一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒及其制作方法
阅读说明：本技术 一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒及其制作方法 (Ceramsite prepared from sand washing sludge and municipal sludge and preparation method thereof ) 是由 张宪芝 刘松 何汇洲 于 2019-11-20 设计创作，主要内容包括：一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒,其特征在于,由以下重量百分比的原料混合均匀后通过至少两条并行的陶粒烧制生产线烧制而成：市政污泥55％-60％、洗砂污泥30.5％-36.5％、外加剂8％-14％,所述洗砂污泥的含水率为8.5％～9.5％,所述的市政污泥的含水率为60-70％,所述的外加剂为高岭土、铝矾土或飞灰；本发明的有益效果：能耗低,城市固废利用率较高。(The ceramsite prepared from the sand washing sludge and the municipal sludge is characterized by being prepared by uniformly mixing the following raw materials in percentage by weight and firing the mixture through at least two parallel ceramsite firing production lines: 55-60% of municipal sludge, 30.5-36.5% of sand washing sludge and 8-14% of an additive, wherein the water content of the sand washing sludge is 8.5-9.5%, the water content of the municipal sludge is 60-70%, and the additive is kaolin, bauxite or fly ash; the invention has the beneficial effects that: low energy consumption and high utilization rate of urban solid wastes.)
技术领域
本发明涉及陶粒的制作方法，特别是涉及一种利用利用洗砂污泥和市政污泥制作陶粒的方法。
背景技术
城市生活污水和工业废水必须经过污水处理厂的处理，达到国家污水排放标准后才能排放，这是城市生态环境建设必不可少的环境工程措施。而污泥是污水处理后的附属品，是一种由有机质、氮、磷、重金属、病原体和灰分等成分所组成的极其复杂的非均质体，其是一类危害性极大的废弃物，如果不加以彻底地处理与控制，将会对环境造成严重的二次污染。
污泥量通常占污水量的0.3％-0.5％(体积)，如果采用深度污水处理，则污泥量还会再增加0.5-1倍。目前国内对于污泥的处理方法主要有填埋、焚烧和堆肥，但是这些方法都存在明显的缺陷。污泥填埋对土地资源浪费较大，且填埋场渗滤液容易污染地下水源。污泥焚烧虽然可最大限度地减容减量，但是存在处理费用昂贵、焚烧后残留物难处理等问题。污泥堆肥具有能耗低、可回收利用污泥中养分等优点，但是其存在病原菌扩散和重金属污染的潜在危险。有鉴于此，寻求一种经济合理、与环境发展相适应的新的污泥处理方法是当前污泥处理的研究热点，而其中的热点之一就是利用污泥来制作陶粒。
陶粒是一种轻骨料，具有密度小、强度高、保温、隔热性能好等优点，其是一种性能优良的新型建筑基础材料，市场需求量很大。传统的陶粒由粘土矿物制成，由于受到粘土矿物价格的影响，生产成本较高，因此限制了粘土陶粒的产量，也制约了相关产业的蓬勃发展。将污泥作为原料来制备陶粒，不仅可利用污泥中的有机质来作为产气物使陶粒形成多孔性结构，减少其它燃料的消耗量，而且污泥中的无机成分也可以得到利用，同时还能通过高温固化污泥中的有毒重金属和灭活病原体，其环境、经济和社会效益较为显著。但是污泥中SiO2的含量低，烧失量大，不具有烧胀性能，因此在制作污泥时必须添加一定量的辅料和添加剂，使得制作的陶粒的成分达到制作粘土陶粒的成分标准。
现有的污泥制作陶粒的方法主要是首先将湿污泥在干燥器中干燥成半干污泥，然后将半干污泥与其它物料(粘土和煤灰)均匀混合后在造粒机中制成料球，再将料球送入焙烧窑中进行焙烧，焙烧窑焙烧出来的高温陶粒进入冷却筒中进行冷却。冷却过程中产生的热空气作为燃烧器的助燃风和烧成段的二次风，而焙烧窑尾部产生的烟气经过除尘器、污泥干燥器、净化塔后，通过引风机由烟囱排空。冷却筒排出的冷却后的陶粒经过筛分机进行分选，挑出粒度在1毫米(mm)以上的陶粒作为骨料，而粒度在1毫米以下的陶粒送回搅拌机中。
但是，现有的污泥制作陶粒的方法需要大量的使用粘土，会对环境造成一定的破坏，且其设备容易发生故障致使整个生产线被迫停产，且现有的污泥制作陶粒的方法如果污泥的含水率控制不好，则制造的陶粒的质量较差，且在进入烧制时混合物的水分不好控制，能耗高，城市固废利用率较低。鉴于此，有必要提供一种新的污泥制作陶粒的方法以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒及其制作方法。
本发明是通过如下技术方案来实现的，
一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒，由以下重量百分比的原料混合均匀后通过至少两条并行的陶粒烧制生产线烧制而成：市政污泥55％-60％、洗砂污泥30.5％-36.5％、外加剂8％-14％；所述洗砂污泥的含水率为8.5％～9.5％，所述的市政污泥的含水率为60-70％，所述的外加剂为高岭土、铝矾土或飞灰。
一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒，由以下方法制得：
(1)取料，按照比例分别取市政污泥、洗砂污泥和外加剂作为原料；
(2)原料预处理，将步骤(1)中所取的洗砂污泥破碎成粒径≤0.3mm的粉状颗粒；
(3)混合，将所取的市政污泥和步骤(2)中经过预处理的洗砂污泥送入双棍搅拌机中，同时向双棍搅拌机中加入外加剂后混合均匀；
(4)陈化，将混合后的原料送入陈化库进行陈化处理,陈化处理的时间为2-3d；
(5)造粒，将经过步骤(4)处理的原料送入对辊造粒机中进行造粒，从而将经过步骤(4)处理的原料制成料球；
(6)筛分，利用筛分机对步骤(5)中所制的的料球进行筛分，取粒径≥1mm的料球作为合格料球备用；
(7)焙烧，将步骤(6)中得到的合格料球送入回转窑中进行焙烧，回转窑中的焙烧温度为900-1200℃，烧制时间为40-60min，焙烧后得到高温陶粒；焙烧过程中所产生的烟气经过带式除尘器和喷淋塔后达标排放；
(8)冷却，将步骤(7)中得到的高温陶粒送入冷却机中冷却至温度＜60℃后得到冷却陶粒；
(9)筛选，将步骤(8)中得到的冷却陶粒送入筛分机中进行筛选，选取粒径≥1mm的冷却陶粒作为成品，其余冷却陶粒返回双辊搅拌机中进行混合。
优选的，步骤(7)中焙烧过程中所采用的燃料天然气或生物质燃料。
优选的，步骤(8)中冷却高温陶粒时冷却机所回收的热量返回步骤(7)中重复利用。
一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒，由以下重量百分比的原料混合均匀后通过至少两条并行的陶粒烧制生产线烧制而成：市政污泥60％、洗砂污泥30％、外加剂10％，所述洗砂污泥的含水率为8.5％～9.5％，所述的市政污泥的含水率为65％，所述的外加剂为高岭土、铝矾土或飞灰。
一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒，由以下步骤制得，
a.取料，按照比例分别取市政污泥、洗砂污泥和外加剂作为原料；
b.混合，将所称取的原料通过轮辗机混合均匀；
c.干燥，将混合均匀的原料进行干燥，使得干燥后的原料中水份含量≤45％；
d.搅拌混合，将干燥后的原料送入双棍搅拌机中进一步混合均匀；
e.陈化，将混合后的原料送入陈化库进行陈化处理,陈化处理的时间为2-3d；
f.造粒，将经过步骤(4)处理的原料送入对辊造粒机中进行造粒，从而将经过步骤(4)处理的原料制成料球；
g.筛分，利用筛分机对步骤(5)中所制的的料球进行筛分，取粒径≥1mm的料球作为合格料球备用；
h.焙烧，将步骤(6)中得到的合格料球送入回转窑中进行焙烧，回转窑中的焙烧温度为900-1200℃，烧制时间为40-60min，焙烧后得到高温陶粒；焙烧过程中所产生的烟气经过带式除尘器和喷淋塔后达标排放；
i.冷却，将步骤(7)中得到的高温陶粒送入冷却机中冷却至温度为5-15℃后得到冷却陶粒；
j.筛选，将步骤(8)中得到的冷却陶粒送入筛分机中进行筛选，选取粒径≥1mm的冷却陶粒作为成品，其余冷却陶粒返回双辊搅拌机中进行混合。
优选的，步骤c中的干燥温度为200℃。
优选的，步骤c中干燥后的原料中水份含量优选为30-40％。
优选的，步骤h中焙烧过程中所采用的燃料为天然气或生物质燃料。
优选的，步骤j中冷却高温陶粒时冷却机所回收的热量返回步骤h中重复利用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：1.本发明的制作陶粒的方法无需先将污泥进行干燥制作半干污泥，然后再将半干污泥与其它的原料进行混合，因此，本发明提高了污泥在原料中的比例，实现了污泥的再利用，解决了污泥的去向问题，避免了污泥对环境的二次污染；2.本发明采用洗砂污泥来替代粘土，既解决了城市弃土的再生利用，解决了城市大量弃土乱倒的现象，又避免了因开采粘土而破坏耕地的问题，保护了农田，节约资源；3、本发明量化了原料混合后的含水率，对不符合含水率要求的原料进行烘干处理，而烘干所需的热源采用陶粒焙烧冷却时的余热，降低了能耗，实现了节能；4、本发明的制作陶粒的方法是采用至少两条并行的陶粒烧制生产线来生产陶粒，其可以大幅提高陶粒的生产能力，且当一条陶粒烧制生产线发生故障需要进行检修时，则另一条陶粒烧制生产线仍然可以继续生产，且输送至发生故障的陶粒烧制生产线上的原料也可以转送至正常的陶粒烧制生产线上进行生产，因此其极大地增大了整个系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒，由以下重量百分比的原料混合均匀后通过至少两条并行的陶粒烧制生产线烧制而成：市政污泥55％、洗砂污泥31.5％、外加剂13.5％，所述洗砂污泥的含水率为9.2％，所述的市政污泥的含水率为62％，所述的外加剂为高岭土。
所述的陶粒通过以下方法制得，
(1)取料，按照比例分别取市政污泥、洗砂污泥和外加剂作为原料；
(2)原料预处理，将步骤(1)中所取的洗砂污泥破碎至粒径≤0.3mm的粉状颗粒；
(3)混合，将所取的市政污泥和步骤(2)中经过预处理的洗砂污泥送入双棍搅拌机中，同时向双棍搅拌机中加入外加剂后混合均匀；
(4)陈化，将混合后的原料送入陈化库进行陈化处理,陈化处理的时间为2d；
(5)造粒，将经过步骤(4)处理的原料送入对辊造粒机中进行造粒，从而将经过步骤(4)处理的原料制成料球；
(6)筛分，利用筛分机对步骤(5)中所制的的料球进行筛分，取粒径≥1mm的料球作为合格料球备用；
(7)焙烧，将步骤(6)中得到的合格料球送入回转窑中进行焙烧，回转窑中的焙烧温度为900℃，烧制时间为60min，焙烧后得到高温陶粒；焙烧过程中所产生的烟气经过带式除尘器和喷淋塔后达标排放；焙烧过程中所采用的燃料为生物质燃料；
(8)冷却，将步骤(7)中得到的高温陶粒送入冷却机中冷却至温度＜60℃后得到冷却陶粒；冷却高温陶粒时冷却机所回收的热量返回步骤(7)中重复利用；
(9)筛选，将步骤(8)中得到的冷却陶粒送入筛分机中进行筛选，选取粒径≥1mm的冷却陶粒作为成品，其余冷却陶粒返回双辊搅拌机中进行混合。
实施例2
一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒，由以下重量百分比的原料混合均匀后通过至少两条并行的陶粒烧制生产线烧制而成：市政污泥58％、洗砂污泥32％、外加剂10％，所述的外加剂为铝矾土，其余同实施例1。
实施例3
一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒，由以下重量百分比的原料混合均匀后通过至少两条并行的陶粒烧制生产线烧制而成：市政污泥60％、洗砂污泥32％、外加剂8％，所述的外加剂为飞灰，其余同实施例1。
实施例4
一种利用洗砂污泥和市政污泥制作的陶粒，由以下重量百分比的原料混合均匀后通过两条并行的陶粒烧制生产线烧制而成：市政污泥60％、洗砂污泥30％、外加剂10％，所述洗砂污泥的含水率为9.2％，所述的市政污泥的含水率为65％，所述的外加剂为飞灰。
所述的的陶粒由以下步骤制得，
a.取料，按照比例分别取市政污泥、洗砂污泥和外加剂作为原料；
b.混合，将所称取的原料通过轮辗机混合均匀；在实际混合时，由于物料适度不稳定的原因，在经过含水率测量之后，通过计量装置折算成上述预定含水率所需要的物料的重量在轮辗机中进行混合；
c.干燥，将混合均匀的原料进行干燥，使得干燥后的原料中水份含量≤45％；其中，干燥器内的温度为200℃，干燥器中的热源可以采用成品陶粒冷却后的余热，为了烧制出质量更好的陶粒，则混合均匀的原料的含水率优选地控制在30％～40％之间；
d.搅拌混合，将干燥后的原料送入双棍搅拌机中进一步混合均匀；
e.陈化，将混合后的原料送入陈化库进行陈化处理,陈化处理的时间为2d；
f.造粒，将经过步骤e处理的原料送入对辊造粒机中进行造粒，从而将经过步骤e处理的原料制成料球；其中，造粒机可以采用对辊造粒机；
g.筛分，利用筛分机对步骤f中所制的的料球进行筛分，取粒径≥1mm的料球作为合格料球备用；其中，筛分机可以采用圆筒筛分机；进行筛分时，将挑选出来的不符合要求的料球，返回至双棍搅拌机中重新进行进一步地搅拌。
h.焙烧，将步骤g中得到的合格料球送入回转窑中进行焙烧，回转窑中的焙烧温度为1000℃，烧制时间为50min，焙烧后得到高温陶粒；焙烧过程中所产生的烟气经过带式除尘器和喷淋塔后达标排放；其中，回转窑进行焙烧所需要的燃料为天然气。而焙烧烘干用的煤制气的尾气余热可以返回至干燥器中再次进行利用。此外，本领域技术人员可以理解的是，天然气也可以采用生物质燃料，例如谷糠、木屑、秸秆等等，其可以降低有害气体的排放；
i.冷却，将步骤h中得到的高温陶粒送入冷却机中冷却至温度为＜60℃后得到冷却陶粒；其中，冷却机冷却高温陶粒后的冷却余热可以送回至回转窑中进行再利用；
j.筛选，将步骤i中得到的冷却陶粒送入筛分机中进行筛选，选取粒径≥1mm的冷却陶粒作为成品，其余冷却陶粒返回双辊搅拌机中进行混合。
在本实施例中，由于采用了两条并行的陶粒烧制生产线，因此其不但可以大幅度地提高陶粒的生产能力，而且当一条陶粒烧制生产线发生故障需要进行检修时，则另一条陶粒烧制生产线仍然可以继续生产，且输送至发生故障的陶粒烧制生产线上的原料也可以转送至正常的陶粒烧制生产线上进行生产，因此其极大地增大了整个系统的可靠性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。