一种利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法技术

本发明专利技术涉及水泥技术领域，具体涉及一种利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法。所述水泥熟料的原料包括80～85wt％的石灰石，3.5～4.5wt％的高硅黏土，7.5～8.5wt％的低硅黏土，以及3～6wt％的铁质校正料。其中，铁质校正料由60wt％的污泥焚烧灰渣与40wt％的氧化铁粉复配得到。所述污泥焚烧灰渣由污泥焚烧烟气净化过程中的静电除尘和旋风除尘系统收集而来。本发明专利技术利用城市污水处置产生的污泥焚烧灰渣作为铁质校正料制备水泥熟料，一方面以较低的煅烧温度制备出了满足国家标准要求的性能优良的水泥熟料，节约能源，有助于“双碳”目标的实现；另一方面为利用水泥窑协同处理城市废水污泥焚烧灰渣，促进城市污泥减量化和污泥焚烧灰渣资源化利用提供了技术支持。和污泥焚烧灰渣资源化利用提供了技术支持。和污泥焚烧灰渣资源化利用提供了技术支持。

【技术实现步骤摘要】
一种利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法


[0001]本专利技术属于水泥


技术介绍

[0002]公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
[0003]近年来，我国污水治理行业的蓬勃发展，截至2020年1月，我国共有污水处理厂2471座，污水处理量高达525.8亿立方米/年；与此同时，污水处理厂的污泥产量也逐年增加，从2010年的5427万吨增长至2017年的7436万吨；目前干污泥产生量已达1102.7万吨/年。其中，仅上海就有污水处理厂42座，年污水处理量达20.9亿立方米，年干污泥产量达43.9万吨。据预测，2023年的污泥处理市场规模将达到867亿元。但由于我国长期以来“重水轻泥”，污泥处理问题一直未能得到有效解决。到2025年，城市污泥无害化处置率需达到90％以上。因此，开发实施新型、环保的污泥处置技术成为当下的迫切需求。
[0004]研究表明，直接干化焚烧有望成为世界各国和地区的城市处理污泥的最佳解决方案之一。通过推进污泥干化焚烧设施建设，妥善处理处置污泥。污泥焚烧灰渣则是一种在污泥干化焚烧烟气净化过程静电除尘和旋风除尘系统收集下来的灰渣，伴随着污泥干化焚烧处理技术的推广，大量污泥焚烧灰渣也将面临处置难题。
[0005]将固体废弃物作为替代原料用于水泥熟料的生产是一种有效的固废资源化利用方式。在水泥熟料生产的过程中，可以通过固化反应将固体废弃物所含的重金属固定在晶格当中，达到无害化、资源化处置。将固体废物作为水泥熟料替代原料的理论基础是这类固体废物中含有一定量的CaO、SiO2、Al2O3和Fe2O3等无机组分,从而可部分替代传统原料。研究表明，污泥焚烧灰渣的主要化学组成为：SiO2、Al2O3、P2O5、Fe2O3和CaO,因此可以作为铁质校正料掺入水泥当中。对污泥焚烧灰渣进行资源化利用，将解决污泥干化焚烧的部分后顾之忧，从而进一步促进城市污泥减量化和无害化处置。

技术实现思路

[0006]本专利技术要解决的问题是提供一种利用污泥焚烧灰渣作为铁质校正料的硅酸盐水泥熟料及其制备方法，所得硅酸盐水泥熟料强度高，为污泥焚烧灰渣在水泥中的资源化利用提供了技术支持。
[0007]为此，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，原材料组分包括石灰石、高硅粘土、低硅粘土和替代性固废铁质校正料；
[0009]所述石灰石、高硅粘土、低硅粘土和替代性固废铁质校正料各占四者总质量的质量分数为：
[0010][0011]所述替代性固废铁质校正料的组分包括污泥焚烧灰渣和氧化铁；所述污泥焚烧灰渣和氧化铁占二者总质量的质量分数为：
[0012]污泥焚烧灰渣
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60％；
[0013]氧化铁
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40％；
[0014]包括如下步骤：
[0015](1)将原料石灰石、高硅粘土、低硅粘土、污泥焚烧灰渣、氧化铁按比例混合均匀，获得水泥生料；
[0016](2)向水泥生料中加水，压制成饼状；
[0017](3)将步骤(2)得到的水泥生料饼煅烧，完成后在空气中急冷至室温，粉磨，即得到所述水泥熟料。
[0018]所述的利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述石灰石中CaO含量>40％，所述高硅粘土中SiO2含量>70％，所述低硅粘土中 SiO2含量>50％。
[0019]所述的利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述污泥焚烧灰渣是城市污水处理厂在污泥焚烧烟气净化过程静电除尘和旋风除尘系统收集下来的灰渣，颗粒粒径小于50μm。
[0020]所述的利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述氧化铁，其Fe2O3含量>99％。
[0021]所述的利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：该硅酸盐水泥熟料在添加质量百分比2～10％的二水石膏磨细后，比表面积为 350m2/kg～450m2/kg。
[0022]所述的利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，各原料混合后过200目筛，制得水泥生料。
[0023]所述的利用污泥焚烧灰渣烧制的硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，所加水的质量占粉料质量的10～20％。
[0024]所述的利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述生料饼的煅烧温度为1400～1500℃，煅烧时间为30～60min。
[0025]由于采用上述技术方案，本专利技术具有以下有益效果和优点：
[0026]水泥生产中，当石灰质原料和粘土质原料配合所得生料成分不符合配料方案要求时，必须根据所缺少的组分，掺加相应的校正原料。氧化铁含量不够时，应掺加氧化铁含量大于40％的铁质校正料。传统硅酸盐水泥所用的常用铁质校正料为铁矿粉，是由铁矿石经过选矿、破碎、分选、磨碎等加工处理而成的铁矿粉。本专利技术旨在有效利用污泥焚烧灰渣作为替代性固废铁质校正料，用于硅酸盐水泥熟料的烧成，制备出一种符合国家标准要求的硅酸盐水泥熟料，可在一定程度上降低水泥生产成本，市场前景广阔。同时，拓宽了污泥焚烧灰渣的资源化利用途径，将其作为铁质校正料用于水泥熟料的生产，实现无害化处理；加
之，本专利技术在较低的温度下制备出较高强度的水泥熟料，且制备工艺较为简单，极大程度节约了资源能耗，减少碳排放，有利于助力“双碳”目标的实现。
附图说明：
[0027]图1为实施例1所用污泥焚烧灰渣的X射线粉末多晶衍射仪(XRD)谱图；
[0028]图2为实施例1制备的利用污泥焚烧灰渣的硅酸盐水泥熟料在不同龄期的强度；
[0029]图3为实施例2制备的利用污泥焚烧灰渣的硅酸盐水泥熟料在不同龄期的强度；
[0030]图4为实施例3制备的利用污泥焚烧灰渣的硅酸盐水泥熟料在不同龄期的强度；
[0031]图5为实施例4制备的利用污泥焚烧灰渣的硅酸盐水泥熟料在不同龄期的强度；
具体实施方式
[0032]下面结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。
[0033]本专利技术实施例中所用的百分比均为质量百分比。
[0034]本专利技术实施例试验中主要原材料：石灰石、高硅粘土和低硅粘土均取自某水泥厂，市购；污泥焚烧灰渣取自上海某城市污泥处理厂在污泥焚烧烟气净化过程静电除尘和旋风除尘系统收集下来的灰渣，颗粒粒径集中分布在2～30μm之间；氧化铁粉为高级纯，市购。
[0035]具体的实施例如下：
[0036]实施例1
[0037]所用的原料的质量百分比如下：
[0038]石灰石：84.88％；高硅粘土：4.04％；低硅粘土：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于，原材料组分包括石灰石、高硅粘土、低硅粘土和替代性固废铁质校正料；所述石灰石、高硅粘土、低硅粘土和替代性固废铁质校正料各占四者总质量的质量分数为：所述替代性固废铁质校正料的组分包括污泥焚烧灰渣和氧化铁；所述污泥焚烧灰渣和氧化铁占二者总质量的质量分数为：污泥焚烧灰渣
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60％；氧化铁
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40％；包括如下步骤：(1)将原料石灰石、高硅粘土、低硅粘土、污泥焚烧灰渣、氧化铁按比例混合均匀，获得水泥生料；(2)向水泥生料中加水，压制成饼状；(3)将步骤(2)得到的水泥生料饼煅烧，完成后在空气中急冷至室温，粉磨，即得到所述水泥熟料。2.根据权利要求1所述的利用污泥焚烧灰渣烧制硅酸盐水泥熟料的制备方法，其特征在于：所述石灰石中CaO含量>40％，所述高硅粘土中SiO2含量>70％，所述低硅粘土中SiO2含量>50％。3.根据权利要求1所述的利...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓潞，袁淑婷，钱光人，许云峰，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：