在水泥生產(chǎn)中協(xié)同處理重金屬污泥的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種污泥處理方法，尤其涉及一種含有重金屬的污泥處理方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 重金屬?gòu)U水來(lái)源廣、種類多，其處理工藝主要可歸納為化學(xué)法、物理法、物化法和 生化法。以石灰乳為主要藥劑的化學(xué)中和沉淀法，因其工藝路線成熟，廢水處理成本低，維 護(hù)管理方便，且自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用，但是由此產(chǎn)生的超量重金 屬污泥卻一直都是企業(yè)環(huán)境治理的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
[0003] 以不銹鋼冷軋酸洗廢水為例，經(jīng)兩級(jí)化學(xué)還原、石灰中和、污泥濃縮、板框壓濾后 的冷軋泥餅含水率為50~70%，F(xiàn)e、Cr、Ni、Zn等金屬氧化物總含量為15~40%，硫酸鈣、氟 化鈣和氯化鈣的總含量在10~30%左右，其他水溶性鹽類及雜質(zhì)的含量在5%左右。重金 屬污泥顆粒較細(xì)、成分復(fù)雜、浸出毒性高、污染物含量波動(dòng)大，其被歸為危險(xiǎn)廢物(具體可以 參見(jiàn)國(guó)家危險(xiǎn)廢物名錄HW17和HW21)。如果對(duì)于重金屬污泥處理不慎，就會(huì)引起有害金屬 對(duì)土壤和水源的二次污染。
[0004] 為了減輕或消除重金屬污泥的危害，回收利用其中的有價(jià)資源，避免再利用過(guò)程 中的二次污染，在現(xiàn)有技術(shù)領(lǐng)域也有利用電鍍污泥、含鉻污泥的處理和利用經(jīng)驗(yàn)來(lái)對(duì)含重 金屬的污泥進(jìn)行固化/穩(wěn)定化處理。例如，公布號(hào)為CN102514079A，公布日為2012年6月 27日，名稱為"一種實(shí)現(xiàn)電鍍污泥穩(wěn)定化、固定化的處理方法"的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種 電鍍污泥的處理方法。該方法的步驟為：（l)l〇5°C溫度條件下，電鍍污泥經(jīng)脫水烘干后，研 磨粉碎并過(guò)篩備用；（2) 25~50°C溫度范圍內(nèi)，將上述電鍍污泥、穩(wěn)定劑、固化劑按一定重 量百分比混合，并加入一定比例的水，攪拌機(jī)中強(qiáng)力攪拌；（3)對(duì)上述混合物進(jìn)行制模、固 化成砌塊；(4)砌塊養(yǎng)護(hù)、風(fēng)干。
[0005] 另外，公布號(hào)為CN102583920A，公布日為2012年7月18日，名稱為"不銹鋼下腳泥 中溫還原無(wú)害化處置方法"的中國(guó)專利文獻(xiàn)涉及了一種化工污染物的處理方法。該處理方 法的步驟為：先將不銹鋼下腳泥自然晾曬，使其水份的質(zhì)量含量降至35%~45% ;然后再對(duì) 上述下腳泥進(jìn)行烘干，使不銹鋼下腳泥的水份質(zhì)量含量降至5%~10% ;再經(jīng)烘干的不銹鋼 下腳泥中加入添加劑、還原劑，并混合均勻；最后將混合均勻后的不銹鋼下腳泥在600°C~ 700°C 下處理 2. 0 ~2. 5hr。
[0006] 然而，現(xiàn)有技術(shù)中所采用的污泥處理方法(包括上述專利文獻(xiàn)所公開(kāi)的處理方法） 在一定程度上存在著摻量小、適用性差、重金屬回收率低、工藝流程復(fù)雜、設(shè)備投入或運(yùn)行 費(fèi)用高、過(guò)程能耗高或易引起二次污染等問(wèn)題。因此，對(duì)于量大面廣、危害性和資源性共存 的重金屬污泥，目前尚無(wú)妥善安全又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的規(guī)?；幚矸椒?，從而導(dǎo)致污泥中的多種 金屬元素(例如鉻、鎳、鐵和鋅等）以及非金屬成分(諸如氟化鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氯化鈣等） 的浪費(fèi)流失，由此會(huì)引起極大的資源浪費(fèi)和嚴(yán)重的環(huán)境污染。
[0007] 另一方面，當(dāng)前有很多水泥生產(chǎn)企業(yè)利用干法水泥回轉(zhuǎn)窯綜合處理生活污泥。例 如，公開(kāi)號(hào)為CN1861532A，公開(kāi)日為2006年11月15日，名稱為"利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市 污泥的方法和裝置"的中國(guó)專利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理污泥的方法。該方法 利用水泥回轉(zhuǎn)窯，將一種含氫氧化鈣的污泥渣煅燒成為氧化鈣制品，并重復(fù)利用于含水率 為70%-85%城市污泥脫水干化增鈣的預(yù)處理。但是該方法需要在水泥生產(chǎn)工藝上增加了一 個(gè)高溫鍛燒制備活性氧化鈣的步驟，并且在煅燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的不能被有效利用的尾 氣余熱。此外，由于城市污泥的含水量較高，所以需要將污泥脫水至較低的含水量，這樣的 脫水風(fēng)干處理又會(huì)產(chǎn)生大量的設(shè)備能耗。因此，上述專利文獻(xiàn)所公開(kāi)的污泥處理方法存在 著工藝復(fù)雜，投入增加且能耗高等缺點(diǎn)。
[0008] 綜上所述，企業(yè)期望能夠解決現(xiàn)有重金屬污泥處理所存在的摻量小、適用性差、工 藝流程復(fù)雜、設(shè)備投入或運(yùn)行費(fèi)用高、生產(chǎn)過(guò)程能耗高或容易引起二次污染等問(wèn)題，有效地 實(shí)現(xiàn)重金屬污泥的無(wú)害化處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的在于提供一種在水泥生產(chǎn)中協(xié)同處理重金屬污泥的方法，其能夠同 時(shí)實(shí)現(xiàn)污泥的無(wú)害化處理和水泥熟料及其產(chǎn)品的生產(chǎn)，這樣既徹底消化了成分復(fù)雜且難以 再利用的重金屬污泥，又不影響水泥產(chǎn)品的質(zhì)量性能。
[0010] 為了達(dá)到上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了一種在水泥生產(chǎn)中協(xié)同處理重金屬污泥 的方法，其包括步驟有：
[0011] (1)對(duì)重金屬污泥進(jìn)行干化預(yù)處理，使其含水率降至40wt%以下；
[0012] (2)將經(jīng)過(guò)干化預(yù)處理的重金屬污泥以占水泥原料Ι-lOwt%的配比與水泥原料混 合，制得水泥生料；
[0013] (3)水泥生料均化后，將其燒制為水泥熟料。
[0014] 針對(duì)現(xiàn)有重金屬污泥處理方法所存在的問(wèn)題，本發(fā)明所述的在水泥生產(chǎn)中協(xié)同處 理重金屬污泥的方法利用了水泥生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)有的干法水泥熟料生產(chǎn)線，在結(jié)合污泥成分和 水泥工業(yè)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，在生產(chǎn)水泥熟料的同時(shí)能夠一并處理重金屬污泥。
[0015] 目前，水泥生產(chǎn)企業(yè)通常以生活污泥為處理對(duì)象，將其加入至水泥原料中。但是由 于生活污泥中的有機(jī)物含量高且水含量大。在對(duì)污泥預(yù)干化和窯爐煅燒的過(guò)程中，會(huì)因有 機(jī)物的分解和焚化而產(chǎn)生大量的惡臭，因此，往往還需要增設(shè)煙氣脫臭裝置，從而會(huì)為整個(gè) 系統(tǒng)帶來(lái)龐大的附屬設(shè)備，并造成昂貴的系統(tǒng)運(yùn)行成本。
[0016] 相較于生活污泥，重金屬污泥主要以氧化鐵、氧化鈣、硫酸鈣、氟化鈣等無(wú)機(jī)成分 為主，在高溫煅燒過(guò)程中所產(chǎn)生的氣體基本上對(duì)環(huán)境不產(chǎn)生負(fù)面影響。進(jìn)一步地，重金屬污 泥中含有一定量的鉻、鎳、鐵、鋅等重金屬兀素和氟化物，并且重金屬污泥中的CaO、Fe2O3含 量也較高。由于水泥原料中的化學(xué)組分也包括CaO和Fe2O3，因而，重金屬污泥中的鈣、鐵等 元素可以作為水泥生料的重要組分，被添加至水泥配料中參與熟料礦物的合成。另外，污泥 中的某些重金屬有害物質(zhì)(例如，鉻，鎳金屬及氟元素）能夠固溶于熟料礦物結(jié)構(gòu)和高溫液 相中（例如，在水泥生料的硅酸鹽晶格組織中可以實(shí)現(xiàn)有害物質(zhì)的穩(wěn)定固化)，這樣重金屬 有害物質(zhì)可以被水泥生料吸附并最終固化于水泥熟料中，從而避免污泥中有害元素的二次 污染。
[0017] 在本發(fā)明所述的在水泥生產(chǎn)中協(xié)同處理重金屬污泥的方法中，對(duì)重金屬污泥干化 預(yù)處理后，使其含水率降至< 40wt%，一方面保證了重金屬污泥與水泥原料混合后整體物料 的流動(dòng)性，另一方面降低了重金屬污泥深度干化的能耗。
[0018] 通常，重金屬污泥在無(wú)需附加設(shè)備干化處理的情況下，經(jīng)過(guò)20-40天的自然干化 就可以使得其自身的含水率下降至40wt%以下。
[0019] 此外，由于1)重金屬污泥通過(guò)化學(xué)沉淀而得到，其污泥顆粒十分細(xì)?。?)污泥中 未反應(yīng)完全的石灰等含鈣物質(zhì)含量較高、反應(yīng)活性較強(qiáng)；3)污泥中的鐵和氟等元素具有礦 化作用，因此，向水泥生料中添加重金屬污泥能夠顯著地改善水泥生料的易燒性，有利于水 泥熟料的燒成。這樣，在不改變現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線的工藝和裝備情況下，水泥熟料的鍛燒溫度 則可以降低至1400°C以下。因此，添加重金屬污泥后，可節(jié)省燒成熱耗，使得窯爐系統(tǒng)熱工 狀態(tài)穩(wěn)定，鍛燒操作更易控制。
[0020] 由于在干法水泥熟料生產(chǎn)線上的水泥熟料都是由均化后的生料經(jīng)過(guò)高溫窯爐鍛 燒而成，熟料燒成的時(shí)間較長(zhǎng)，溫度一般在1400°c左右，并且煅燒窯爐還具有熱容量大、工 況穩(wěn)定、氣氛呈高溫堿性等特點(diǎn)，這樣能夠?yàn)橛行幚碇亟饘傥勰嗵峁┖线m的環(huán)境。
[0021 ] 進(jìn)一步地，本發(fā)明所述的在水泥生產(chǎn)中協(xié)同處理重金屬污泥的方法中對(duì)水泥生料 進(jìn)行干燥。
[0022] 將水泥生料進(jìn)行干燥后燒制是為了減少煅燒過(guò)程中水泥熟料的燒成熱耗。
[0023] 更進(jìn)一步地，在上述的在水泥生產(chǎn)中協(xié)同處理重金屬污泥的方法中采用將水泥生 料燒制為水泥熟料所產(chǎn)生的廢氣對(duì)水泥生料進(jìn)行干燥。
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