[发明专利]适用于水泥工业协同固废热解的污泥灰基固氯剂及其制备

说明书

本发明公开了一种适用于水泥工业协同固废热解的污泥灰基固氯剂及其制备，涉及固氯剂与固废处理技术领域，本发明通过采用污泥灰为固氯剂的制备原料实现了以废治废，并通过污泥灰中的主要组分氧化硅对天然石灰石进行改性，使其适用于固废热解中的高温原位固氯，提高了固氯剂的抗烧结性能；且采用天然石灰石以及高岭土为主要原料，有利于热解后的固氯剂作为水泥混合材加入水泥砂浆中，实现后续无害化再利用，节约成本。

技术领域：

本发明涉及固氯剂与固废处理技术领域，具体涉及一种适用于水泥工业协同固废热解的污泥灰基固氯剂及其制备方法。

背景技术：

随着我国城镇化的推进以及人民生活质量的不断提高，城市产生的固体废弃物正在日趋增加，其中大量的污水污泥和生活垃圾得不到及时有效的处理，对城市环境造成了消极影响。热解是一种将物料在惰性气氛下进行加热，分解为固体焦炭、液体焦油和热解气的热化学转化技术。相比起目前主流的填埋处理对土地的侵占与破坏，热解技术的优势主要在于：(1)对固废的减重减容率高；(2)污染物的排放少；(3)产物资源化利用率高。固体废弃物热解产生的固、液、气三态产物都可以实现二次利用，具有较高的经济价值。

目前，利用城市配套的水泥工业设施协同处置有机固废的工艺路线正在逐步得到人们的关注，水泥工业具备余热充足、处理规模大、没有废渣排出等多项优势。固废热解得到的三态产物也可以与水泥工业进一步结合，其中固体半焦可以直接作为水泥熟料的掺混料，提升熟料的抗压和重金属固化能力，液体焦油与热解气可以作为高热值的燃料进入水泥窑燃烧。

然而城市固体废弃物中的生活垃圾中含有以聚氯乙烯(PVC)为代表的各类塑料，一经加热分解会产生大量的HCl和Cl₂，不仅会对大气环境和人类健康产生影响，在通入水泥窑时也会对窑炉炉壁和管道产生严重腐蚀，并在设备中产生结皮和堵塞现象，缩短设备寿命。同时窑炉中氯含量增大，则需要添加干抑制剂来控制酸性气体。干抑制剂如生石灰的量一旦超过所有酸性氧化物需求，必然以游离氧化钙形态存在，影响水泥熟料成分，进而影响水泥品质。因此，在固体废弃物热解过程中原位抑制氯化氢排放、将氯元素尽可能固化在热解半焦中对于提高水泥窑协同处置含氯有机固废的能力，同时确保水泥窑系统稳定运行和水泥品质不受影响具有重要意义。

氧化钙作为常用的固氯剂，在高温下存在结焦现象，其氯化氢捕集能力会大大降低，不利于高温环境下的原位捕集，成本较高的同时固氯效率较低，所以迫切需要对现有固氯剂进行掺杂改性，提高固氯能力，降低生产成本。而污泥中的有机质在热解、焚烧等步骤中利用完全后，剩余的污泥灰含有大量惰性材料，可以用于增强固氯剂的抗烧结性能，同时污泥灰中的多种金属氧化物可以对氧化钙进行改性提升固氯性能，而固氯剂在使用后也能够与固废残渣共同作为混凝土掺混料添加，实现水泥工业协同固废热解全流程产物的绿色高值化利用。但由于各污水处理厂的处理方式不同，污泥灰同样存在各成分组成不稳定的问题，不同的成分会导致氯元素在热解过程中向固相或液相转移路径的不可控。

因此，在现阶段的固废热解工作中，开发一种氯迁移路径可控，固氯效果优良、制备工艺简单、价格低廉、对环境友好的固氯剂是一个与时俱进的课题。

发明内容：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种适用于水泥工业协同固废热解的污泥灰基固氯剂及其制备方法，该固氯剂可以抑制固废热解氯化氢的排放，减少固体中水溶性氯的占比，同时增加水泥熟料的抗压强度。

本发明所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：

本发明的第一个目的是提供一种污泥灰基固氯剂的制备方法，包括如下步骤：

(1)向污泥灰中加入调节剂，搅拌，抽滤，烘干，得到调节污泥灰；

(2)将天然石灰石湿磨后放入管式炉中煅烧，得到煅烧石灰石；

(3)将调节污泥灰、煅烧石灰石和高岭土混合，得到混合物；