，起到重金屬高溫固化的作用。中，灰渣被完全融合入水泥熟料中，因而無論任何殘渣排出。CrZn在煅燒過程中進入熟料礦物，而Pb、Cu、Cd及其他重金屬以氯化物的形式揮發(fā)并被收集在窯灰中,可對窯灰中的重金屬進展回收處理：首先將窯灰與水混合，然后參與NaSHpH值與氧化復原電位，富含銅的硫化物沉淀析出，從濾[26]。污泥進展水泥固化處理后也可降低毒性試驗,結(jié)果符合《GB5085—85有色金屬工業(yè)固體廢棄物污染把握標準》的水泥漿體孔隙中重金屬的釋放。生態(tài)水泥的礦質(zhì)物組成與性能特點4.1生態(tài)水泥的礦物質(zhì)組成上海型建材爭論開發(fā)中心在充分論證及試驗室試驗成功根底上，分別在濕法回轉(zhuǎn)窯)和W(帶四級預熱器回轉(zhuǎn)窯)水泥廠進展了屢次工業(yè)試驗,結(jié)果說明，承受污泥配料后,熟料的礦物組成、巖相構(gòu)造、物理性能沒有發(fā)生大的變化,該熟泥窯處理污水廠污泥，同時替代局部水泥原料，生產(chǎn)出產(chǎn)品質(zhì)量符合國家標準。除以C11A7·CaCl2代替C3A外,C3SC2S和C4AF為主要組成礦物[24]，其化學成分與一般水泥比，生態(tài)水泥的Al2O3、SO3及Cl－含量偏高，而SiO2含量偏低。在性能方面，生態(tài)水泥最大的特點是分散時間短[25]，強度進展快[14]7d水化熱雖比一般水泥高，但比早強水泥低，28d水化熱則比早強水泥和一般水泥都低，早期強度進展快。生態(tài)水泥的性能指標生態(tài)水泥依據(jù)熟料礦物中氯離子含量的不同可分為早強型生態(tài)水泥〔HEC〕和正常型生態(tài)水泥〔NEC，現(xiàn)分別介紹其性能。早強型生態(tài)水泥〔HEC〕-氯鋁酸鈣型生態(tài)水學成分中的Al2O3SO3和Cl多而SiO2HEC礦物組成的最大特點是不含C3A而含C11A7·CaCl2，除此以外，也是以C3S、C2S、C4AF為主要組成礦物。圖2 HEC的化學成分和礦物組成化學成分/% 礦物組成/%LossSiOLossSiO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3R2OCl–C3SC2SC3AC11A7·CaCl2C4AFCaSO4HEC44100178NC5619909注：NC為一般水泥HEC熟料燒成溫度比一般水泥熟料溫度低的緣由。HEC熟料中的氯鋁酸鈣的顆粒在幾微米以下，聚攏在阿利特和貝利特礦物間隙中。JISR5201〔修改前〕測定的強度結(jié)果如以下圖。為了比較，分別列出一般水水化熱比早強水泥和一般水泥都3d膠砂強度與早強水泥一樣，7d28d強度比7%左右。在HEC中摻加緩凝劑和適量的混合材可以保證使用時間，提高強度。在配制鋼筋混凝土時易引起鋼筋的混凝土和地基改進固化劑,其固化性能已得到證明[2]。圖3 HEC水泥技術性能分散時間

水化熱(J/g)初凝〔h:min〕終凝〔h:min〕7d初凝〔h:min〕終凝〔h:min〕7d28dHEC0:280:42340364HC2:083:05348389NC2:223:20301376注：HC—早強水泥；NC—一般水泥正常型生態(tài)水泥〔NEC〕0.1%NEC化學組分和礦物組成見圖4，圖5為這種生態(tài)水泥與一般波特蘭水泥〔NPC〕在物理性能方面的比較?；瘜W成分/%礦物組成/%類別化學成分/%礦物組成/%類別Loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO MgO SO3R2OCl–P2O5NECNPCC3S C2S C3A C4AF45 16 15 1252 23 8 10注：NPC-一般波特蘭水泥類別 密度(g/cm3)類別 密度(g/cm3)比外表積〔cm2/g〕安分散時間〔MPa〕定性抗折強度〔MPa〕水量〔%〕初凝〔h:min〕2:552:10終凝〔h:min〕4:203:253d14d28d3d14d28dNECNPC44803370良良NECClˉ0.04%，與HEC〔早強型生態(tài)水泥〕的1.0%相比，大幅度削減。NECNPCC3ANPCSO34%180min左右。4.44.4一般水泥的性質(zhì)指標和市場價格〔1〕一般水泥的性質(zhì)指標〔1〕一般水泥的性質(zhì)指標1300公斤/立方米。c分散時間：水泥加水攪拌到開頭分散所需的時間稱初凝時間。從加水攪拌到分散完成所需的時間稱終凝時間。硅酸鹽水泥初凝時間不早于45分鐘，終凝12小時。d