申请日2014.11.26
公开(公告)日2015.03.11
IPC分类号C04B7/24; C04B7/52; C04B7/36
摘要
一种利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的设备，包括原料配料粉磨装置、成型焙烧装置和成品配料粉磨装置;所述原料配料粉磨装置包括料仓组、计给料器Ⅰ、原料立磨、输送器Ⅰ、干粉仓、输送器Ⅱ、除尘器、除尘风机、风管Ⅰ和风管Ⅱ;所述成型焙烧装置包括调湿混料机、输送器Ⅲ、成型机、输送器Ⅳ、隧道窑、急冷器、泵Ⅰ、储液罐、除雾器、泵Ⅱ和水管;所述成品配料粉磨装置包括熟料破碎机、输送器Ⅴ、熟料仓、石膏仓、辅料仓、计给料器Ⅱ、成品磨、输送器Ⅵ和成品仓。本实用新型投资较小，布置合理，处理费用低，可终极化对铬渣、铬污泥实现彻底解毒和资源化利用。
权利要求书
1.一种利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的设备，其特征在于：包括原料配料粉磨装置、成型焙烧装置和成品配料粉磨装置;
所述原料配料粉磨装置包括料仓组、计给料器Ⅰ、原料立磨、输送器Ⅰ、干粉仓、输送器Ⅱ、除尘器、除尘风机、风管Ⅰ和风管Ⅱ;所述料仓组与计给料器Ⅰ相连，所述计给料器Ⅰ与原料立磨相连，所述原料立磨与输送器Ⅰ相连，所述输送器Ⅰ与干粉仓相连，所述干粉仓与输送器Ⅱ相连，所述原料立磨通过风管Ⅱ与除尘器相连，所述除尘器通过风管Ⅰ与除尘风机相连;
所述成型焙烧装置包括调湿混料机、输送器Ⅲ、成型机、输送器Ⅳ、隧道窑、急冷器、泵Ⅰ、储液罐、除雾器、泵Ⅱ和水管;所述调湿混料机与输送器Ⅱ、输送器Ⅲ相连，所述输送器Ⅲ与成型机相连，所述成型机通过输送器Ⅳ与隧道窑相连，所述隧道窑与急冷器相连，所述急冷器通过管道与泵Ⅰ相连，所述泵Ⅰ通过管道与储液罐相连，所述急冷器与除雾器相连，所述除雾器通过水管与泵Ⅱ相连，所述泵Ⅱ通过水管与调湿混料机相连;
所述成品配料粉磨装置包括熟料破碎机、输送器Ⅴ、熟料仓、石膏仓、辅料仓、计给料器Ⅱ、成品磨、输送器Ⅵ和成品仓;所述熟料破碎机与急冷器、输送器Ⅴ相连，所述输送器Ⅴ与熟料仓相连，所述熟料仓、石膏仓、辅料仓与计给料器Ⅱ相连，所述计给料器Ⅱ与成品磨相连，所述成品磨与输送器Ⅵ相连，所述输送器Ⅵ与成品仓相连。
2.根据权利要求1所述的利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的设备，其特征在于：所述原料配料粉磨装置还设有回灰器，所述回灰器与除尘器、干粉仓相连。
3.根据权利要求1或2所述的利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的设备，其特征在于：所述成型焙烧装置还设有热风管道，所述热风管道与隧道窑、原料立磨相连。
说明书
一种利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的设备
技术领域
本实用新型涉及一种利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的设备。
背景技术
铬渣是铬盐生产过程中排放的有毒废渣。铬渣的主要矿物组成为硅酸二钙、铁铝酸钙 、方镁石、四水铬酸钠、铬铝酸钙、碱式铬酸铁、亚铬酸钙等。铬渣中的有害成分主要是四水铬酸钠和铬酸钙等六价化合物。铬渣的化学成分波动范围大致在Cr2O3 2.5～7%、CaO 24～44%、MgO 8～36%、Al2O3 5～10%、Fe2O3 2～12%、SiO2 4～30%、水溶性Cr+6 0.27～1.35%、酸溶性Cr+6 0.9～1.5%。六价铬氧化性及流动性很强，可毒化地表水和地下水，破坏土壤的原有结构和土壤的生态系统，对环境和社会造成极大的污染与危害。
我国是铬盐生产大国，每年新排放铬渣逾60万吨，堆存的陈年铬渣超600万吨，经综合利用或解毒处理的量低于20%。
对铬渣的无害化处理或综合利用，国外总的治理状态是将Cr+6解毒处理后堆存或填埋。我国自1960年始即开发铬渣制砖、铬渣制钙镁磷肥、铬渣制彩色水泥或制普通水泥、及用于玻璃着色剂、微晶玻璃、铸石制品与含铬铸铁、耐火材料、烧结炼铁、筑路材料、制铬酸铅等，以及采用干法或湿法还原解毒、电解法解毒、微波还原法解毒、化学还原沉淀法解毒、络合法解毒、微生物法解毒、萃取法与吸附法和固化法处理等，这些方法的试验研究与应用均取得了不同程度的进展，但大多或停留在试验课题上或铬渣无害化消纳量小而有限，或事实上造成二次污染或铬污染扩散。
至今，规模化应用的有干湿还原法解毒和制水泥。
干湿还原法解毒中尤以钡盐法还原解毒被众多学者专家认可更得以实际推广，但钡盐还原法解毒一则处理成本高达500元/吨渣，二则解毒处理后的铬渣仍然堆存或需填埋等后继处理，其次，所谓钡盐法彻底解毒后的铬渣堆存后取样检测其Cr(VI)含量仍高达1～2%，再者，其还原解毒剂之硫化钡的直接生物毒性实际上大大高于Cr(VI)，渗流之处生物灭绝。
在铬渣制水泥方法中有两种方法，一种是铬渣干法解毒后作为混合材，同水泥熟料、石膏一起磨制水泥，另一种是将铬渣替代氟代钙作为矿化剂与原料烧制水泥熟料。这两种制水泥的方法，在实际应用中却很不如人意，以至于缺少混合材的水泥企业及原料价高的水泥企业基本拒绝无偿采用。究其原因，干法解毒后的铬渣作为水泥混合材，因其所谓的主要活性矿物硅酸二钙晶型转化为无常温水化活性矿物，实际活性差，且方镁石等造成安定性不良，加之采用的干法解毒工艺控制方法问题导致实际解毒不彻底且解毒后部分重新被氧化为Cr(VI)而有毒。而另一种用铬渣替代水泥生产部分原料配料制水泥熟料的方法，因干法水泥生产回转窑内实际控制必须是氧化性气氛才能稳定窑况和烧出优质熟料，实际上解不了毒，导致水泥中六价铬超标污染扩散。
铬渣处理或处理利用这种极不好的状态，某种程度而言，是因为缺失突破传统治理模式的装备，更没有按照循环经济概念和清洁生产理念，将铬渣作为一种可利用的资源用于工业化生产的装备系统。
另一方面，铬渣堆存处及其周边土壤实际上均已严重污染，乃至数十米深处土壤中Cr(VI)含量超标数十至上百倍，至今未见有实用性处理技术进行有效处置，还有含铬废水处理的污泥通常仅做简单的解毒或固化处理。亦未见有专业化资源化处理装备。
铬渣的治理问题一直是世界性难题。鉴于大量堆存的铬渣和不断增加的铬渣、铬污泥及其严重危害，迫切需要开发全新的实用性的无害化处理和综合利用技术和装备。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的设备。该设备投资较小，布置合理，处理费用低，可终极化对铬渣、铬污泥实现彻底解毒和资源化利用。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种利用铬渣和铬污泥制备活性渣粉的设备，包括原料配料粉磨装置、成型焙烧装置和成品配料粉磨装置;
所述原料配料粉磨装置包括料仓组、计给料器Ⅰ、原料立磨、输送器Ⅰ、干粉仓、输送器Ⅱ、除尘器、除尘风机、风管Ⅰ和风管Ⅱ;所述料仓组与计给料器Ⅰ相连，所述计给料器Ⅰ与原料立磨相连，所述原料立磨与输送器Ⅰ相连，所述输送器Ⅰ与干粉仓相连，所述干粉仓与输送器Ⅱ相连，所述原料立磨通过风管Ⅱ与除尘器相连，所述除尘器通过风管Ⅰ与除尘风机相连;
所述成型焙烧装置包括调湿混料机、输送器Ⅲ、成型机、输送器Ⅳ、隧道窑、急冷器、泵Ⅰ、储液罐、除雾器、泵Ⅱ和水管;所述调湿混料机与输送器Ⅱ、输送器Ⅲ相连，所述输送器Ⅲ与成型机相连，所述成型机通过输送器Ⅳ与隧道窑相连，所述隧道窑与急冷器相连，所述急冷器通过管道与泵Ⅰ相连，所述泵Ⅰ通过管道与储液罐相连，所述急冷器与除雾器相连，所述除雾器通过水管与泵Ⅱ相连，所述泵Ⅱ通过水管与调湿混料机相连;
所述成品配料粉磨装置包括熟料破碎机、输送器Ⅴ、熟料仓、石膏仓、辅料仓、计给料器Ⅱ、成品磨、输送器Ⅵ和成品仓;所述熟料破碎机与急冷器、输送器Ⅴ相连，所述输送器Ⅴ与熟料仓相连，所述熟料仓、石膏仓、辅料仓与计给料器Ⅱ相连，所述计给料器Ⅱ与成品磨相连，所述成品磨与输送器Ⅵ相连，所述输送器Ⅵ与成品仓相连。
进一步，所述原料配料粉磨装置还设有回灰器，所述回灰器与除尘器、干粉仓相连。
进一步，所述成型焙烧装置还设有热风管道，所述热风管道与隧道窑、原料立磨相连。
本实用新型的技术原理：
1)针对Cr(VI)与Cr(III)的氧化还原特性，将铬渣、铬污泥、废石粉、石膏及有机质废弃物、碳基物等大量还原剂一起粉磨为均匀粉料，并成型为块状物，通过控制窑炉内的弱氧化性气氛，以确保高温焙烧过程块状物中铬渣、铬污泥中的铬转化为三价铬后始终处于还原气氛中防止逆转，并以加入废石粉、石膏造成的强碱性环境条件高温下促使大量三价铬取代三价铝等离子进入矿物晶格中而形成稳定体。
2)以原料配料粉磨装置配入的废石粉和石膏等在800℃以上温度重新活化铬渣、铬污泥中的主要化学成分硅、铝、铁 、钙矿物，形成具有水硬活性的硅酸二钙、铁酸二钙、铁铝酸钙、铝酸钙、硫铝酸钙等矿物，并以急冷稳定其活性。
3)以急冷器将含有机质水或还原剂的水急冷600℃以上块状物，一则抑制、防止块状焙烧熟料表面层三价铬被氧化逆转为六价铬，二则防止焙烧熟料中的硅酸二钙在600℃左右发生晶型转化而丧失水硬活性，同时抑制铝酸钙晶体长大，以保持其正常的水化特性。
4)利用原料配料粉磨装置与成型焙烧装置让块状物中含有机质废弃物作为主要还原剂，以其碳氢化合物为主的高温下的强还原作用，辅以配入的石膏及其在高温还原性气氛下部分分解出适量的SO2，进一步强化微颗粒内矿物的还原效果，以达到所有含铬矿物中的铬转化为三价铬而彻底解毒，并节省燃料。
5)以除雾器及供水泵优选以收集的急冷熟料废液作为辗混均质用水和/或成型用水，确保无污染废水排放。
6)以还原焙烧含尘热废气作为粉磨热风，既利用余热，净化废气中微量的SO2，又简化除尘。
7)利用成品配料粉磨装置以醇胺型助剂抑制和防止在粉磨过程中三价铬被氧化逆转的可能性，同时，改善粉磨特性降低粉磨能耗，并以醇胺型助剂和石膏激发活化熟料矿物，提高渣粉活性指数。
8)利用成品配料粉磨装置以膨润土或改性膨润土的蒙脱石矿物晶胞层间离子交换储存可稳定大直径离子特性，以膨润土蒙脱石矿物晶胞层间吸收储存可能游离的三价铬离子，并以醇胺改性膨润土的独特的凝胶特性改善活性渣粉的保水性和混凝土制品的抗渗性。
9)利用成品配料粉磨装置以醇胺型助剂中的乙二醇醚诱导挤出混凝土中的气泡而使混凝土更加致密，以醇胺助剂中的醇胺吸收渗入混凝土中的酸性气体，既防止酸性气体可能的诱导铬的氧化逆转，又防止钢筋锈蚀，使混凝土具有超长寿命的耐久性，加之作为活性渣粉与较多的 水泥联用而胶凝包裹含三价铬稳定矿物，可完全性确保稳定安全性。
本实用新型的有益效果：
1)工艺装备较简单，布置可灵活，并可拆移，而投资较小，资源化利用量大，且无二次污染或潜在污染隐患，可确保安全。
2)可同时资源化消纳铬渣和铬污染泥土及其它废弃物，解毒彻底，处理成本较低，为资源化终极利用。
3)有效利用了铬渣、铬污泥及其它废弃物中的无机物和有机物资源，使之转化为商品混凝土和水泥厂所需的活性渣粉或膨胀剂，利于建材企业的资源节约和减排。
4)具有显著的环境效益、社会效益和良好的企业效益。