專利名稱：一種以城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥制備燒結配料的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥的資源循環(huán)利用技術領域，特別是提供
了一種以城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥制備燒結配料的方法、無害化和高附加值處理技術 領域，特別涉及一種利用城市污泥和冶金含鐵塵泥制備燒結配料的方法。
背景技術：
城市污泥是廢水處理過程中的產物，預測表明我國2010年污水排放量將達 4. 40X1010t/a，2020年達到5. 36X1010t/a。污泥量通常占污水量的0. 3-0. 5%，約占污水 處理量的1_2%，如果深度處理，污泥量還將增加0. 5-1倍，相對于國外，我國污水處理仍 處于發(fā)展過程中，處理量相對不足，但隨著民眾環(huán)保意識的增強，政府環(huán)保政策的制定和執(zhí) 行，污水處理量和處理工藝必將日益完善，將產生大量的城市污泥，資料表明我國現(xiàn)有城市 污水處理廠排放干污泥約為3. OXl()St/a，每年還以大約10%的速度增加，對污泥的減量化 和去污染化處理將是我國未來環(huán)保發(fā)展趨勢。 污泥處理的 一種重要途徑為采用石灰混合固化處理法，其具有高效、經濟、運行費 用低的優(yōu)勢，可改善儲存和運輸條件，避免滲濾液泄漏，顯著降低含水率等優(yōu)點，故被廣泛 使用。采用石灰處理后的污泥，主要固相成分為含Ca相(如CaC03、Ca(OH)2和CaO等)、木 質纖維、毛發(fā)和有機質等，其再處理方式多為填埋和焚燒處理，一方面不可避免的對環(huán)境造 成二次污染，另一方面占用土地，其中含有的大量有用組成被白白浪費，如其中的有價含Ca 組分等。如何將城市污泥進行減量化、無害化乃至高附加值利用將是未來發(fā)展的趨勢。
鋼鐵企業(yè)在鋼鐵生產過程中產生了大量的含鐵塵泥，如高爐瓦斯灰、高爐瓦斯泥、 燒結除塵灰、轉爐OG泥、軋鋼鐵鱗等。目前鋼鐵企業(yè)對冶金塵泥的利用方式多采用直接配 入燒結混合料，其存在的缺點是1)塵泥粒度細，在運輸、混合和燒結過程中容易產生二次 污染；2)在燒結過程中，較細且含水量較高的塵泥將惡化燒結層透氣性，影響燒結生產技 術指標，使得燒結礦質量下降，導致產量降低。 由于城市污泥具有一定的黏性，與冶金塵泥進行混合后可有效提高造粒性能，且 組分中含有的大量石灰可作為燒結過程中的石灰熔劑。以污泥和冶金塵泥進行混合造粒， 不僅可以有效利用污泥，實現(xiàn)城市污泥的減量化、無害化和增值化利用，避免對環(huán)境的污 染。 城市污泥再利用方式多為制備陶粒(專利CN1109850， CN101429006， CN101514112)，制磚(專利CN1413939, CN101058501)等，其制備方法一般需要添加粘土、粉 煤灰等其它原料，其制備過程需經過干燥、攪拌、造粒、烘干、培燒等多種復雜工序，且大多 作為建筑、土木施工中利用，附加值相對較低。 中國專利CN1249353提出一種采用垃圾處理物配入燒結制備高爐燒結礦的方法， 該發(fā)明將垃圾如城市垃圾、生活垃圾、產業(yè)廢棄物、一般廢棄物及破碎機廢棄(汽車部件、 家電制品、家電制品部件的破碎物)等固體燃料經過多重處理后的炭化物替代部分焦粉， 上述發(fā)明主要是針對不同垃圾的處理，尤其是只針對垃圾中C元素的利用，可以處理多種垃圾產物，但是由于垃圾成分多樣，相組成不一，其挑選和成分界定較為復雜，對其產品炭 化物的處理工藝較為復雜，利用有價組分較為單一，原料預處理成本較高，并且配入炭化物 的比例較低，僅0. 4-2. 4wt^左右，故難以得到廣泛推廣。 中國專利CN101321879提出一種燒結原料的造粒方法，即采用含鐵粉塵、淤泥直 接或將其與石灰淤泥、粉狀焦炭等的混合物制備造粒粒子回用燒結工序的方法，該發(fā)明可 有效的利用含鐵粉塵或淤泥。但上述造粒需針對造粒原料選擇特定的對象，如需要添加粒 度為2mm以上的粗粒返礦20wt%，以及還需要對造粒粒子進行外層覆蓋造粒工序，即在造 粒粒子中添加粉狀焦炭進行二次覆蓋造粒，工序較為復雜。 經文獻和專利檢索，未發(fā)現(xiàn)以城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥制備燒結配料，以及 以此方式制備的燒結配料在燒結過程中的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種以城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥制備燒結配料的方 法，重點解決了如下幾項關鍵技術問題 (1)解決城市污泥的堆積占地和二次污染問題，并充分利用了污泥中的有價組 分； (2)解決冶金塵泥在燒結過程中二次污染和影響燒結透氣性的問題，提高冶金塵 泥在燒結工藝的利用比例； (3)以城市污泥和冶金塵泥作為燒結配料回用燒結的適應性問題，能夠充分利用 城市污泥和鋼鐵聯(lián)合企業(yè)各個環(huán)節(jié)產生的各類含鐵塵泥。 基于城市污泥在處理后大量堆積、占用土地、污染環(huán)境，且采用堆積或焚燒處理后
污泥中的有價組分也得不到利用，基于污泥處理減量化、無害化和有價組分再利用前提下，
本發(fā)明在不改變燒結工序、設備的基礎上，將城市污泥和鋼鐵冶金塵泥進行混合造粒生產
燒結配料，實現(xiàn)冶金塵泥和城市污泥等固體廢棄物的減量化和高附加值利用。其原理在于
將高含水率的城市污泥與冶金塵泥定量配料、調水后，進行均勻混合，利用配料表面張力形
成的毛細水，根據"滴水成球，霧水長大，無水壓緊"的原則進行造粒。圖l為城市污泥和冶
金塵泥制備燒結配料的工藝流程圖。 本發(fā)明的工藝步驟為按重量百含量城市污泥5-50wt^、鋼鐵冶金塵泥 50-95wt %配置原料，再將原料中加入0. 5-20wt %水，然后進行混合、造粒，生產燒結顆粒 料，作為配料配入燒結工序中使用，配入燒結工序的比例為燒結總原料質量的0. 5_10wt%。
所述的城市污泥為石灰混合固化法處理后的污水廠鈣化污泥，其含水率控制為 0_50wt%。 所述的鋼鐵冶金塵泥種類包括高爐瓦斯灰、高爐瓦斯泥、燒結除塵灰、轉爐OG泥、 軋鋼鐵鱗等所有冶金工藝過程產生的塵泥。原料配比設計可以根據冶金塵泥的原始組分組 成進行一種或者一種以上塵泥的配比加入，如采用單一組分高爐瓦斯灰，或采用高爐瓦斯 灰+高爐瓦斯泥復合組分等。 所述的城市污泥與冶金塵泥的進行混合混合的時間依據物料特性，控制為1-5分鐘。 所述的城市污泥與冶金塵泥的經混合后造粒，制備燒結顆粒料，混合、造粒物料水
4分控制在10wt% _20^%，顆粒料的尺寸控制為< 10mm，落下強度在3次以上，配入燒結工 序的比例為燒結總原料質量的0. 5-10wt%。 燒結顆粒料的主要原料組分與燒結礦具有較好的對應關系，即其主要成分均可作 為原料、燃料和熔劑使用，可有效降低燒結礦成本。 本發(fā)明主要原料中，城市污泥采用石灰混合固化法處理的污泥(依固化時間不同 故具有不同的含水率)，鋼鐵冶金塵泥包括高爐瓦斯灰、高爐瓦斯泥、轉爐0G泥、軋鋼鐵鱗 等，根據固體廢棄物的化學組成進行不同原料的配比，并加入水分進行混合造粒。
本發(fā)明與現(xiàn)有傳統(tǒng)處理方法相比，上述方法具有如下優(yōu)點 (1)本發(fā)明實現(xiàn)了鋼鐵企業(yè)所有含鐵塵泥和城市污泥二者的統(tǒng)一利用，實現(xiàn)資源 高效回收利用，降低煉鐵成本與冶金固廢處理成本； (2)本發(fā)明中設計的原料混合均質化和顆粒化工藝，由于燒結配料成分均勻，顆粒 適度，有利于改善燒結生產的透氣性和燒結礦質量，降低了燒結除塵的負荷，有利于環(huán)境保 護； (3)本發(fā)明中設計的城市污泥添加技術，為固體廢棄物如城市垃圾、城市污泥等的 處理提供了新方法，即將隨經濟發(fā)展而逐年遞增、亟待解決的城市垃圾、固體廢棄物問題引 至成熟型工業(yè)如鋼鐵冶金行業(yè)生產流程中進行處理，實現(xiàn)現(xiàn)代化鋼鐵企業(yè)的綠色冶金和環(huán) 保功能，從而實現(xiàn)資源和能源的循環(huán)利用、固體廢棄物的減量及高附加值利用。充分體現(xiàn)了 鋼鐵工業(yè)"清潔生產"與"循環(huán)經濟"理念，同時取得社會效益、環(huán)保效益和經濟效益。


圖1為本發(fā)明制備燒結配料的工藝流程圖。
具體實施例方式工藝過程可分為以下步驟 (1)測定原料的成分組成和含水量，計算配比加入二種或二種以上的不同原料， 如

料；

料； ⑤以高含水城市污泥和冶金塵泥(二種或更多冶金塵泥的搭配使用，如高爐瓦斯
灰與高爐瓦斯泥共同搭配使用，總含水量基于不同原料的比例而定)為原料； ⑥以低含水城市污泥和冶金塵泥(二種或更多冶金塵泥的搭配使用，如高爐瓦斯
灰與高爐瓦斯泥共同搭配使用，總含水量基于不同原料的比例而定)為原料； (2)將混合料放至混合機中混和均勻； (3)根據配比計算混合料的總含水量，在造粒機中補充適當的水分，進行造粒，根 據原料配比種類和加水量的不同，造粒后球粒的尺寸應< 10mm ;
① 以高含水城市污泥和冶金粉末(含水』
② 以高含水城市污泥和冶金污泥(含水〗
③ 以低含水城市污泥和冶金粉末(含水』
④ 以低含水城市污泥和冶金污泥(含水〗
t較低，如高爐瓦斯灰)為原料；
l:較高，如高爐瓦斯泥、轉爐0G泥)為原
t較低，如高爐瓦斯灰)為原料；
l:較高，如高爐瓦斯泥、轉爐0G泥)為原
(4)球粒作為燒結配料在燒結工序中使用；
實施例1 在要進行燒結配料制備的原料配比(以100%計)內，以城市污泥和瓦斯灰為主要原料，配比原料中高含水污泥(石灰f丐化污泥，含水量40% ;CaO :49. 2% ;Si02 :3. 0% )的添加量為30%，瓦斯灰(含水量2% ;TFe :22. 0% ;C :46. 5% ;Si02 :6. 4% ;CaO :4. 9% )的添加量為70%，將原料在混合機中混合均勻，再經補入占總配比質量9. 6wt^的水分后進行造粒，通過振動篩分裝置篩選出合適尺寸(< 10mm)的造粒粒子，作為燒結配料備用，所造球粒的主要成分為TFe :17. 1%;C:36. l%;Si02 :5. 4%;CaO :9. 9%，對20個粒徑5-10mm的球粒進行0. 5m落下強度和抗壓強度的測定，O. 5m落下強度平均值為5. 8次，抗壓度平均值為19. 1N，具有較好的使用強度。
實施例2 在要進行燒結配料制備的原料配比(以100%計)內，以城市污泥和瓦斯灰為主
要原料，配比原料中干污泥(石灰f丐化污泥，含水量2% ;CaO :49. 2% ;Si02 :3. 0% )的添
加量為24%，瓦斯灰(含水量2% ;TFe :22. 0% ;C :46. 5% ;Si02 :6. 4% ;CaO :4. 9% )的添加量為76%，將原料在混合機中混合均勻，再經補入占總配比質量19. 8wt^的水分后進行造粒，，通過振動篩分裝置篩選出合適尺寸(< 10mm)的造粒粒子，作為燒結配料備用，所造球粒的主要成分為TFe :16. 4% ;C :36. 7% ;Si02 :5. 5% ;CaO :12. 7%，對20個粒徑5-10mm的球粒進行0. 5m落下強度和抗壓強度的測定，O. 5m落下強度平均值為6. 8次，抗壓度平均值為22. 6N，具有較好的使用強度。
實施例3 在要進行燒結配料制備的原料配比(以100%計)內，以城市污泥，瓦斯灰和轉爐OG泥為主要原料，配比原料中城市污泥(石灰f丐化污泥，含水量40% ;CaO :49. 2% ;Si02 :
3. 0% )的添加量為20%，瓦斯灰(含水量2% ;TFe :22. 0% ;C :46. 5% ;Si02 :6. 4% ;CaO :
4. 9%)的添加量為40X，轉爐0G泥(含水量:20%;TFe :41. 5%;C :4. 4%;Si02 :2. 4%;CaO :20. 0% )的添加量為40%，將原料在混合機中混合均勻，再經補入占總配比質量8. Owt^的水分后進行造粒，，通過振動篩分裝置篩選出合適尺寸(< 10mm)的造粒粒子，作為燒結配料備用，所造球粒的主要成分為:TFe :26. 3%;C:23. 6%;Si02 :4眉；CaO:17. 1%，對20個粒徑5-10mm的球粒進行0. 5m落下強度和抗壓強度的測定，0. 5m落下強度平均值為8. 9次，抗壓度平均值為29. 1N，具有較好的使用強度。
權利要求
一種以城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥制備燒結配料的方法，其特征在于，按重量百含量城市污泥5-50wt％、鋼鐵冶金塵泥50-95wt％配置原料，再將原料中加入0.5-20wt％水，然后進行混合、造粒，生產燒結顆粒料，作為配料配入燒結工序中使用，配入燒結工序的比例為燒結總原料質量的0.5-10wt％。
2. 按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的城市污泥為石灰混合固化法處理后 的污水廠鈣化污泥，其含水率控制為0-50wt% 。
3. 按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的鋼鐵冶金塵泥包括高爐瓦斯灰、高爐 瓦斯泥、燒結除塵灰、轉爐OG泥或軋鋼鐵鱗所有冶金工藝過程產生的塵泥。
4. 按權利要求1所述的方法，其特征在于，所述的城市污泥與冶金塵泥的進行混合的 時間控制為1-5分鐘。
5. 按權利要求1所述的方法，其特征在于混合、造粒物料水分控制在 10wt% _20^%，顆粒料的尺寸控制為< 10mm，落下強度在3次以上。
全文摘要
一種以城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥制備燒結配料的方法，屬于城市污泥和鋼鐵冶金含鐵塵泥的資源循環(huán)利用技術領域。按重量百含量城市污泥5-50wt％、鋼鐵冶金塵泥50-95wt％配置原料，再將原料中加入0-20wt％水，然后進行混合、造粒，生產燒結顆粒料，作為配料配入燒結工序中使用，配入燒結工序的比例為燒結總原料質量的0.5-10wt％。優(yōu)點在于，將城市污泥的處理流程轉移到了鋼鐵冶金的成熟燒結工藝流程中，避免了城市污泥在傳統(tǒng)填埋和焚燒過程中造成新的能源消耗和二次污染等問題，使冶金塵泥和城市污泥中的有效元素在鋼鐵生產流程中得以回收利用，一定程度上改善燒結生產工藝條件，提高燒結生產效率。
文檔編號C22B1/16GK101717853SQ20091024191
公開日2010年6月2日 申請日期2009年12月16日 優(yōu)先權日2009年12月16日
發(fā)明者付建華, 余廣煒, 馮向鵬, 孫鵬輝, 岳昌盛, 廖洪強, 張作順, 李冀閩, 王榮, 許曉杰, 趙鵬 申請人:首鋼總公司