[发明专利]一种城市污泥作为钢铁工业烧结矿原料的利用方法

说明书

技术领域

本发明属于城市固废的无害化处置利用技术领域，特别涉及一种城市污泥作为钢铁工业烧结矿原料的利用方法。

背景技术

城市污泥是城市市政污水处理过程中的产物，一部分由污水直接分离产生，另一部分在污水处理过程中产生。“十一五”期间，我国将“节能减排COD”纳入约束性指标，城市污水处理发展迅速，城市污泥产生总量快速增加。大量城市污泥需经及时处理，减少污泥堆放量，避免环境污染。近年来，国家对城市的污泥问题愈来愈重视，2009年，住房和城乡建设部、环境保护部、科学技术部三部门联合发布了《城镇污水处理厂污泥处理处置及污染物防治技术政策(试行)》(建城[2009]23号)，提出污泥处理处置的目标是实现污泥的减量化、稳定化和无害化；鼓励回收和利用污泥中的能源和资源。坚持在安全、环保和经济的前提下实现污泥的处理处置和综合利用，达到节能减排和发展循环经济的目的。

城市污泥具有含水率高，有害污染物含量高，易产生恶臭气体等特点。不同处理阶段污泥具有不同的含水率，其中重力浓缩污泥含水率约98％，机械脱水污泥含水率约80％，污泥中的自由水可以被机械力去除，非自由水很难通过机械方式进一步去除。高含水污泥在运送和填埋过程中较为困难，并且增大了垃圾填埋厂对垃圾渗滤液的处理负荷，一般要求运输中含水率不大于40％。

在多种降低污泥含水率的方式中，石灰干化处理技术具有高效、经济、运行费用低的优势，可避免渗滤液泄漏，显著降低含水率等优点，被广泛使用。其工作原理是：将生石灰加入污泥后，一方面与水反应生成消石灰消耗水，另一方面反应放热促使水分蒸发，显著降低污泥含水率。另外，生石灰的加入还能有效杀死污泥中的致病微生物，降低对环境的二次污染。

对于城市污泥的处置、利用方面，鼓励回收和利用污泥中的能源、资源是未来污泥处理发展趋势的一项重要内容，相对来说，在所有污泥处置技术中，高温处置以及“资源化”利用技术是目前污泥减量化、无害化处置的合适方式。目前，采用高温处置利用污泥的专利技术较多，如以污泥为原料烧制陶粒、制污泥砖、建筑材料和生态水泥等，但存在的缺点是处置时间长，易产生二次污染，并且处置费用较高，并且污泥的引入对原始材料的性能提高没有帮助。而经过石灰干化处置后的城市污泥，其含水量和有机质含量大大降低，并且其中还含有大量的CaO组分，以及一些残余的可燃烧的有机质和纤维素，CaO组分可以作为烧结原料中的熔剂，残余有机质和一些纤维素可以在烧结过程中充当原料。由于污泥中的CaO组分和少量可燃物质混合均匀，相当于熔剂和燃料之间的均匀充分混合，将干化污泥在烧结原料中利用，不仅可以快速处置城市污水处置过程中产生的大量污泥，实现污泥的减量化和无害化，有效回用石灰钙化污泥中的资源和能源，而且配入干化污泥后由于熔剂和燃料的均衡结合，可以显著提高烧结矿的烧结性能，因此具有良好的发展前景。

我国铁矿资源的特点是贫矿和复合矿居多，因此我国烧结工业含铁原料以细精矿为主，但细精矿烧结的缺点是：细精矿烧结料层的透气性差，造成烧结矿质量较差，产量偏低，烧结能耗偏高。近年来，随着钢铁工业的发展，高炉对烧结矿的品位要求越来越高，我国许多烧结厂高碱度烧结矿已达到或接近60％的高铁品位，并且其SiO₂含量已经降到4％左右，但这种高碱度高铁低硅烧结矿的强度有待于进一步提高，其烧结燃耗也需要进一步降低。因此，如何处理高品位细磨精矿的烧结问题，尤其是如何改善烧结料层的透气性，就成为现阶段烧结工艺急待解决的问题，研究认为，改善烧结料层透气性的最好办法是采用小球烧结法技术。小球烧结法即精料烧结法，一般将细磨铁精矿的混合料加入一定量的消石灰(或生石灰粉末)作粘结剂，然后在圆盘或圆筒造球机内混合加水造成粒度均匀，直径约为3毫米以上的小球料，再与粗粒返矿、粗焦粉等混合，进行负压点火抽风烧结。小球烧结法对原料的适应性强，可有效解决高品位精矿制粒难的问题，因此可提高烧结成品矿的铁品位，加之采用小球烧结法制得的小球粒度均匀、强度好、燃耗低，从而使得烧结料层气流阻力减少，故可显著改善烧结料层透气性，有利于厚料层、高氧位和低温烧结操作制度的实施。小球烧结法之所以能有效地改善细磨铁精矿的烧结性能，是由于其改善了料层内的气流分布，负压抽风时单位时间通过单位截面料层的气流量增大，使得水蒸汽分压降低，相应露点降低，从而减少料层下部冷凝水量，可有效防止料层下部形成过湿层。考虑到小球烧结中需配入细石灰粉末，而石灰钙化污泥具有粒度细、CaO含量高的特性，因此污泥配入烧结矿时除采用常规方式配入外，还可以作为小球烧结原料配入使用。