污泥低溫干化在燒結(jié)磚中的應(yīng)用

　　近年來(lái)，我國(guó)大力推動(dòng)城鎮(zhèn)垃圾及其他固體廢棄物減量化、資源化、無(wú)害化處理和綜合利用工程的實(shí)施，推進(jìn)大宗固體廢棄物綜合利用示范基地的建設(shè)，鼓勵(lì)企業(yè)利用建筑廢棄物、城市污泥等固體廢棄物生產(chǎn)新型墻體材料，提高固體廢棄物綜合利用率。結(jié)合上海市的基本情況，如能大力發(fā)展節(jié)能、節(jié)地、利廢的新型墻材產(chǎn)品，充分利用工業(yè)廢渣、污泥等廢棄資源生產(chǎn)新型墻體材料，將有效減少?gòu)U棄物對(duì)土地的占用和對(duì)環(huán)境的污染。

　　污泥是以SiO2和Al2O3為主要成分的黏土質(zhì)材料，可以用作燒結(jié)磚的基本原料，但需通過(guò)合理的原料處理措施及生產(chǎn)工藝流程來(lái)控制燒結(jié)磚產(chǎn)品的質(zhì)量。污泥初始含水率較高，難以滿(mǎn)足燒結(jié)磚制坯生產(chǎn)的要求，本項(xiàng)目通過(guò)干化處理降低污泥的含水率，從而實(shí)現(xiàn)其在燒結(jié)磚中的資源化利用。

　　1、污泥低溫干化工藝

　　本研究利用意大利低溫帶式熱干化設(shè)備SCOLARI的干化系統(tǒng)開(kāi)展試驗(yàn)工作。該設(shè)備工作溫度為130～140℃，輸入干空氣為160℃，以低溫?zé)釟馔ㄟ^(guò)固定在底座的長(zhǎng)方形通道進(jìn)行干燥處理，最終輸出污泥含水率可自行設(shè)定，最低可設(shè)置為10%。

　　1.1 技術(shù)原理

　　從磚窯排出的余熱煙氣，經(jīng)熱交換器后產(chǎn)生140℃左右的干燥空氣進(jìn)入干化設(shè)備。污泥通過(guò)漏斗或傾斜的輸送設(shè)備送到上層輸送帶，通過(guò)下層輸送帶上蒸發(fā)出來(lái)的熱蒸汽加熱，進(jìn)行第一步干燥;然后污泥進(jìn)入下層輸送帶進(jìn)行徹底干燥;最后經(jīng)冷卻后出料。污泥干化至約10%的含水率，干化后的污泥顆?？勺鳛樯a(chǎn)磚瓦的原材料。煙氣從干化設(shè)備吸出后經(jīng)除塵、除臭處理，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)標(biāo)排放，含水氣體除塵后排放。

　　1.2 技術(shù)特點(diǎn)分析

　　污泥低溫干化技術(shù)裝備的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

　　(1)污泥經(jīng)低溫干化，含水率大幅降低，與原狀污泥相比，其體積降為原來(lái)的1/5～1/4，同時(shí)可控的干化時(shí)間和大量熱空氣保障污泥干燥的均勻性，干化后呈顆?；蚍勰睿阌诖u坯生產(chǎn)，顯著降低再利用環(huán)節(jié)的操作難度。

　　(2)通過(guò)低溫?zé)釟獾母稍镞^(guò)程，能維持干化污泥的原有特性，減少有機(jī)質(zhì)的損失，保持干化污泥的熱值，提高磚坯的內(nèi)燃效率，減少磚坯燒制的能源消耗。

　　(3)生產(chǎn)設(shè)備自動(dòng)化程度高，設(shè)備安裝使用簡(jiǎn)單、熱效率高。干化流程實(shí)行可視化監(jiān)控，根據(jù)產(chǎn)品的初期濕度，通過(guò)操作器及自動(dòng)化循環(huán)系統(tǒng)，保證干化污泥的最終含水率基本穩(wěn)定。設(shè)備配備除塵和煙氣凈化系統(tǒng)，清潔環(huán)保。

　　2、污泥燒結(jié)磚的制備

　　污泥燒結(jié)磚的制備是指利用干化污泥、河道淤泥等原材料混合制成磚坯后煅燒成燒結(jié)磚產(chǎn)品。生產(chǎn)工藝流程主要包括將脫水污泥、干化污泥等混合物料粉碎至顆粒直徑2mm以下，調(diào)節(jié)至一定含水率后攪拌成型制坯，經(jīng)隧道窯干燥和焙燒，制成燒結(jié)磚產(chǎn)品。

　　(1)原料輸送、破碎工藝

　　原料的處理對(duì)于制作高強(qiáng)度、高質(zhì)量的多孔磚、空心磚非常重要，因此處理必須嚴(yán)格，以達(dá)到充分均勻、混合、破碎。

　　經(jīng)破碎后的煤渣、建筑垃圾與污泥、河道淤泥一起送入雙軸攪拌機(jī)加水混合攪拌，然后由槽型帶式輸送機(jī)送到陳化庫(kù)上方的皮帶輸送機(jī)(帶刮板)，按要求把混合料堆放在陳化庫(kù)進(jìn)行陳化處理，使原料中的水分有足夠的時(shí)間充分遷移，濕潤(rùn)粉料中的每一個(gè)顆粒，并且進(jìn)一步提高原料的均勻性，從而改善泥料的物理性能，保證成型、干燥和焙燒等工序的技術(shù)要求，提高產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　(2)陳化庫(kù)

　　陳化是將粉磨至所需細(xì)度的料加水浸潤(rùn)，使其進(jìn)一步疏解，促使水分分布均勻。這不僅可以改善原料的成型性能，而且可以改善原料的干燥性能，提高制品的質(zhì)量。陳化處理后的混合料經(jīng)斗式挖掘機(jī)送入箱式給料機(jī)緩沖處理后，均勻給入攪拌槽再適當(dāng)加水?dāng)嚢?，使其含水率達(dá)到成型要求。

　　(3)擠出與切坯

　　經(jīng)過(guò)二次加水?dāng)嚢韬蟮脑纤腿腚p級(jí)真空擠磚機(jī)擠出成型，成型后的泥條經(jīng)表面處理后，以自動(dòng)切條機(jī)、自動(dòng)切坯機(jī)切割成所要求尺寸的磚坯，由運(yùn)坯皮帶機(jī)運(yùn)至碼車(chē)位，用機(jī)器人碼至窯車(chē)。

　　(4)焙燒

　　建立合理的干燥制度，分段控制干燥速度，保持均衡干燥。

　　采用二次碼燒工藝，建立合理的焙燒制度，嚴(yán)格控制窯斷面的溫差，保證產(chǎn)品磚的強(qiáng)度、吸水率、色澤、均勻度和耐久性。

　　采用窯頂排孔放入外燃材料，控制風(fēng)道火勢(shì)和自動(dòng)溫控技術(shù)，綜合利用木屑、谷殼、秸稈等工農(nóng)業(yè)廢棄物，實(shí)現(xiàn)不用原煤焙燒的環(huán)保目標(biāo)。同時(shí)，采用新式的煙氣過(guò)濾處理技術(shù)，解決煙氣的清潔排放問(wèn)題，并進(jìn)行窯爐余熱回收用于熱水供應(yīng)和烘干磚坯的技術(shù)開(kāi)發(fā)。

　　(5)成品

　　燒制好的燒結(jié)磚運(yùn)到卸車(chē)區(qū)，經(jīng)檢驗(yàn)員對(duì)磚的質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)后運(yùn)往成品堆場(chǎng)。

　　污泥生產(chǎn)燒結(jié)磚配合比及主要工藝指標(biāo)見(jiàn)表1。

　　3、污泥燒結(jié)磚的產(chǎn)品性能

　　根據(jù)《燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊》(GB13544―2011)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)強(qiáng)度等級(jí)MU15的污泥燒結(jié)磚進(jìn)行性能檢測(cè)。檢測(cè)結(jié)果為：污泥燒結(jié)磚的長(zhǎng)、寬、高偏差均不超過(guò)2mm，長(zhǎng)、寬、高偏差平均在1mm以?xún)?nèi)，極差在1～2mm之間，外觀質(zhì)量合格。污泥燒結(jié)磚平均抗壓強(qiáng)度為23.5MPa，強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為19.4MPa，達(dá)到MU15強(qiáng)度等級(jí)的要求。污泥燒結(jié)磚表面孔洞上下左右分布均勻，所有孔直徑相同，空心率為31%，高出標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的空心率為25%的要求。

　　上海地區(qū)屬于非嚴(yán)重風(fēng)化區(qū)，該污泥燒結(jié)磚達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)對(duì)非嚴(yán)重風(fēng)化區(qū)內(nèi)黏土磚5h煮沸吸水率、飽和系數(shù)性能的要求，石灰爆裂和泛霜性能均合格。

　　采用《砌墻磚試驗(yàn)方法》(GB/T2542―2012)中的凍融試驗(yàn)方法，測(cè)試污泥燒結(jié)磚的抗凍性能。經(jīng)15次凍融循環(huán)，燒結(jié)磚外觀未發(fā)生凍裂、缺棱掉角和剝落等破壞現(xiàn)象，強(qiáng)度損失率為5.5%，質(zhì)量損失率為0.3%。

　　4、結(jié)論

　　(1)利用低溫干化工藝設(shè)備對(duì)高含水率的污泥進(jìn)行脫水干化，污泥含水率最低可降至10%。

　　(2)利用干化污泥、河道淤泥等原材料制備污泥燒結(jié)磚，工藝流程包括各類(lèi)原料的處理、混合陳化、成型和焙燒。

　　(3)污泥燒結(jié)磚中試產(chǎn)品可達(dá)到MU15強(qiáng)度等級(jí)要求，外觀質(zhì)量、空心率、抗凍等性能指標(biāo)均滿(mǎn)足《燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊》(GB13544―2011)的要求。(來(lái)源：上海市建筑科學(xué)研究院，上海鑫晶山建材開(kāi)發(fā)有限公司)