申请日2018.12.18
公开(公告)日2019.03.08
IPC分类号C04B7/24; C04B7/48
摘要
一种利用城市污泥制备水泥的方法，首先将石灰与污泥混合造粒，形成混合颗粒;混合颗粒经稳定化处理后烘干，制得石灰污泥干料球;将干料球、水泥熟料、石膏和混合材一起，经磨机粉磨得到水泥。本发明的污泥处理方法操作简单、成本低，污染低，利用该方法生产水泥，其各相关性能均符合相关国家标准，可作为建材用材料。
权利要求书
1.一种利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤Ⅰ，污泥和石灰在混合室混合形成混合颗粒;
步骤Ⅱ，将混合颗粒置于稳定化室中完成反应，形成稳定化生料;
步骤Ⅲ，稳定化生料经烘干机烘干，制得石灰污泥干料球;
步骤Ⅳ，将石灰污泥干料球、水泥熟料、石膏、混合材按照配比混合，经磨机粉磨制得水泥。
2.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅰ中，污泥来自于城市污水处理厂的脱水污泥，含水率为70-85%。
3.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅰ中，污泥进入混合室后，经安装在混合室上的雾化器雾化为小于800微米的雾滴，石灰以气流输送的方式进入混合室，与污泥雾滴形成混合颗粒。
4.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅰ中，污泥加入量为石灰和污泥总量的75～95%，石灰加入量是石灰和污泥总量的5%～25%。
5.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅱ中，稳定化室温度为20～50摄氏度，放置时间为0.5天～7天。
6.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅲ中，烘干机温度为80-200摄氏度，制得的石灰污泥干料球的含水率低于10%。
7.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅳ中，以重量计，物料配比为：石灰污泥干料球1%～30%，水泥熟料与石膏总量50～80%，混合材10%～40%。
8.根据权利要求1所述利用城市污泥制备水泥的方法，其特征在于，所述步骤Ⅳ中，粉磨后制得的水泥细度为80μm方孔筛筛余不大于10%或过45μm方孔筛筛余不大于30%。
9.一种利用城市污泥制备水泥的系统，其特征在于，包括混合室(6)，污泥储存仓(4)和石灰仓(5)分别与混合室(6)的入口连接，混合室(6)的出口连接稳定化室(7)的入口，稳定化室(7)的入口同时连接熟料仓(1)、石膏仓(2)和矿渣仓(3)，稳定化室(7)的出口连接烘干机(8)，烘干机(8)的出口与磨机(9)连接。
10.根据权利要求9所述利用城市污泥制备水泥的系统，其特征在于，烘干机(8)为立式烘干机、转筒烘干机、流化床烘干机或输送床烘干机。
说明书
一种利用城市污泥制备水泥的方法与系统
技术领域
本发明属于建筑技术领域，涉及污泥的全资源化利用，特别涉及一种利用城市污泥制备水泥的方法与系统。
背景技术
城市污泥是城市污水处理厂排放的一种固体废物，含有大量的细菌、病原微生物、重金属等有害物质，直接排放会对环境造成重大污染，而传统处理方式如卫生填埋、土地利用、堆肥、焚烧等，极易造成二次污染。因此，如何在城市污泥减量化、无害化的前提下实现资源化利用是城市污泥处置的新方向。
城市污泥一般含有80%左右的水分，10%左右的有机物质和10%左右的无机物质，其中无机物中含有重金属汞、砷、铬等重金属，同时也含有Si、Ca、Al等无机元素，可以作为生产水泥、陶瓷、砖瓦、陶粒等硅酸盐产品的原料。在污泥的硅酸盐产品的资源化利用过程中，需要采取措施将污泥中的水分和有机质脱除，并将重金属钝化或固化于产品中。
石灰干化污泥技术是近年来新出现的一种污泥干化稳定技术，主要是通过向污泥中投加生石灰，生石灰与其中的水分产生化学反应并释放出大量热量，使污泥中部分水分蒸发，并通过高碱度达到污泥有机质杀菌、钝化重金属的目的。稳定后的处理物呈颗粒状，含水率较低，性状相对稳定，处置利用方向主要是垃圾填埋场混合填埋、垃圾填埋场覆盖土等。
以上石灰干化污泥的应用方式占用大量土地，且只是将城市污泥集中堆放，并不能从根本上解决污泥的污染问题。而且由于污泥粘性大，流动性差，石灰和污泥很难混合均匀，这大大降低了石灰干化污泥的效果，限制了其资源化利用的工业应用。因此，需要采取措施提高石灰和污泥的混合效果。石灰干化污泥中富含大量氢氧化钙、氧化硅、碳酸钙等物质，可以作为水泥生产用混合材，与熟料、石膏、矿渣混合粉磨制得水泥，作为建筑材料的基材、道路基础辅料、垃圾填埋场的垫层土、道路施工用的回填土等的良好资源。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用城市污泥制备水泥的方法与系统，将石灰和城市污泥混合均匀，并经稳定化室而使石灰和污泥充分反应，完成水分蒸发、有机质分解和重金属钝化过程，干燥后与水泥熟料、石膏和矿渣等一起粉磨，制备成水泥产品，从而实现污泥的全资源化利用。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用城市污泥制备水泥的方法，包括如下步骤：
步骤Ⅰ，污泥和石灰在混合室混合形成混合颗粒;
步骤Ⅱ，将混合颗粒置于稳定化室中完成反应，形成稳定化生料;
步骤Ⅲ，稳定化生料经烘干机烘干，制得石灰污泥干料球;
步骤Ⅳ，将石灰污泥干料球、水泥熟料、石膏、混合材按照配比混合，经磨机粉磨制得水泥。
所述步骤Ⅰ中，污泥来自于城市污水处理厂的脱水污泥，含水率为70-85%。
所述步骤Ⅰ中，污泥进入混合室后，经安装在混合室上的雾化器雾化为小于800微米的雾滴，石灰以气流输送的方式进入混合室，与污泥雾滴形成混合颗粒。
所述步骤Ⅰ中，污泥加入量为石灰和污泥总量的75～95%，石灰加入量是石灰和污泥总量的5%～25%。
所述步骤Ⅱ中，稳定化室温度为20～50摄氏度，放置时间为0.5天～7天。
所述步骤Ⅲ中，烘干机温度为80-200摄氏度，制得的石灰污泥干料球的含水率低于10%。
所述步骤Ⅳ中，以重量计，物料配比为：石灰污泥干料球1%～30%，水泥熟料与石膏总量50～80%，混合材10%～40%。
所述步骤Ⅳ中，粉磨后制得的水泥细度为80μm方孔筛筛余不大于10%或过45μm方孔筛筛余不大于30%。
本发明还提供了一种利用城市污泥制备水泥的系统，包括混合室6，污泥储存仓4和石灰仓5分别与混合室6的入口连接，混合室6的出口连接稳定化室7的入口，稳定化室7的入口同时连接熟料仓1、石膏仓2和矿渣仓3，稳定化室7的出口连接烘干机8，烘干机8的出口与磨机9连接。
烘干机8为立式烘干机、转筒烘干机、流化床烘干机或输送床烘干机。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)集杀菌、重金属钝化和水分脱除于一体，采用物理和化学协同作用，实现污泥的无害化处置。
(2)工艺简单，投资和运行成本。