一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂的方法及其产品技术

本申请提供了一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂的方法及其产品。采用含氟污泥、钢渣、生活垃圾焚烧飞灰、镍铁渣、铝灰渣等作为主要原材料，通过原料预处理、预均化、材料配合比设计、挤压造粒与激发诱导形成产物、凝结自硬化自养护自干燥等一系列过程，制备出用于煅烧高质量水泥熟料的复合节煤增效剂。该方法避免了含氟污泥干燥过程消耗大量能耗、烘干后污泥得不到合理利用的弊端，充分利用包括含氟污泥在内的多种固废中的有效成分，使其产生协同作用，能够大规模、低能耗、高效率处置含氟污泥及其他工业固废。高效率处置含氟污泥及其他工业固废。高效率处置含氟污泥及其他工业固废。

【技术实现步骤摘要】
一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂的方法及其产品


[0001]本专利技术涉及水泥熟料生产节能及废弃物资源化利用
，具体是一种采用含氟污泥协同工业固废制备水泥熟料用的复合节煤增效剂的方法。

技术介绍

[0002]据统计，2022年我国水泥产量高达21.3亿吨。由于水泥熟料煅烧过程中石灰石的分解与高煤炭消耗，生产1吨熟料需要排放约0.8吨二氧化碳。随着水泥节能减排战略的提出，水泥行业转型迫在眉睫，亟需采取节能减排措施。此外，作为水泥熟料生产的主要原料石灰石矿资源日益减少，水泥工业面临不得不使用高镁高硅高硫等低品位石灰石原料的困境，而石灰石品质差极其容易导致窑矿不稳定、煤耗高、熟料质量差等系列问题，严重制约了水泥行业的可持续发展。
[0003]在水泥生料中使用矿化剂是提高熟料强度、降低熟料生产能耗的有效手段。萤石是一种常见矿化剂，萤石中的氟化钙组分在熟料煅烧过程中可以起到降低液相粘度的作用，促进水泥熟料相形成，从而达到降低熟料标准煤耗及提高熟料强度的作用。过去，萤石常用于立窑生产，但其使用量一般达到2％甚至更高，由于氟的量大，极易逃逸至空气中，污染空气。另一方面，萤石资源已越来越少，且分布不均，难以满足水泥工业矿化剂的需要。
[0004]有报道指出，在回转窑体系中，传统萤石矿化剂的使用会导致系统结皮、窑内结圈等现象造成设备腐蚀而影响窑的工况。此外，萤石在回转窑的高温煅烧下可能会导致氟化物的排放，从而影响环境。GB 4915
‑
2013《水泥工业大气污染物排放标准》规定水泥生产过程中氟化物排放量需小于3mg/Nm3，因此氟元素在水泥煅烧过程中的固化同样至关重要。
[0005]含氟污泥是光伏、电子器件制造业生产过程中的主要废弃物。目前，绝大部分含氟污泥以填埋和地表堆存的方式进行处理，这不仅浪费宝贵的土地资源，而且污染物中氟和重金属离子极易发生浸出现象而被植物吸收，导致水土污染现象。鉴于含氟污泥的特性，其资源化利用程度低于20％。含氟污泥的主要成分是氟化钙，具有用作矿化剂的潜力。然而，由于含氟污泥中水分含量高，且自然堆放过程中水分散失极慢，脱水效率低，大部分水分难以通过自然晾晒的方式去除。污泥的压滤及烘干脱水工艺势必会导致巨大的能源消耗，因此其烘干加工成本高，影响利用效率及价值。
[0006]CN102531429B公开了一种含氟污泥在水泥窑中协同处置的方法，将含水率在40～80％的含氟污泥烘干后，以1～5％的掺量加入生料中，生产出来的水泥各项性能指标符合国家标准。但该技术需要将污泥进行烘干处置，需要大量能耗，生产成本高，且矿化剂增强效果并不明显，影响了其利用价值。CN115849742A公开了一种含氟污泥协同重金属氧化物制备熟料矿化剂的方法，将烘干污泥与微量重金属元素共混，制备粉体矿化剂。但该技术同样需要首先将污泥烘干处理，此外所需微量重金属元素粉体成本高，混合均匀性差，难以大规模资源化利用。上述两个专利中均没有考虑掺入烘干含氟污泥后，在熟料煅烧过程中氟逃逸的问题，没有提出相应的解决方法。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对低品质原料煅烧熟料时窑矿差、能耗高、产品强度低以及原状含氟污泥难以直接应用的技术问题，提供了一种在熟料煅烧过程中利用原状含氟污泥进行无害化处置和高附加值应用的方法，通过原料预处理、预均化、材料配合比设计、挤压造粒与激发诱导形成产物、自硬化自养护，制备出水泥熟料用的复合节煤增效剂颗粒。所得到的产品具有改善窑况、降低熟料烧成温度，提高碳酸钙分解效率、提高窑产量、提升熟料质量，固化氟元素、减少煤耗、降低碳排放的作用，适用于使用高硅、高镁、低钙等低品位石灰石原料、低品质煤等煅烧高强度水泥熟料，也适用于窑况差、操作不稳定、煤耗高、熟料强度低、产量低的水泥回转窑。
[0008]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0009]一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂的方法，所述方法包括以下步骤：
[0010](1)配料及原料预均化：称取原状含氟污泥、钢渣粉、生活垃圾焚烧飞灰粉、镍铁渣粉、铝灰渣粉及温湿调节促凝剂，将原材料通过搅拌机进行均匀混合；
[0011](2)双模挤压造粒：将步骤(1)均匀混合的物料通过双模造粒机进行挤压造粒成型，将造粒得到的颗粒逐层自然堆放，自硬化自发热自干燥，得到复合节煤增效剂产品。
[0012]本专利技术技术方案中，步骤(1)中所述含氟污泥为光伏企业未经处理的主要工业副产品；钢渣为转炉炼钢过程中的副产品转炉钢渣；生活垃圾焚烧飞灰为生活垃圾处理过程中产生的副产品；镍铁渣是镍铁合金冶炼过程中产生的固体废料；铝灰渣为电解铝过程的副产品。
[0013]本专利技术技术方案中，原状含氟污泥的含水率为30～80％，且其氟化钙含量为20～70％。
[0014]本专利技术技术方案中，步骤(1)中所述含氟污泥，钢渣粉、生活垃圾焚烧飞灰粉、镍铁渣粉、铝灰渣粉及温湿调节促凝剂的重量份数依次为50～80份、5～30份、5～20份、5～20份、5～10份、0.02～0.5份；
[0015]在一些优选的技术方案中：进一步优选：步骤(1)中所述含氟污泥，钢渣粉、生活垃圾焚烧飞灰粉、镍铁渣粉、铝灰渣粉及温湿调节促凝剂的重量份数依次为50～80份、5～20份、5～15份、5～10份、5～10份、0.1～0.5份。
[0016]本专利技术技术方案中，步骤(1)中所述温湿调节促凝剂由30～50质量份羟乙基二异丙醇胺、10～30质量份硫酸锂、10～30质量份磺化三聚氰胺甲醛缩合物、10～30质量份聚丙烯醇、10～30质量份十二烷基硫酸钠组成。
[0017]本专利技术技术方案中，步骤(2)中控制原料中氟率(F/(Al+Fe))为0.06～0.20，晶型掺杂调控率(晶型诱导元素/(Al+Fe))为0.20～0.65；所述的晶型诱导元素为P、S、Mg、Zn、Pb、Cu、Cr、Mn元素，晶型诱导元素具有诱导硅酸三钙晶型转变和晶体结构畸变的作用。
[0018]本专利技术技术方案中，步骤(2)中所述复合节煤增效剂中氟化钙含量20～55％，含水率不高于10％。
[0019]本专利技术技术方案中，步骤(2)中所述造粒机为双模造粒机，造粒压力为5～10MPa，刮刀切割颗粒尺寸为3～8mm。
[0020]本专利技术技术方案中，步骤(3)中，所述复合节煤增效剂在水泥窑生产熟料中应用
时，以质量百分数计，所述复合节煤增效剂在生料中的添加量为0.05～1.5％；
[0021]一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂，该复合节煤增效剂采用上述原状含氟污泥与多固废协同低能耗制备复合节煤增效剂的方法制得。
[0022]本专利技术技术方案中，将钢渣、生活垃圾焚烧飞灰、镍铁渣、铝灰渣分别粉磨至75μm筛余小于5％，得到粉料。
[0023]本专利技术技术方案中：将得到的复合节煤增效剂产品自然堆放1～3天，具有较好强度，避免装车过程及铲车运输过程中的破坏。
[0本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)配料及原料预均化：称取原状含氟污泥、钢渣粉、生活垃圾焚烧飞灰粉、镍铁渣粉、铝灰渣粉及温湿调节促凝剂，将原材料通过搅拌机进行均匀混合；(2)双模挤压造粒：将步骤(1)均匀混合的物料通过双模造粒机进行挤压造粒成型，将造粒得到的颗粒逐层自然堆放，颗粒自硬化、自发热养护、自干燥，得到复合节煤增效剂产品。2.根据权利要求1所述的一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂的方法，其特征在于，步骤(1)中所述含氟污泥为光伏企业含氟废水处理的副产品；钢渣为转炉炼钢过程中的副产品转炉钢渣；生活垃圾焚烧飞灰为生活垃圾处理过程中产生的副产品；镍铁渣是镍铁合金冶炼过程中产生的固体废料；铝灰渣为电解铝过程的副产品。3.根据权利要求2所述的一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂的方法，其特征在于，原状含氟污泥的含水率为30～80％，且其氟化钙含量为20～70％。4.根据权利要求1所述的一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节煤增效剂的方法，其特征在于，步骤(1)中所述含氟污泥，钢渣粉、生活垃圾焚烧飞灰粉、镍铁渣粉、铝灰渣粉及温湿调节促凝剂的重量份数依次为50～80份、5～30份、5～20份、5～20份、5～10份、0.02～0.5份；进一步优选：步骤(1)中所述含氟污泥，钢渣粉、生活垃圾焚烧飞灰粉、镍铁渣粉、铝灰渣粉及温湿调节促凝剂的重量份数依次为50～80份、5～20份、5～15份、5～10份、5～10份、0.1～0.5份。5.根据权利要求1或4所述的一种利用原状含氟污泥多固废协同低能耗制备水泥熟料复合节...

【专利技术属性】
技术研发人员：莫立武，徐茂淳，赵倩，胡利洋，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：