我国陶粒窑协同处置污泥发展概况.doc

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1、我国陶粒窑协同处置污泥发展概况陶粒作为优良节能建筑原料，其制品陶粒轻骨料混凝土在高层建筑结构、桥梁工程、屋面保温隔热层、楼面/地面垫层、砌块、板材、吸声制品、透水制品、园林、装饰等建筑中因其具有良好保温隔热、高强、抗渗、抗开裂、隔音吸声等性能而得到广泛应用。污泥是一种有害废弃物，但同时污泥也是一种有利用价值的资源，污泥可作为陶粒生产中辅材使用，这不仅达到污泥处置资源化，也降低了陶粒生产成本，具有广阔的行业前景。“随着固废陶粒产能规模的不断壮大，陶粒窑将成为继水泥窑后，又一可选择的资源化高温处置污泥等固废的技术方案。相比于水泥窑，陶粒窑处置污泥有着自身的特殊优势，特别是在没有水泥生产企业，以及受

2、水泥行业错峰停窑政策等因素影响，水泥厂处置污泥能力较不稳定的地区。”日前，在中国环保机械行业协会水污染防治装备专业委员会主办、景津环保股份有限公司、亚洲环保媒体平台承办的“第七届污泥技术与装备发展研讨会”上，中国混凝土与水泥制品协会轻骨料分会、建筑材料工业技术监督研究中心扈士凯秘书长就陶粒窑协同处置污泥的实践分享了报告，重点介绍了陶粒轻骨料混凝土的各种应用。污泥建材化利用的主要方式1、烧制水泥熟料干化污泥按照一定的比例经过计量和其它原料一起送入生料磨中共同进行烘干、粉磨后成为水泥生料，水泥生料再经过水泥窑内1700左右火焰温度的高温煅烧（物料温度可以达到1450左右）成为水泥熟料。2、污泥制砖

3、（砌块）污泥与黏土、粉煤灰、煤矸石配料，烧制而成等。3、污泥制陶粒陶粒是在高温（物料温度11001250）下烧成的膨胀型硅酸盐多孔轻质骨料。在建材中主要用于替代砂子、石子生产轻质建材。陶粒在建材中主要用于替代砂子、石子生产轻质建材。如砌块、墙板等陶粒的烧制机理：在高温下粒球熔融，产生适宜的粘度和表面张力，同时内部发生化学反应释放气体，气体作用于熔融液相，产生气孔而发生膨胀，冷却后表面为致密坚硬的釉层，内部是封闭的多孔结构。陶粒产生膨胀的两个条件：一是膨胀温度时熔融液相具有合适的粘度和表面张力。二是同时能够产生足够数量的气体。污泥的主要物相组成是粘土矿物和有机质，粘土矿物是烧制陶粒的主要矿物成分

4、，有机质燃烧时会产生大量气体，因此能够用于陶粒的烧制。污泥陶粒技术研发历程我国在烧制陶粒的原料中掺配污泥的研究始于上世纪九十年代初期。1994年，上海建筑科学研究院在“全国第四届轻骨料及轻骨料混凝土学术讨论会”上介绍了“污泥烧制陶粒的研究”项目成果，揭开了掺配污泥烧制陶粒试验研究的序幕。污泥陶粒前期的基础理论研究，涵盖了污泥陶粒的烧胀机理、配比实验、烧成制度、产品性能以及陶粒中的重金属固化率和浸出毒性的测试检验。此阶段的研究基本上形成了掺加污泥烧制陶粒的基础理论体系，得出以下结论：（1）污泥的主要化学成分为SiO2、Al2O3等氧化物和有机物，其中的SiO2、Al2O3与基料共同烧结形成结构骨

5、架提供强度，有机物在烧成过程中分解产生气体，促进陶粒膨胀，有利于降低陶粒密度。（2）陶粒的焙烧温度一般在1200左右，污泥中的有机质全部分解，病原菌、寄生虫等被高温杀死，有害的重金属在高温下被玻璃体包裹或者被固定在新晶相中，固熔于陶粒中，浸出毒性符合相关标准中对重金属污染物控制标准值的要求，污泥的处置彻底，对环境无害，也不会影响陶粒产品的使用性能。污泥陶粒研究开发的第二阶段主要集中在生产工艺技术方面。2007年，由清华大学环境科学与工程系承担的“城市污水厂污泥烧结陶粒可行性研究”项目标志着对污泥陶粒的研究开始转移到生产应用领域，污泥陶粒的研发受到了国家层面的重视。2007年2009年，重庆大学

6、钱觉时教授等承担的科研课题“污水污泥页岩轻质陶粒生产关键技术研究与应用示范研究”纳入了国家高技术研究发展计划（863计划）；2008年，西安墙体材料研究设计院受企业委托，分别承担了镇江化工污泥烧结陶粒的小型试验与工业化试验研究和重庆大学“863”项目污泥陶粒示范生产线的建设改造与调试，取得了较好的效果；2010年2012年，西安墙体材料设计研究院承担国家科技部专项资金项目“污泥陶粒生产工艺技术研究开发”，分三年度分别完成了“污泥陶粒生产工艺关键技术研究”、 “污泥陶粒造粒与烧成技术研究”、和“污泥陶粒生产工艺及其装置优化配置研究”系列研发课题；2011年2014年，由西安墙材院承担的国家“十二

7、五”科技支撑项目课题“高消纳率污泥再生轻骨料及应用技术研究”，进一步对高消纳率污泥陶粒的原料预处理技术、除臭技术、配比技术、烧成技术和烟气处理技术等工艺与装备进行了系统的研究，提出了年产5万立方米和年产10万立方米污泥陶粒建设规模的成套工艺技术与设备选型设计方案，建设完成了一条年产10万立方米污泥陶粒示范生产线。经过两个阶段历时20年的研究，基本形成了掺配污泥生产陶粒的基础理论体系和生产工艺技术理论体系，在行业内逐步得到推广应用。污泥在陶粒生产中的应用几乎与理论研究同期展开。2000年，广州华穗陶粒制品有限公司年产18万m3的陶粒生产线利用当地河道淤泥和污泥为原、辅料，生产超轻陶粒（堆积密度约

8、 400 kg/m3），开启了陶粒产业利用污泥的先河。陶粒窑协同处置污泥的发展现状利用污泥制陶粒是最近轻骨料行业发展热点，尤其是在江浙沪地区和广东省，因为当地政府大力支持，给予优惠的污泥处置政策，如上海每吨300-500元，浙江宁波每吨200-300元，台州每吨150-250元，湖州每吨150-250元，江苏南京每吨250元左右。这些地区的企业积极进行掺加污泥的生产改造。污泥目前主要来源于河湖清淤污泥、市政污水污泥、工业企业污泥。目前大部分江浙沪陶粒生产企业都在使用或尝试污泥生产陶粒，并取得一定的经济和社会效益。典型生产企业如江苏建华陶粒制品有限公司，镇江雅盛节能科技有限公司、江苏大自然陶粒有

9、限公司，浙江德宏陶粒制品有限公司等。江浙沪利用固体废弃物制造陶粒取得明显成效，使用建筑废弃土、城市污泥、工业污泥等为主要原料，生产陶粒。调查的企业中，13家均掺加了25%30%左右的污泥作为原料，占企业总数的50%左右，已经成为当地处置污泥的一支生力军，据不完全统计，这些陶粒生产企业每年可以消纳污泥1520余万吨。陶粒生产中每消纳的1吨污泥可获得相关部门200元左右的处置补贴费用，对一些电镀污泥的处置其补贴费用更高。按一条年产5万立方陶粒生产线，每年消纳污泥8000吨计算，则可获得160万元的污泥补贴，即每立方米陶粒补贴30元左右。除江浙沪外，重庆部分陶粒企业作为政府固定的污泥处置的服务点，来

10、协助处置固定片区的污水处理厂污泥，比如重庆升上源环境治理有限公司日处理污泥200多吨，来生产陶粒。污泥处理处置费用由政府购买服务的方式，由市级财政统一支付，建材利用处置污泥的方式处置费标准为193元/吨。天津静海区有100多家工业企业，生产过程产生大量酸洗污泥，环保部门利用信息化手段，全部纳入天津市危险废物在线转移监管平台，实现统一化、集中化处理，建设了大邱庄污泥处置中心，全部用于生产陶粒，日处理污泥量已达到300吨，并准备面向全市来处置污泥。除了各种市政污泥、工业污泥，工业废渣、煤矸石、尾矿等固废之外，油泥等危废类污泥生产陶粒也进入了实际工业化运作之中，南京扬子环保科技有限公司拟新建的扬子石

11、化危废减量和无害化绿色利用（生产陶粒）项目已于今年 4 月份获得环评批复，进入前期建设阶段。不完全统计，全国2018年新增污泥为原料的陶粒产能200余万方。2020年上半年新增处置污泥的陶粒项目约400余万方。随着固废陶粒产能规模的不断壮大，陶粒窑成为继水泥窑后，又一可选择的资源化高温处置污泥等固废的技术方案，相比于水泥窑，陶粒窑处置污泥也有自身的特殊优势，首先在部分地区没有水泥生产企业；二是受水泥行业错峰停窑政策等因素影响，水泥厂处置污泥能力较不稳定。污泥陶粒的主要生产流程主要涉及的技术工艺：均化技术：双轴搅拌机、差速双轴混炼机、轮碾机、辊式破碎机、陈化库等；配料烧成工艺技术：淤泥、污泥与其

12、他原材料配料、烧成工艺等技术；造粒技术：对辊造粒、挤出造粒、碾压造粒、成球造粒；窑炉设备：双筒回转窑；节能生产技术：窑炉热交换器、生物质燃料替代技术、窑炉保温技术、高效燃烧技术、余热利用技术等；控制技术：自动控制技术、比色温度计测温、高温电视看火技术；环保技术：污泥除臭工艺技术、烟气净化技术。污泥陶粒相关标准制定根据行业发展和产品推广的需要，建筑材料工业技术监督研究中心组织编写的污泥陶粒国家建材行业标准8月已完成报批公示，预计年内发布实施。该标准明确了污泥陶粒的定义，细化了污泥陶粒的分类，弥补了污泥制陶粒标准缺失的空白，增加了可浸出重金属含量指标，保障了污泥陶粒的无害化应用，补充完善了标准体系

13、。该标准的实施将引导我国陶粒企业进行原材料结构转型，促进陶粒企业消纳各种污泥固废，引导陶粒行业由资源消耗型、高能耗行业向处置固废的环保功能行业发展，对提高污泥陶粒建材产品质量，规范污泥陶粒行业发展具有重要意义。建筑材料工业技术监督研究中心组织编写的陶粒窑协同处置污泥技术规范国家建材行业标准目前已完成了初稿，正在征集相关专家和企业意见。相信随着相关标准的出台，会促进企业改进现有的技术工艺、提高装备水平，加大环保措施，推动和提升行业整发展。中国再生资源回收利用协会表面处理污泥、生活垃圾焚烧飞灰烧结制备衍生轻集料（T/ZGZS 0301-2020）标准修订符合立项条件，批准立项；中国有色金属工业协会

14、团体标准建筑装饰用富铝再生陶粒（2020-002-T/CNIA）开始制定。陶粒轻骨料混凝土应用陶粒轻骨料混凝土是陶粒、细砂、水泥、外加剂和水配制而成的干表观密度不大于1950kg/m3的混凝土。与普通混凝土相比，有很多自身的性能优势。主要性能特点：（1）轻质高强 LC30的陶粒混凝土干表观密度在1400-1900kg/m3之间，比相同强度等级的普通混凝土轻25-40%，显著降低自重。（2）保温隔热性好其导热系数在0.2330.523w/(mK),可以做到普通混凝土的33% 左右。（3）耐火性好建筑物发生火灾时，普通混凝土耐火1h,陶粒混凝土可达4h,在600度高温下，陶粒混凝土能维持室温时强度

15、的85%，而普通混凝土只能维持在35%75%。（4）抗震性好其构筑物在地震荷载下对冲击波能量吸收快，减震效果好，陶粒混凝土相对抗震系数为109，普通混凝土为84。（5）抗裂性好陶粒混凝土的热膨胀系数和弹性模量较小，因此冷缩和干缩引起的拉应力相对较小，还可以利用陶粒的多孔结构，进行自养护，抑制自收缩。（6）耐久性好陶粒的多孔性可以缓解水结冰产生的膨胀压力，具有较好的抗冻性。此外没有碱骨料反应。陶粒轻骨料混凝土在建筑工程应用分为现浇和制品两种形式。现浇应用于：高层建筑结构、桥梁工程、屋面保温隔热层、楼面/地面垫层等。制品应用于：建筑砌块、各类板材、吸声制品、透水制品、园林、装饰等。陶粒滤料不但适用

16、于城镇和工业给水处理，也可广泛用于冶金、石油、化工、纺织等工业废水的生化除油、除铁、除锰和过滤处理；并且对金属离子的去除方面也有显著的效果。陶粒轻骨料混凝土应用于高层建筑具有良好的综合经济效益。尽管轻骨料单价比石子贵，导致单方造价高，但减轻了自重，同样结构荷载和地基下，可加层，增加使用面积。尤其是高层、大跨结构或旧桥的维修加固工程会产生更大的经济效益。国内轻骨料混凝土高层建筑实例辽宁省本溪市的建溪大厦（1994年）高26层，全部剪力墙结构采用强度等级为LC30的自燃煤矸石轻骨料混凝土泵送浇筑而成，比采用普通混凝土减轻自重21%25%，由结构质量引起的水平地震作用减小20%25% 。陶粒轻骨料混凝土应用于桥梁工程，能够使桥梁自重减轻，因此