污泥低溫干化在燒結(jié)磚中的應(yīng)用

　　近年來，我國大力推動城鎮(zhèn)垃圾及其他固體廢棄物減量化、資源化、無害化處理和綜合利用工程的實施，推進大宗固體廢棄物綜合利用示范基地的建設(shè)，鼓勵企業(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，將有效減少廢棄物對土地的占用和對環(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，但需通過合理的原料處理措施及生產(chǎn)工藝流程來控制燒結(jié)磚產(chǎn)品的質(zhì)量。污泥初始含水率較高，難以滿足燒結(jié)磚制坯生產(chǎn)的要求，本項目通過干化處理降低污泥的含水率，從而實現(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)開展試驗工作。該設(shè)備工作溫度為130～140℃，輸入干空氣為160℃，以低溫熱氣通過固定在底座的長方形通道進行干燥處理，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℃左右的干燥空氣進入干化設(shè)備。污泥通過漏斗或傾斜的輸送設(shè)備送到上層輸送帶，通過下層輸送帶上蒸發(fā)出來的熱蒸汽加熱，進行第一步干燥;然后污泥進入下層輸送帶進行徹底干燥;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，各項指標達標排放，含水氣體除塵后排放。

　　1.2 技術(shù)特點分析

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

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

　　(2)通過低溫熱氣的干燥過程，能維持干化污泥的原有特性，減少有機質(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)備自動化程度高，設(shè)備安裝使用簡單、熱效率高。干化流程實行可視化監(jiān)控，根據(jù)產(chǎn)品的初期濕度，通過操作器及自動化循環(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

　　原料的處理對于制作高強度、高質(zhì)量的多孔磚、空心磚非常重要，因此處理必須嚴格，以達到充分均勻、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加水混合攪拌，然后由槽型帶式輸送機送到陳化庫上方的皮帶輸送機(帶刮板)，按要求把混合料堆放在陳化庫進行陳化處理，使原料中的水分有足夠的時間充分遷移，濕潤粉料中的每一個顆粒，并且進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

　　陳化是將粉磨至所需細度的料加水浸潤，使其進一步疏解，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)斗式挖掘機送入箱式給料機緩沖處理后，均勻給入攪拌槽再適當加水攪拌，使其含水率達到成型要求。

　　(3)擠出與切坯

　　經(jīng)過二次加水攪拌后的原料送入雙級真空擠磚機擠出成型，成型后的泥條經(jīng)表面處理后，以自動切條機、自動切坯機切割成所要求尺寸的磚坯，由運坯皮帶機運至碼車位，用機器人碼至窯車。

　　(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，嚴格控制窯斷面的溫差，保證產(chǎn)品磚的強度、吸水率、色澤、均勻度和耐久性。

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

　　(5)成品

　　燒制好的燒結(jié)磚運到卸車區(qū)，經(jīng)檢驗員對磚的質(zhì)量進行檢驗后運往成品堆場。

　　污泥生產(chǎn)燒結(jié)磚配合比及主要工藝指標見表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)標準，對強度等級MU15的污泥燒結(jié)磚進行性能檢測。檢測結(jié)果為：污泥燒結(jié)磚的長、寬、高偏差均不超過2mm，長、寬、高偏差平均在1mm以內(nèi)，極差在1～2mm之間，外觀質(zhì)量合格。污泥燒結(jié)磚平均抗壓強度為23.5MPa，強度標準值為19.4MPa，達到MU15強度等級的要求。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%，高出標準中規(guī)定的空心率為25%的要求。

　　上海地區(qū)屬于非嚴重風化區(qū)，該污泥燒結(jié)磚達到了標準對非嚴重風化區(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《砌墻磚試驗方法》(GB/T2542―2012)中的凍融試驗方法，測試污泥燒結(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)備對高含水率的污泥進行脫水干化，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)品可達到MU15強度等級要求，外觀質(zhì)量、空心率、抗凍等性能指標均滿足《燒結(jié)多孔磚和多孔砌塊》(GB13544―2011)的要求。(來源：上海市建筑科學研究院，上海鑫晶山建材開發(fā)有限公司)