[發明專利]一種城市污泥作為鋼鐵工業燒結礦原料的利用方法

有效

• 申請號: 201010502999.1
• 申請日: 2010-09-30
• 公開（公告）號: CN102030450A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 廖洪強;岳昌盛;余廣煒;趙鵬
• 申請（專利權）人: 首鋼總公司
• 主分類號: C02F11/00
• 分類號: C02F11/00;C02F11/14;C22B1/16
• 代理公司: 北京華誼知識產權代理有限公司 11207
• 代理人: 劉月娥

技術領域

本發明屬于城市固廢的無害化處置利用技術領域，特別涉及一種城市污泥作為鋼鐵工業燒結礦原料的利用方法。

背景技術

城市污泥是城市市政污水處理過程中的產物，一部分由污水直接分離產生，另一部分在污水處理過程中產生。“十一五”期間，我國將“節能減排COD”納入約束性指標，城市污水處理發展迅速，城市污泥產生總量快速增加。大量城市污泥需經及時處理，減少污泥堆放量，避免環境污染。近年來，國家對城市的污泥問題愈來愈重視，2009年，住房和城鄉建設部、環境保護部、科學技術部三部門聯合發布了《城鎮污水處理廠污泥處理處置及污染物防治技術政策(試行)》(建城[2009]23號)，提出污泥處理處置的目標是實現污泥的減量化、穩定化和無害化；鼓勵回收和利用污泥中的能源和資源。堅持在安全、環保和經濟的前提下實現污泥的處理處置和綜合利用，達到節能減排和發展循環經濟的目的。

城市污泥具有含水率高，有害污染物含量高，易產生惡臭氣體等特點。不同處理階段污泥具有不同的含水率，其中重力濃縮污泥含水率約98％，機械脫水污泥含水率約80％，污泥中的自由水可以被機械力去除，非自由水很難通過機械方式進一步去除。高含水污泥在運送和填埋過程中較為困難，并且增大了垃圾填埋廠對垃圾滲濾液的處理負荷，一般要求運輸中含水率不大于40％。

在多種降低污泥含水率的方式中，石灰干化處理技術具有高效、經濟、運行費用低的優勢，可避免滲濾液泄漏，顯著降低含水率等優點，被廣泛使用。其工作原理是：將生石灰加入污泥后，一方面與水反應生成消石灰消耗水，另一方面反應放熱促使水分蒸發，顯著降低污泥含水率。另外，生石灰的加入還能有效殺死污泥中的致病微生物，降低對環境的二次污染。

對于城市污泥的處置、利用方面，鼓勵回收和利用污泥中的能源、資源是未來污泥處理發展趨勢的一項重要內容，相對來說，在所有污泥處置技術中，高溫處置以及“資源化”利用技術是目前污泥減量化、無害化處置的合適方式。目前，采用高溫處置利用污泥的專利技術較多，如以污泥為原料燒制陶粒、制污泥磚、建筑材料和生態水泥等，但存在的缺點是處置時間長，易產生二次污染，并且處置費用較高，并且污泥的引入對原始材料的性能提高沒有幫助。而經過石灰干化處置后的城市污泥，其含水量和有機質含量大大降低，并且其中還含有大量的CaO組分，以及一些殘余的可燃燒的有機質和纖維素，CaO組分可以作為燒結原料中的熔劑，殘余有機質和一些纖維素可以在燒結過程中充當原料。由于污泥中的CaO組分和少量可燃物質混合均勻，相當于熔劑和燃料之間的均勻充分混合，將干化污泥在燒結原料中利用，不僅可以快速處置城市污水處置過程中產生的大量污泥，實現污泥的減量化和無害化，有效回用石灰鈣化污泥中的資源和能源，而且配入干化污泥后由于熔劑和燃料的均衡結合，可以顯著提高燒結礦的燒結性能，因此具有良好的發展前景。

我國鐵礦資源的特點是貧礦和復合礦居多，因此我國燒結工業含鐵原料以細精礦為主，但細精礦燒結的缺點是：細精礦燒結料層的透氣性差，造成燒結礦質量較差，產量偏低，燒結能耗偏高。近年來，隨著鋼鐵工業的發展，高爐對燒結礦的品位要求越來越高，我國許多燒結廠高堿度燒結礦已達到或接近60％的高鐵品位，并且其SiO₂含量已經降到4％左右，但這種高堿度高鐵低硅燒結礦的強度有待于進一步提高，其燒結燃耗也需要進一步降低。因此，如何處理高品位細磨精礦的燒結問題，尤其是如何改善燒結料層的透氣性，就成為現階段燒結工藝急待解決的問題，研究認為，改善燒結料層透氣性的最好辦法是采用小球燒結法技術。小球燒結法即精料燒結法，一般將細磨鐵精礦的混合料加入一定量的消石灰(或生石灰粉末)作粘結劑，然后在圓盤或圓筒造球機內混合加水造成粒度均勻，直徑約為3毫米以上的小球料，再與粗粒返礦、粗焦粉等混合，進行負壓點火抽風燒結。小球燒結法對原料的適應性強，可有效解決高品位精礦制粒難的問題，因此可提高燒結成品礦的鐵品位，加之采用小球燒結法制得的小球粒度均勻、強度好、燃耗低，從而使得燒結料層氣流阻力減少，故可顯著改善燒結料層透氣性，有利于厚料層、高氧位和低溫燒結操作制度的實施。小球燒結法之所以能有效地改善細磨鐵精礦的燒結性能，是由于其改善了料層內的氣流分布，負壓抽風時單位時間通過單位截面料層的氣流量增大，使得水蒸汽分壓降低，相應露點降低，從而減少料層下部冷凝水量，可有效防止料層下部形成過濕層。考慮到小球燒結中需配入細石灰粉末，而石灰鈣化污泥具有粒度細、CaO含量高的特性，因此污泥配入燒結礦時除采用常規方式配入外，還可以作為小球燒結原料配入使用。