垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的系统及方法
阅读说明：本技术 垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的系统及方法 (System and method for preparing sulphoaluminate cement from whole solid waste of garbage fly ash heat treatment ) 是由 王文龙 李敬伟 王旭江 贾爱光 蒋稳 张超 吴长亮 毛岩鹏 宋占龙 于 2020-12-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的系统及方法,包括如下步骤：将垃圾飞灰和铝灰按比例混合后,进行高温加热预处理；对脱硫石膏烘干后,与预处理后的垃圾飞灰和铝灰按比例混合球磨、均化后,投加至煅烧炉中煅烧,制得硫铝酸盐水泥熟料。900-950℃热处理温度可使垃圾飞灰中氯盐去除率达90％以上,氯含量降低至0.8wt％以下；垃圾飞灰中二噁英分解率达95％以上；垃圾飞灰中Na-2O和K-2O总量去除率达90％以上,总量降低至0.5wt％以下；过程不产生废水,简化工艺。(The invention discloses a system and a method for preparing sulphoaluminate cement from whole solid waste of garbage fly ash heat treatment, which comprises the following steps: mixing the garbage fly ash and the aluminum ash in proportion, and then carrying out high-temperature heating pretreatment; and drying the desulfurized gypsum, mixing the desulfurized gypsum with the pretreated garbage fly ash and the aluminum ash in proportion, ball-milling, homogenizing, and adding into a calcining furnace for calcining to obtain the sulphoaluminate cement clinker. The removal rate of the chlorine salt in the garbage fly ash can reach more than 90% by 900-950 ℃ heat treatment temperature, and the chlorine content is reduced to be less than 0.8 wt%; the decomposition rate of dioxin in the garbage fly ash reaches more than 95 percent; na in garbage fly ash 2 O and K 2 The removal rate of the total O amount reaches more than 90 percent, and the total O amount is reduced to less than 0.5wt percent; no waste water is produced in the process, and the process is simplified.)
技术领域
本发明属于固废回收利用技术领域，尤其涉及一种垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的系统及方法。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
随着城市化进程的不断加速，城市垃圾逐渐成为阻碍城市发展的负担，目前中国城市的垃圾处理方法一般包括填埋、堆肥、焚烧以及其他方法，其中垃圾焚烧虽然可以对垃圾起到较好的减量化，但是会形成大量的垃圾飞灰。目前，垃圾飞灰已经被广泛用于筑路、制砖、玻璃制造以及混凝土生产等方面。但是垃圾飞灰中含有大量的氯盐、二噁英、Na2O及K2O等物质，这些物质不但会对环境有害，而且对产品的性能产生较大的影响，所以在对垃圾飞灰进行资源化利用之前，需要对垃圾飞灰进行预处理，去除这些有害物质。但是现有的垃圾飞灰预处理方法一般是人工水洗法，飞灰的粒径太小，使得现有的水洗方法操作繁琐，且效率低下。
脱硫石膏和铝灰都是较大宗的固废，目前已有固废协同互补制备硫铝酸盐水泥的相关研究，但是一般情况下，制备硫铝酸盐水泥的固废原料经过预处理得到粉状混合物，然后粉状混合物投加至回转窑中煅烧。脱硫石膏是在烟气脱硫过程中，循环碱液与烟气中的二氧化硫反应生成，所以脱硫石膏的含水率较高，对其进行烘干时，需要消耗大量的热量。
铝灰是铝工业重要的固体废弃物，铝灰中同样含有较高含量的氯化钠和氯化钾等氯化物，在进行回收利用之前，需要对其进行预处理，除去这部分氯化物。但是铝灰的预处理多采用水洗预处理，但同样操作繁琐，效率低下。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的系统及方法。
为解决以上技术问题，本发明的以下一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，本发明提供一种垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的系统，包括依次连接的预混合器、间接转筒加热炉、生料磨、均化仓和煅烧炉，预混合器分别与垃圾飞灰储仓和铝灰储仓连接；
脱硫石膏储仓通过回转烘干器与生料磨连接，回转烘干器与所述煅烧炉的气体出口连接。
第二方面，本发明提供一种垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法，包括如下步骤：
将垃圾飞灰和铝灰按比例混合后，进行高温加热预处理；
对脱硫石膏烘干后，与预处理后的垃圾飞灰和铝灰按比例混合球磨、均化后，投加至煅烧炉中煅烧，制得硫铝酸盐水泥熟料。
与现有技术相比，本发明的以上一个或多个技术方案取得了以下有益效果：
1、垃圾飞灰与铝灰混合在间接转筒加热炉协同加热，可实现垃圾飞灰与铝灰的预均化，减少生料均化能耗。
2、900-950℃热处理温度可使垃圾飞灰中氯盐去除率达90％以上，氯含量降低至0.8wt％以下；垃圾飞灰中二噁英分解率达95％以上；垃圾飞灰中Na2O和K2O总量去除率达90％以上，总量降低至0.5wt％以下；过程不产生废水，简化工艺。
3、以固废电石渣为吸附剂的吸收装置对氯盐的吸附率达90％以上。
4、900-950℃热处理温度可使铝灰中K/Na等氯化物去除率达90％以上。
5、回转烘干器通过窑炉烟气对脱硫石膏进行烘干，水分低至5％以下，有效节约能耗。
6、制备得到的硫铝酸盐水泥3天净浆抗压强度最高达90MPa，28天净浆抗压强度最高达110MPa，性能优秀。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为本发明实施例1的工艺流程图；
图2为本发明实施例1烧制的水泥熟料的X射线衍射图谱。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
第一方面，本发明提供一种垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的系统，包括依次连接的预混合器、间接转筒加热炉、生料磨、均化仓和煅烧炉，预混合器分别与垃圾飞灰储仓和铝灰储仓连接；
脱硫石膏储仓通过回转烘干器与生料磨连接，回转烘干器与所述煅烧炉的气体出口连接。
在一些实施例中，还包括依次连接的旋风分离器、冷凝器和吸附装置，旋风分离器的进口与间接转筒加热炉的气体出口连接，吸附装置内的吸附剂的活性成分为电石渣。
将热处理后的热气体通过冷凝装置降温至200℃以下，通入以电石渣为主要吸附剂的干法吸附装置除去烟气中的含氯化合物，再将除氯后的烟气通入回转窑后面的主烟道并进入布袋除尘器进一步协同脱除烟气中污染物。
进一步的，还包括相互连接的布袋除尘器和尾气处理系统，布袋除尘器与煅烧炉的气体出口连接。
更进一步的，所述吸附装置的气体出口与所述布袋除尘器连接。以对烟气进行深度处理。
第二方面，本发明提供一种垃圾飞灰热处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法，包括如下步骤：
将垃圾飞灰和铝灰按比例混合后，进行高温加热预处理；
对脱硫石膏烘干后，与预处理后的垃圾飞灰和铝灰按比例混合球磨、均化后，投加至煅烧炉中煅烧，制得硫铝酸盐水泥熟料。
在一些实施例中，对垃圾飞灰和铝灰的混合物进行高温加热预处理的温度为900-950℃，预处理时间为20-40min。
进一步的，对垃圾飞灰和铝灰的混合物进行加热的方式为间接加热。
在一些实施例中，采用煅烧炉中产生的热气体对含水脱硫石膏进行烘干。
在一些实施例中，按干重计，垃圾飞灰、铝灰和脱硫石膏的质量比为25-45：27-33：20-40。
进一步的，垃圾飞灰、铝灰和脱硫石膏配成的生料中，各成分的组成为：SiO2 8-15wt％，CaO 35-40wt％，Al2O3 20-30wt％，Fe2O3 3-10wt％，SO3 10-20wt％。
再进一步的，垃圾飞灰、铝灰和脱硫石膏配成的生料的碱度系数Cm为0.90-1.05。
再进一步的，垃圾飞灰、铝灰和脱硫石膏配成的生料粉磨后的物料粒径低于8μm。
在一些实施例中，将对对垃圾飞灰和铝灰的混合物进行高温加热预处理后的热气体冷凝至200℃以下，然后通过活性成分为电石渣的吸附剂对烟气中的含氯化合物进行吸附除去。
进一步的，将除氯后的烟气通入回转窑下游的主烟道并进入布袋除尘器进一步协同脱除烟气中污染物。
在一些实施例中，煅烧的温度为1200-1250℃，煅烧时的过量空气系数为1.1-1.15。
实施例1
如图1所示，垃圾飞灰预处理的全固废制备硫铝酸盐水泥的方法的系统，包括间接转筒加热炉、旋风分离器、冷凝器、吸附装置、原料粉磨机、回转窑、布袋除尘器、回转烘干器，间接转筒加热炉的进口设置为用于连接垃圾飞灰源和铝灰源，间接转筒加热炉的固相出口连接均化装置的物料进口，间接转筒加热炉的气相出口连接旋风分离器进口，旋风分离器连接冷凝器的进口，冷凝器的气相出口连接吸附装置的气体进口，冷凝器的气体出口连接布袋除尘器的气体进口；回转烘干器进口连接脱硫石膏源，主烟道连接回转烘干器的气体进口，回转烘干器的气体出口连接布袋除尘器的气体进口。
将垃圾飞灰、铝灰分别按质量份35.1份、26.2份进行预混合，并置入间接转筒加热炉进行协同热处理，热处理温度为950℃。
脱硫石膏按38.7份的比例(以烘干后的固体物质计)置入回转烘干器进行烘干。将固废原料置入生料磨进行粉磨，所得生料通入均化池中均化，再输送到煅烧装置煅烧，烧成温度为1270℃，煅烧时间为60分钟，制得硫铝酸盐水泥。
水泥净浆3天和28天抗压强度分别为79.4Mpa和115.6Mpa，垃圾飞灰氯盐脱除率为96.9％，含量降至0.39wt％；Na2O和K2O总脱除率为93.8％，含量降至0.15wt％；铝灰中氯盐脱除率为78.3％，含量降至0.23wt％；Na2O和K2O总脱除率为80.5％，含量降至0.37wt％。
由图1可知，本发明的硫铝酸盐水泥熟料的制备方法中，垃圾飞灰和铝灰协同热处理，热处理后烟气通过吸附装置除氯，布袋除尘器进行烟气协同处理，脱硫石膏利用煅烧装置热烟气进行烘干，过程无废液产生。
由图2可知，水泥熟料中含有3CaO·3Al2O3·CaSO4和硅酸二钙及硫酸钙。
实施例2
将垃圾飞灰、铝灰分别按如下质量份25.3份、34.9份进行预混合并置入间接转筒加热炉进行协同热处理，热处理温度为950℃；脱硫石膏按39.1份的比例(以烘干后的固体物质计)置入回转烘干器进行烘干。将固废原料置入生料磨进行粉磨，所得生料通入均化池中均化，再输送到煅烧装置煅烧，烧成温度为1250℃，煅烧时间为60分钟，制得硫铝酸盐水泥。
水泥净浆3天和28天抗压强度分别为90.5Mpa和104.7Mpa，垃圾飞灰氯盐脱除率为94.6％，含量降至0.68wt％；Na2O和K2O总脱除率为93.1％，含量降至0.32wt％；铝灰中氯盐脱除率为73.2％，含量降至0.43wt％；Na2O和K2O总脱除率为77.3％，含量降至0.46wt％。
实施例3
将垃圾飞灰、铝灰分别按如下质量份26.4份、32.2份进行预混合并置入间接转筒加热炉进行协同热处理，热处理温度为930℃；脱硫石膏按41.4份的比例(以烘干后的固体物质计)置入回转烘干器进行烘干。将固废原料置入生料磨进行粉磨，所得生料通入均化池中均化，再输送到煅烧装置煅烧，烧成温度为1230℃，煅烧时间为60分钟，制得硫铝酸盐水泥。
水泥净浆3天和28天抗压强度分别为69.7Mpa和94.4Mpa，垃圾飞灰氯盐脱除率为91.2％，含量降至0.98wt％；Na2O和K2O总脱除率为91.1％，含量降至0.52wt％；铝灰中氯盐脱除率为71.9％，含量降至0.55wt％；Na2O和K2O总脱除率为74.4％，含量降至0.87wt％。
对比例1
与实施例1的区别在于：垃圾飞灰和铝灰分别进行热处理，热处理的温度为950℃，其他均与实施例1的相同。
水泥净浆3天和28天抗压强度分别为73.7Mpa和103.5Mpa，垃圾飞灰氯盐脱除率为96.1％，含量降至0.45wt％；Na2O和K2O总脱除率为92.2％，含量降至0.17wt％；铝灰中氯盐脱除率为77.6％，含量降至0.27wt％；Na2O和K2O总脱除率为78.5％，含量降至0.33wt％。
对比例2
与实施例1的区别在于：垃圾飞灰和铝灰混合热处理的温度为890℃，其他均与实施例1相同。
水泥净浆3天和28天抗压强度分别为66.5Mpa和94.8Mpa，垃圾飞灰氯盐脱除率为83.9％，含量降至2.01wt％；Na2O和K2O总脱除率为80.9％，含量降至2.18wt％；铝灰中氯盐脱除率为63.1％，含量降至1.81wt％；Na2O和K2O总脱除率为80.5％，含量降至1.09wt％。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。
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