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污泥低溫干化及其在燒結磚生產中的應用

信息來源:   瀏覽次數:59   發布時間:2019-06-04

0 前言

近年來,我國大力推動城鎮垃圾及其他固體廢棄物減量化、資源化、無害化處理和綜合利用工程的實施,推進大宗固體廢棄物綜合利用示范基地的建設,鼓勵企業利用建筑廢棄物、城市污泥等固體廢棄物生產新型墻體材料,提高固體廢棄物綜合利用率。結合上海市的基本情況,如能大力發展節能、節地、利廢的新型墻材產品,充分利用工業廢渣、污泥等廢棄資源生產新型墻體材料,將有效減少廢棄物對土地的占用和對環境的污染。

污泥是以SiO2Al2O3為主要成分的黏土質材料,可以用作燒結磚的基本原料,但需通過合理的原料處理措施及生產工藝流程來控制燒結磚產品的質量。污泥初始含水率較高,難以滿足燒結磚制坯生產的要求,本項目通過干化處理降低污泥的含水率,從而實現其在燒結磚中的資源化利用。
1 污泥低溫干化工藝

本研究利用意大利低溫帶式熱干化設備SCOLARI的干化系統開展試驗工作。該設備工作溫度為130~140°C,輸入干空氣為160°C,以低溫熱氣通過固定在底座的長方形通道進行干燥處理,最終輸出污泥含水率可自行設定,最低可設置為10%。

1.1 技術原理

從磚窯排出的余熱煙氣,經熱交換器后產生140°C左右的干燥空氣進入干化設備。污泥通過漏斗或傾斜的輸送設備送到上層輸送帶,通過下層輸送帶上蒸發出來的熱蒸汽加熱,進行第一步干燥;然后污泥進入下層輸送帶進行徹底干燥;最后經冷卻后出料。污泥干化至約10%的含水率,干化后的污泥顆粒可作為生產磚瓦的原材料。煙氣從干化設備吸出后經除塵、除臭處理,各項指標達標排放,含水氣體除塵后排放。
1.2 技術特點分析

污泥低溫干化技術裝備的特點主要體現在以下幾個方面:

(1)污泥經低溫干化,含水率大幅降低,與原狀污泥相比,其體積降為原來的1/5~1/4,同時可控的干化時間和大量熱空氣保障污泥干燥的均勻性,干化后呈顆粒或粉末狀,便于磚坯生產,顯著降低再利用環節的操作難度。

(2)通過低溫熱氣的干燥過程,能維持干化污泥的原有特性,減少有機質的損失,保持干化污泥的熱值,提高磚坯的內燃效率,減少磚坯燒制的能源消耗。

(3)生產設備自動化程度高,設備安裝使用簡單、熱效率高。干化流程實行可視化監控,根據產品的初期濕度,通過操作器及自動化循環系統,保證干化污泥的最終含水率基本穩定。設備配備除塵和煙氣凈化系統,清潔環保。

2 污泥燒結磚的制備

污泥燒結磚的制備是指利用干化污泥、河道淤泥等原材料混合制成磚坯后煅燒成燒結磚產品。生產工藝流程主要包括將脫水污泥、干化污泥等混合物料粉碎至顆粒直徑2mm以下,調節至一定含水率后攪拌成型制坯,經隧道窯干燥和焙燒,制成燒結磚產品。

(1)原料輸送、破碎工藝

原料的處理對于制作高強度、高質量的多孔磚、空心磚非常重要,因此處理必須嚴格,以達到充分均勻、混合、破碎。

經破碎后的煤渣、建筑垃圾與污泥、河道淤泥一起送入雙軸攪拌機加水混合攪拌,然后由槽型帶式輸送機送到陳化庫上方的皮帶輸送機(帶刮板),按要求把混合料堆放在陳化庫進行陳化處理,使原料中的水分有足夠的時間充分遷移,濕潤粉料中的每一個顆粒,并且進一步提高原料的均勻性,從而改善泥料的物理性能,保證成型、干燥和焙燒等工序的技術要求,提高產品的質量。

(2)陳化庫

陳化是將粉磨至所需細度的料加水浸潤,使其進一步疏解,促使水分分布均勻。這不僅可以改善原料的成型性能,而且可以改善原料的干燥性能,提高制品的質量。陳化處理后的混合料經斗式挖掘機送入箱式給料機緩沖處理后,均勻給入攪拌槽再適當加水攪拌,使其含水率達到成型要求。

(3)擠出與切坯

經過二次加水攪拌后的原料送入雙級真空擠磚機擠出成型,成型后的泥條經表面處理后,以自動切條機、自動切坯機切割成所要求尺寸的磚坯,由運坯皮帶機運至碼車位,用機器人碼至窯車。

(4)焙燒

建立合理的干燥制度,分段控制干燥速度,保持均衡干燥。

采用二次碼燒工藝,建立合理的焙燒制度,嚴格控制窯斷面的溫差,保證產品磚的強度、吸水率、色澤、均勻度和耐久性。

采用窯頂排孔放入外燃材料,控制風道火勢和自動溫控技術,綜合利用木屑、谷殼、秸稈等工農業廢棄物,實現不用原煤焙燒的環保目標。同時,采用新式的煙氣過濾處理技術,解決煙氣的清潔排放問題,并進行窯爐余熱回收用于熱水供應和烘干磚坯的技術開發。

(5)成品

燒制好的燒結磚運到卸車區,經檢驗員對磚的質量進行檢驗后運往成品堆場。污泥生產燒結磚配合比及主要工藝指標見表1。

3 污泥燒結磚的產品性能

根據《燒結多孔磚和多孔砌塊》(GB 13544—2011)標準,對強度等級MU15的污泥燒結磚進行性能檢測。檢測結果為:污泥燒結磚的長、寬、高偏差均不超過2mm,長、寬、高偏差平均在1mm以內,極差在1~2mm之間,外觀質量合格。污泥燒結磚平均抗壓強度為23.5MPa,強度標準值為19.4MPa,達到MU15強度等級的要求。污泥燒結磚表面孔洞上下左右分布均勻,所有孔直徑相同,空心率為 31%,高出標準中規定的空心率為25% 的要求。

上海地區屬于非嚴重風化區,該污泥燒結磚達到了標準對非嚴重風化區內黏土磚5h煮沸吸水率、飽和系數性能的要求,石灰爆裂和泛霜性能均合格。

采用《砌墻磚試驗方法》(GB/T 2542—2012)中的凍融試驗方法,測試污泥燒結磚的抗凍性能。經15次凍融循環,燒結磚外觀未發生凍裂、缺棱掉角和剝落等破壞現象,強度損失率為5.5%,質量損失率為0.3%。

4 結論

(1)利用低溫干化工藝設備對高含水率的污泥進行脫水干化,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備污泥燒結磚,工藝流程包括各類原料的處理、混合陳化、成型和焙燒。

(3)污泥燒結磚中試產品可達到MU15強度等級要求,外觀質量、空心率、抗凍等性能指標均滿足《燒結多孔磚和多孔砌塊》(GB 13544—2011)的要求。

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