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污泥低温干化及其在烧结砖生产中的应用

信息来源:   浏览次数:263   发布时间:2019-06-04

0 前言

近年来,我国大力推动城镇垃圾及其他固体废弃物减量化、资源化、无害化处理和综合利用工程的实施,推进大宗固体废弃物综合利用示范基地的建设,鼓励企业利用建筑废弃物、城市污泥等固体废弃物生产新型墙体材料,提高固体废弃物综合利用率。结合上海市的基本情况,如能大力发展节能、节地、利废的新型墙材产品,充分利用工业废渣、污泥等废弃资源生产新型墙体材料,将有效减少废弃物对土地的占用和对环境的污染。

污泥是以SiO2Al2O3为主要成分的黏土质材料,可以用作烧结砖的基本原料,但需通过合理的原料处理措施及生产工艺流程来控制烧结砖产品的质量。污泥初始含水率较高,难以满足烧结砖制坯生产的要求,本项目通过干化处理降低污泥的含水率,从而实现其在烧结砖中的资源化利用。
1 污泥低温干化工艺

本研究利用意大利低温带式热干化设备SCOLARI的干化系统开展试验工作。该设备工作温度为130~140°C,输入干空气为160°C,以低温热气通过固定在底座的长方形通道进行干燥处理,最终输出污泥含水率可自行设定,最低可设置为10%。

1.1 技术原理

从砖窑排出的余热烟气,经热交换器后产生140°C左右的干燥空气进入干化设备。污泥通过漏斗或倾斜的输送设备送到上层输送带,通过下层输送带上蒸发出来的热蒸汽加热,进行第一步干燥;然后污泥进入下层输送带进行彻底干燥;最后经冷却后出料。污泥干化至约10%的含水率,干化后的污泥颗粒可作为生产砖瓦的原材料。烟气从干化设备吸出后经除尘、除臭处理,各项指标达标排放,含水气体除尘后排放。
1.2 技术特点分析

污泥低温干化技术装备的特点主要体现在以下几个方面:

(1)污泥经低温干化,含水率大幅降低,与原状污泥相比,其体积降为原来的1/5~1/4,同时可控的干化时间和大量热空气保障污泥干燥的均匀性,干化后呈颗粒或粉末状,便于砖坯生产,显著降低再利用环节的操作难度。

(2)通过低温热气的干燥过程,能维持干化污泥的原有特性,减少有机质的损失,保持干化污泥的热值,提高砖坯的内燃效率,减少砖坯烧制的能源消耗。

(3)生产设备自动化程度高,设备安装使用简单、热效率高。干化流程实行可视化监控,根据产品的初期湿度,通过操作器及自动化循环系统,保证干化污泥的最终含水率基本稳定。设备配备除尘和烟气净化系统,清洁环保。

2 污泥烧结砖的制备

污泥烧结砖的制备是指利用干化污泥、河道淤泥等原材料混合制成砖坯后煅烧成烧结砖产品。生产工艺流程主要包括将脱水污泥、干化污泥等混合物料粉碎至颗粒直径2mm以下,调节至一定含水率后搅拌成型制坯,经隧道窑干燥和焙烧,制成烧结砖产品。

(1)原料输送、破碎工艺

原料的处理对于制作高强度、高质量的多孔砖、空心砖非常重要,因此处理必须严格,以达到充分均匀、混合、破碎。

经破碎后的煤渣、建筑垃圾与污泥、河道淤泥一起送入双轴搅拌机加水混合搅拌,然后由槽型带式输送机送到陈化库上方的皮带输送机(带刮板),按要求把混合料堆放在陈化库进行陈化处理,使原料中的水分有足够的时间充分迁移,湿润粉料中的每一个颗粒,并且进一步提高原料的均匀性,从而改善泥料的物理性能,保证成型、干燥和焙烧等工序的技术要求,提高产品的质量。

(2)陈化库

陈化是将粉磨至所需细度的料加水浸润,使其进一步疏解,促使水分分布均匀。这不仅可以改善原料的成型性能,而且可以改善原料的干燥性能,提高制品的质量。陈化处理后的混合料经斗式挖掘机送入箱式给料机缓冲处理后,均匀给入搅拌槽再适当加水搅拌,使其含水率达到成型要求。

(3)挤出与切坯

经过二次加水搅拌后的原料送入双级真空挤砖机挤出成型,成型后的泥条经表面处理后,以自动切条机、自动切坯机切割成所要求尺寸的砖坯,由运坯皮带机运至码车位,用机器人码至窑车。

(4)焙烧

建立合理的干燥制度,分段控制干燥速度,保持均衡干燥。

采用二次码烧工艺,建立合理的焙烧制度,严格控制窑断面的温差,保证产品砖的强度、吸水率、色泽、均匀度和耐久性。

采用窑顶排孔放入外燃材料,控制风道火势和自动温控技术,综合利用木屑、谷壳、秸秆等工农业废弃物,实现不用原煤焙烧的环保目标。同时,采用新式的烟气过滤处理技术,解决烟气的清洁排放问题,并进行窑炉余热回收用于热水供应和烘干砖坯的技术开发。

(5)成品

烧制好的烧结砖运到卸车区,经检验员对砖的质量进行检验后运往成品堆场。污泥生产烧结砖配合比及主要工艺指标见表1。

3 污泥烧结砖的产品性能

根据《烧结多孔砖和多孔砌块》(GB 13544—2011)标准,对强度等级MU15的污泥烧结砖进行性能检测。检测结果为:污泥烧结砖的长、宽、高偏差均不超过2mm,长、宽、高偏差平均在1mm以内,极差在1~2mm之间,外观质量合格。污泥烧结砖平均抗压强度为23.5MPa,强度标准值为19.4MPa,达到MU15强度等级的要求。污泥烧结砖表面孔洞上下左右分布均匀,所有孔直径相同,空心率为 31%,高出标准中规定的空心率为25% 的要求。

上海地区属于非严重风化区,该污泥烧结砖达到了标准对非严重风化区内黏土砖5h煮沸吸水率、饱和系数性能的要求,石灰爆裂和泛霜性能均合格。

采用《砌墙砖试验方法》(GB/T 2542—2012)中的冻融试验方法,测试污泥烧结砖的抗冻性能。经15次冻融循环,烧结砖外观未发生冻裂、缺棱掉角和剥落等破坏现象,强度损失率为5.5%,质量损失率为0.3%。

4 结论

(1)利用低温干化工艺设备对高含水率的污泥进行脱水干化,污泥含水率最低可降至10%。

(2)利用干化污泥、河道淤泥等原材料制备污泥烧结砖,工艺流程包括各类原料的处理、混合陈化、成型和焙烧。

(3)污泥烧结砖中试产品可达到MU15强度等级要求,外观质量、空心率、抗冻等性能指标均满足《烧结多孔砖和多孔砌块》(GB 13544—2011)的要求。

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