一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法。所述方法利用干法水泥生产设备篦冷机冷却熟料时产生冷却热风和回转窑的高温窑尾废气通入烘干机达到烘干湿污泥的目的，烘干尾气经除尘后从烟囱排放；烘干到一定含水率的污泥送入水泥回转窑中和水泥生料混烧，在高温混烧过程中，含砷污泥中的砷与水泥原料CaO形成砷酸钙，达到固化稳定化砷的目的，从而对含砷污泥进行安全且合理的处置。本发明可以充分利用水泥生产中产生的热量来对湿污泥进行干化，减少能量的消耗，提高效益。
【专利说明】—种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于资源综合利用与环境保护【技术领域】，具体涉及一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法。
【背景技术】
[0002]随着经济社会的发展，含重金属废弃物的产生来源也变得复杂而广泛，如化学品制作、化工原料的生产等行业。危险废弃物一般要使用专业焚化炉来处理，但是危险废物的集中焚烧会产生焚烧灰渣和粉尘，这些灰渣和粉尘通常含有镉、锰、铅与铬等重金属物质，而成为二次危险废弃物。需要送入填埋场进行填埋处理，安全填埋最关键的需要防止填埋后的危险物渗滤液渗入地下，尤其是危险废物填埋过程中产生的废水含砷，易对地表水、地下水和土壤造成污染。一旦污染地下水，后果非常的严重；并且填埋场地必须要进行严格的风险评价。近年来，水泥回转窑混烧危险废物生产生态水泥技术，因其具有二次污染少、无害化处理较彻底和经济效益好等特点而逐渐受到广泛关注。
[0003]砷(As)是一种有毒致癌物质，具有“三致”作用。因此，研究砷污染治理的环境学意义非常重大。
[0004]固体废物水泥窑共处置指的是在水泥的生产过程中使用废物，通过废物来替代一次燃料和原料，从废物中再生能量和材料。固体废物水泥窑共处置为水泥工业和废物的管理提供了更好的选择方式。对水泥工业而言，可节省燃料和原料，有助于进行经济有效的生产；对废物管理而言，这种废物回收利用方式，无须建立专门的废物焚化炉或废物填埋场地，节省了土地资源与资金的投入。这种废物处置方式从生态、社会和节约的角度对废物管理进行了优化，是废物处置方式的理想选择。
[0005]根据水泥工业的生产工艺和设备的要求，利用水泥窑处置废物有以下特点:
[0006](I)焚烧温度高。水泥窑内物料温度一般高于1450°C，气体温度则高于1750°C，甚至可达更高温度。在此高温下，废物中有机物将彻底的分解，去除率一般在99.99%以上。
[0007](2)停留时间长。废物在水泥窖高温状态下长时间的停留，有利于废物的彻底燃烧和分解。
[0008](3)良好的湍流。水泥窖内高温气体与物料流动方向相反，湍流强烈，有利于气固相得混合、传热、热质、分解、化合、扩散。
[0009](4)碱性的环境氛围。水泥窖内的碱性物质可以中和废物中的酸性物质为稳定的盐类(如可中和强酸性的HCl类烟气)，非常适合处理各种有机废物，特别是稳定性强的含HCl有机物，有效抑制酸性物质的排放，便于尾气的净化。
[0010](5)没有废渣排出。在水泥生产的工艺过程中，只有生料和经过煅烧工艺所产生的孰熟料，没有一般焚烧炉焚烧产生炉渣的问题。
[0011](6)固化重金属离子。利用水泥工业回转窖窑煅烧工艺处理危险废物，可以将废物成分中的绝大部分重金属离子固化在熟料中，最终进入水泥成品中，避免了再度扩散。
[0012](7)减少社会总体废气排放量。由于可燃性废物对矿物质燃料的替代，减少了水泥工业对矿物质燃料(煤、气、重油等)的需要量。总体而言，比单独的水泥生产和焚烧废物产生的废气(C02、S02、C1等)排放量大为减少。
[0013](8)焚烧处置点多，适应性强。
[0014](9)废气处理效果好。水泥工业烧成系统和废气处理系统,使燃烧之后的废气经过较长的路径和良好的冷却和收尘设备，有着较高的吸附、沉降和收尘作用，收集的粉尘经过输送系统返回原料制备系统可以重新利用。
[0015](10)建设投资较小，运行成本较低。利用水泥回转窑窖窖处置废物，虽然需要在工艺设备和给料设施方面进行必要地改造，并需要新建废物贮存和预处理设施，但与新建专用焚烧厂比较，还是大大节省了投资。在运行成本上，尽管由于设备的折旧、电力和原材料的消耗，人工费用等使得费用增加，但是燃烧可燃性废物要可以节省燃料，降低燃料成本，燃料替代比例越高，经济效益越明显。
【发明内容】
[0016]为解决现有技术的缺点和不足之处，本发明的目的在于提供一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法。
[0017]为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案:
[0018]一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，包括以下步骤:
[0019]从篦冷机和回转窑窑尾抽取气体，经过除尘器处理后，将气体送入烘干机中烘干含砷污泥；
[0020]将含砷污泥放入污泥储存库中，将污泥储存库中的含砷污泥均匀的送入烘干机烘干，粗控制烘干后的干污泥含水率为25-35% (重量)，得到含水率为25-35% (重量)的干污泥并将其送入干污泥储存库；
[0021]按照生产I吨水泥熟料掺加0.025-0.035吨含水率为25_35% (重量)的干污泥的比例，将干污泥储存库中的含水率为25-35% (重量)的干污泥在分解窑或回转窑窑尾均匀的送入回转窑中，与水泥生料一起在1450°C下焚烧反应，生成水泥熟料。
[0022]上述焚烧反应中干污泥为水泥烧成提供一定的热量，焚烧反应后砷元素被固结在熟料晶格中。
[0023]优选的，从篦冷机抽取的气体温度为250-450°C。
[0024]优选的，从窑尾抽取的气体温度为280-350°C。
[0025]优选的，所述含砷污泥含水量为80% (重量)；将含砷污泥放入污泥储存库后，按照生产I吨水泥熟料掺烧0.07-0.13吨含水量为80% (重量)的含砷污泥的比例，将含砷污泥均匀的送入烘干机烘干。
[0026]优选的，所述烘干机排放的气体经收尘器后从烟?排放入大气中。
[0027]优选的，所述水泥生料经预热器预热后再进入回转窑与含水率为25-35% (重量)的干污泥一起焚烧反应。
[0028]优选的，还加入煤粉与含水率为25-35% (重量)的干污泥和水泥生料一起焚烧反应。
[0029]本发明利用干法水泥生产设备篦冷机冷却熟料时产生冷却热风和回转窑的高温窑尾废气通入烘干机达到烘干湿污泥的目的，烘干尾气经除尘后从烟囱排放；烘干到一定含水率的污泥送入水泥回转窑中和水泥生料混烧，在高温混烧过程中，含砷污泥中的砷与水泥原料CaO形成砷酸钙，达到固化稳定化砷的目的，从而对含砷污泥进行安全且合理的处置。
[0030]与现有技术相比，本发明具有以下优点及有益效果:
[0031]本发明利用熟料冷却后的热空气和高温窑尾废气来干化污泥，之后按一定比例与水泥原料一起反应生成水泥熟料，且不影响水泥产品的质量。
[0032]新型干法水泥生产中以篦冷机来冷却熟料，是以自然空气作为冷却气体进入；冷却后的气体温度在(350±100)°C，同时窑尾收集的气体温度也在280-350°C，本发明可以充分利用水泥生产中产生的热量来对湿污泥进行干化，减少能量的消耗，提高效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0033]图1为本发明一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0034]下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0035]本发明提供了一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，包括以下步骤:
[0036]从篦冷机和回转窑窑尾抽取气体，经过除尘器处理后，将气体送入烘干机中烘干含砷污泥；
[0037]将含砷污泥放入污泥储存库中，将污泥储存库中的含砷污泥均匀的送入烘干机烘干，粗控制烘干后的干污泥含水率为25-35% (重量)，得到含水率为25-35% (重量)的干污泥并将其送入干污泥储存库；
[0038]按照生产I吨水泥熟料掺加0.025-0.035吨含水率为25_35% (重量)的干污泥的比例，将干污泥储存库中的含水率为25-35% (重量)的干污泥在分解窑或回转窑窑尾均匀的送入回转窑中，与水泥生料一起在1450°C下焚烧反应，生成水泥熟料。
[0039]上述焚烧反应中干污泥为水泥烧成提供一定的热量，焚烧反应后砷元素被固结在熟料晶格中。
[0040]统计数据表明，污泥烘干中，随着含水率的降低，污泥的热干燥特性也越来越好，性状得到改善，但是，当污泥含水率过低时，污泥的可燃成分损失，且污泥中有害物质的逸出和生成二噁英类剧毒物质与运行温度都密切相关。且污泥含水率越低，耗能越大，综合各方面考虑，本发明控制烘干后的污泥含水率在30±5%。出烘干机的气体，经除尘器等净化后，经烟囱排入空气中。
[0041]优选的，从篦冷机抽取的气体温度为250-450°C。
[0042]优选的，从窑尾抽取的气体温度为280-350°C。
[0043]优选的，所述含砷污泥含水量为80% (重量)；将含砷污泥放入污泥储存库后，按照生产I吨水泥熟料掺烧0.07-0.13吨含水量为80% (重量)的含砷污泥的比例，将含砷污泥均匀的送入烘干机烘干。
[0044]优选的，所述烘干机排放的气体经收尘器后从烟?排放入大气中。
[0045]优选的，所述水泥生料经预热器预热后再进入回转窑与含水率为25-35% (重量)的干污泥一起焚烧反应。
[0046]优选的，还加入煤粉与含水率为25-35% (重量)的干污泥和水泥生料一起焚烧反应。
[0047]污泥入料口分解窑或者回转窑窑尾的温度均在900°C以上，这里的水泥生料会反应分解出大量的氧化钙，在高温下含砷物质中的砷可与CaO等固砷剂反应，生成耐高温、不挥发的稳定化合物，经扩展X射线吸收精细结构谱研究表明，反应生成的是砷酸钙EXAFS。砷酸钙在高温下非常稳定，且不易分解。当干污泥加入时，其中的可燃物质迅速燃烧为水泥烧成提供热量，生产的酸性气体被碱性物质中和吸收，随窑尾废气再次进入干化机中烘干湿污泥；污泥焚烧后的灰渣和水泥生料一起进入回转窑中，并在1450°C的温度下反应烧结形成水泥熟料。污泥中二噁英等有害成分在高温下都被分解，砷被包裹在水泥熟料的晶格中。污泥燃烧提供了水泥窑一定的热量，这样在污泥处置过程中既减少了能量输入，又处理了污泥。
[0048]实施例1
[0049]一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，如图1所示，包括以下步骤:
[0050]从篦冷机和回转窑窑尾抽取气体，经过除尘器处理后，将气体送入烘干机中烘干含砷污泥；
[0051 ] 将从污水处理厂运来的含砷污泥放入污泥储存库中，按照生产I吨水泥熟料掺烧
0.07-0.13吨含水量为80% (重量)含砷污泥的比例，将含砷污泥均匀的送入烘干机烘干，粗控制烘干后的干污泥含水率为25-35% (重量)；烘干机排放的气体经收尘器收尘、净化后从烟?排放入大气中，得到的含水率为25-35% (重量)的干污泥进入干污泥储存库；
[0052]按照生产I吨熟料掺加0.025-0.035吨含水率为25_35% (重量)的干污泥的比例，将含水率为25-35% (重量)的干污泥在分解窑或回转窑窑尾均匀的送入回转窑中，与煤粉、经预热器预热后的水泥生料一起在1450°C下焚烧反应，干污泥为水泥烧成提供一定的热量，污泥在回转窑中与生料反应，砷元素被固结在熟料晶格中，生成水泥熟料。
[0053]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，其特征在于，包括以下步骤: 从篦冷机和回转窑窑尾抽取气体，经过除尘器处理后，将气体送入烘干机中烘干含砷污泥； 将含砷污泥放入污泥储存库中，将污泥储存库中的含砷污泥均匀的送入烘干机烘干，粗控制烘干后的干污泥含水率为25-35% (重量)，得到含水率为25-35% (重量)的干污泥并将其送入干污泥储存库； 按照生产I吨水泥熟料掺加0.025-0.035吨含水率为25-35% (重量)的干污泥的比例，将干污泥储存库中的含水率为25-35% (重量)的干污泥在分解窑或回转窑窑尾均匀的送入回转窑中，与水泥生料一起在1450°C下焚烧反应，生成水泥熟料。
2.根据权利要求1所述的利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，其特征在于，从篦冷机抽取的气体温度为250-450°C。
3.根据权利要求1所述的利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，其特征在于，从窑尾抽取的气体温度为280-350°C。
4.根据权利要求1所述的利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，其特征在于，所述含砷污泥含水量为80% (重量)；将含砷污泥放入污泥储存库后，按照生产I吨水泥熟料掺烧0.07-0.13吨含水量为80% (重量)的含砷污泥的比例，将含水量为80% (重量)的含砷污泥均匀的送入烘干机烘干。
5.根据权利要求1所述的利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，其特征在于，所述烘干机排放的气体经收尘器后从烟?排放入大气中。
6.根据权利要求1所述的利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，其特征在于，所述水泥生料经预热器预热后再进入回转窑与含水率为25-35% (重量)的干污泥一起焚烧反应。
7.根据权利要求1所述的利用水泥回转窑处理含砷污泥的方法，其特征在于，还加入煤粉与含水率为25-35% (重量)的干污泥和水泥生料一起焚烧反应。
【文档编号】C04B7/38GK104230190SQ201410478496
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年9月18日 优先权日:2014年9月18日
【发明者】虢清伟, 杨博豪, 许振成, 卓琼芳, 易皓 申请人:环境保护部华南环境科学研究所