在水泥生產中協同處理重金屬污泥的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種污泥處理方法，尤其涉及一種含有重金屬的污泥處理方法。
【背景技術】
[0002] 重金屬廢水來源廣、種類多，其處理工藝主要可歸納為化學法、物理法、物化法和 生化法。以石灰乳為主要藥劑的化學中和沉淀法，因其工藝路線成熟，廢水處理成本低，維 護管理方便，且自動化程度高等特點，在國內外得到廣泛的應用，但是由此產生的超量重金 屬污泥卻一直都是企業環境治理的重點和難點。
[0003] 以不銹鋼冷軋酸洗廢水為例，經兩級化學還原、石灰中和、污泥濃縮、板框壓濾后 的冷軋泥餅含水率為50~70%，Fe、Cr、Ni、Zn等金屬氧化物總含量為15~40%，硫酸鈣、氟 化鈣和氯化鈣的總含量在10~30%左右，其他水溶性鹽類及雜質的含量在5%左右。重金 屬污泥顆粒較細、成分復雜、浸出毒性高、污染物含量波動大，其被歸為危險廢物(具體可以 參見國家危險廢物名錄HW17和HW21)。如果對于重金屬污泥處理不慎，就會引起有害金屬 對土壤和水源的二次污染。
[0004] 為了減輕或消除重金屬污泥的危害，回收利用其中的有價資源，避免再利用過程 中的二次污染，在現有技術領域也有利用電鍍污泥、含鉻污泥的處理和利用經驗來對含重 金屬的污泥進行固化/穩定化處理。例如，公布號為CN102514079A，公布日為2012年6月 27日，名稱為"一種實現電鍍污泥穩定化、固定化的處理方法"的中國專利文獻公開了一種 電鍍污泥的處理方法。該方法的步驟為：（l)l〇5°C溫度條件下，電鍍污泥經脫水烘干后，研 磨粉碎并過篩備用；（2) 25~50°C溫度范圍內，將上述電鍍污泥、穩定劑、固化劑按一定重 量百分比混合，并加入一定比例的水，攪拌機中強力攪拌；（3)對上述混合物進行制模、固 化成砌塊；(4)砌塊養護、風干。
[0005] 另外，公布號為CN102583920A，公布日為2012年7月18日，名稱為"不銹鋼下腳泥 中溫還原無害化處置方法"的中國專利文獻涉及了一種化工污染物的處理方法。該處理方 法的步驟為：先將不銹鋼下腳泥自然晾曬，使其水份的質量含量降至35%~45% ;然后再對 上述下腳泥進行烘干，使不銹鋼下腳泥的水份質量含量降至5%~10% ;再經烘干的不銹鋼 下腳泥中加入添加劑、還原劑，并混合均勻；最后將混合均勻后的不銹鋼下腳泥在600°C~ 700°C 下處理 2. 0 ~2. 5hr。
[0006] 然而，現有技術中所采用的污泥處理方法(包括上述專利文獻所公開的處理方法） 在一定程度上存在著摻量小、適用性差、重金屬回收率低、工藝流程復雜、設備投入或運行 費用高、過程能耗高或易引起二次污染等問題。因此，對于量大面廣、危害性和資源性共存 的重金屬污泥，目前尚無妥善安全又經濟實用的規模化處理方法，從而導致污泥中的多種 金屬元素(例如鉻、鎳、鐵和鋅等）以及非金屬成分(諸如氟化鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氯化鈣等） 的浪費流失，由此會引起極大的資源浪費和嚴重的環境污染。
[0007] 另一方面，當前有很多水泥生產企業利用干法水泥回轉窯綜合處理生活污泥。例 如，公開號為CN1861532A，公開日為2006年11月15日，名稱為"利用水泥回轉窯處理城市 污泥的方法和裝置"的中國專利文獻公開了一種利用水泥回轉窯處理污泥的方法。該方法 利用水泥回轉窯，將一種含氫氧化鈣的污泥渣煅燒成為氧化鈣制品，并重復利用于含水率 為70%-85%城市污泥脫水干化增鈣的預處理。但是該方法需要在水泥生產工藝上增加了一 個高溫鍛燒制備活性氧化鈣的步驟，并且在煅燒過程中會產生大量的不能被有效利用的尾 氣余熱。此外，由于城市污泥的含水量較高，所以需要將污泥脫水至較低的含水量，這樣的 脫水風干處理又會產生大量的設備能耗。因此，上述專利文獻所公開的污泥處理方法存在 著工藝復雜，投入增加且能耗高等缺點。
[0008] 綜上所述，企業期望能夠解決現有重金屬污泥處理所存在的摻量小、適用性差、工 藝流程復雜、設備投入或運行費用高、生產過程能耗高或容易引起二次污染等問題，有效地 實現重金屬污泥的無害化處理。
【發明內容】
[0009] 本發明的目的在于提供一種在水泥生產中協同處理重金屬污泥的方法，其能夠同 時實現污泥的無害化處理和水泥熟料及其產品的生產，這樣既徹底消化了成分復雜且難以 再利用的重金屬污泥，又不影響水泥產品的質量性能。
[0010] 為了達到上述發明的目的，本發明提供了一種在水泥生產中協同處理重金屬污泥 的方法，其包括步驟有：
[0011] (1)對重金屬污泥進行干化預處理，使其含水率降至40wt%以下；
[0012] (2)將經過干化預處理的重金屬污泥以占水泥原料Ι-lOwt%的配比與水泥原料混 合，制得水泥生料；
[0013] (3)水泥生料均化后，將其燒制為水泥熟料。
[0014] 針對現有重金屬污泥處理方法所存在的問題，本發明所述的在水泥生產中協同處 理重金屬污泥的方法利用了水泥生產企業現有的干法水泥熟料生產線，在結合污泥成分和 水泥工業特點的基礎上，在生產水泥熟料的同時能夠一并處理重金屬污泥。
[0015] 目前，水泥生產企業通常以生活污泥為處理對象，將其加入至水泥原料中。但是由 于生活污泥中的有機物含量高且水含量大。在對污泥預干化和窯爐煅燒的過程中，會因有 機物的分解和焚化而產生大量的惡臭，因此，往往還需要增設煙氣脫臭裝置，從而會為整個 系統帶來龐大的附屬設備，并造成昂貴的系統運行成本。
[0016] 相較于生活污泥，重金屬污泥主要以氧化鐵、氧化鈣、硫酸鈣、氟化鈣等無機成分 為主，在高溫煅燒過程中所產生的氣體基本上對環境不產生負面影響。進一步地，重金屬污 泥中含有一定量的鉻、鎳、鐵、鋅等重金屬兀素和氟化物，并且重金屬污泥中的CaO、Fe2O3含 量也較高。由于水泥原料中的化學組分也包括CaO和Fe2O3，因而，重金屬污泥中的鈣、鐵等 元素可以作為水泥生料的重要組分，被添加至水泥配料中參與熟料礦物的合成。另外，污泥 中的某些重金屬有害物質(例如，鉻，鎳金屬及氟元素）能夠固溶于熟料礦物結構和高溫液 相中（例如，在水泥生料的硅酸鹽晶格組織中可以實現有害物質的穩定固化)，這樣重金屬 有害物質可以被水泥生料吸附并最終固化于水泥熟料中，從而避免污泥中有害元素的二次 污染。
[0017] 在本發明所述的在水泥生產中協同處理重金屬污泥的方法中，對重金屬污泥干化 預處理后，使其含水率降至< 40wt%，一方面保證了重金屬污泥與水泥原料混合后整體物料 的流動性，另一方面降低了重金屬污泥深度干化的能耗。
[0018] 通常，重金屬污泥在無需附加設備干化處理的情況下，經過20-40天的自然干化 就可以使得其自身的含水率下降至40wt%以下。
[0019] 此外，由于1)重金屬污泥通過化學沉淀而得到，其污泥顆粒十分細小；2)污泥中 未反應完全的石灰等含鈣物質含量較高、反應活性較強；3)污泥中的鐵和氟等元素具有礦 化作用，因此，向水泥生料中添加重金屬污泥能夠顯著地改善水泥生料的易燒性，有利于水 泥熟料的燒成。這樣，在不改變現有水泥生產線的工藝和裝備情況下，水泥熟料的鍛燒溫度 則可以降低至1400°C以下。因此，添加重金屬污泥后，可節省燒成熱耗，使得窯爐系統熱工 狀態穩定，鍛燒操作更易控制。
[0020] 由于在干法水泥熟料生產線上的水泥熟料都是由均化后的生料經過高溫窯爐鍛 燒而成，熟料燒成的時間較長，溫度一般在1400°c左右，并且煅燒窯爐還具有熱容量大、工 況穩定、氣氛呈高溫堿性等特點，這樣能夠為有效處理重金屬污泥提供合適的環境。
[0021 ] 進一步地，本發明所述的在水泥生產中協同處理重金屬污泥的方法中對水泥生料 進行干燥。
[0022] 將水泥生料進行干燥后燒制是為了減少煅燒過程中水泥熟料的燒成熱耗。
[0023] 更進一步地，在上述的在水泥生產中協同處理重金屬污泥的方法中采用將水泥生 料燒制為水泥熟料所產生的廢氣對水泥生料進行干燥。
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