[0001] 本发明涉及陶粒生产技术领域，特别是涉及一种固废、危废制备陶粒的工艺及系统。

[0002] 陶粒是由硅铝质原料经过配料、成球及高温烧制成的一种具有质轻、高强、保温、抗冻等多功能特点的人造轻骨料，其广泛应用于建材、园艺、污水处理、耐火保温材料、化工、石油等领域。

[0003] 危险废物是指列入国家危险废物名录或者根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的具有危险特性的固体废物，简称危废。一般可用于陶粒生产的危废主要是含有硅铝质的成分，主要包含落地油泥、热解渣、化工污泥、污染土及飞灰等，制备轻骨料是利用危废的硅铝质有效成分，但是需要在工艺上消除危废中的重金属、氯离子和挥发性有机物导致的二次污染。因此，危废的处置将带来一定的技术难度和处置费用的增加。

[0004] 固体废弃物，是指人类在生产、消费、生活和其他活动中产生的固态、半固态废弃物质，简称固废。其中可用于制备陶粒的无机固废主要有粉煤灰、气化渣、建筑弃土、淤泥、城市污泥等。

[0005] 一般利用固废、危废制备陶粒时，陶粒生料球的含水率在16‑25％之间，为了提高陶粒的台时产量和余热利用效率，需在入陶粒窑煅烧前，将含水率较高的陶粒生料球在200～300℃温度下进行烘干处理至含水率≤2％，这样才能有效避免陶粒生料球因含水率偏高造成开裂问题。

[0006] 针对于陶粒烘干过程会产生大量的挥发性物质问题，现有技术中，例如中国专利公开号CN114370759A公开了一种利用固废制备陶粒的低能耗系统及工艺，其针对此类易燃易爆的挥发性有机物采取了设置再燃炉对含有挥发性有机物的废气进行高温燃尽处理，但导致烟气处理量比较大且含有较多水汽，能耗高；此外，单独使用窑头余热可能存在能烘干能力不足的问题。中国专利公开号CN114353527A公开了一种利用固废制备骨料的绿色煅烧系统与工艺，其利用冷却机前端的热源直接进入烘干机进行烘干陶粒(篦冷机前段温度一般高于500℃)，出烘干机的废气经过加热后进入再燃炉作为助燃空气烧掉有害气体成分，再燃炉出来后的烟气再进入热交换器对烘干废气进行热交换后进入烟气处理系统，但该专利使用冷却机前段较高温度的余热来烘干陶粒生料球，容易引起生料球的开裂问题；此外烘干废气最终也进入再燃炉，导致烟气处理量比较大且含有较多水汽，能耗高；再者，当陶粒生料水分＞20％时，单独使用窑头余热可能存在烘干能力不足的问题。中国专利公开号CN110723975A一种危险废弃物焚烧残余物和固体废弃物协同处置方法、陶粒及其应用，其将危废进行焚烧后的残渣作为原料进行配料烧制轻骨料，危险废物焚烧需要800℃左右的高温，该处置方式需要两次高温煅烧，不仅能耗高，其尾气处置成本更高。

[0007] 目前，针对大宗固废、危废的处置趋于严格，因此如何安全环保的利用固体废弃物和危险废弃物制备陶粒是当前急需突破的技术难题。

[0008] 综上，现有技术至少存在如下技术问题：

[0009] (1)采用固废、危废为原料制备陶粒时，现有二燃室或者再燃室在工艺中的设置不合理，从而造成窑头和窑尾的余热并没有充分利用以满足陶粒生料球的烘干，以及对固废原料粉磨烘干也需要热源等。

[0010] (2)采用篦冷机前段的余热(一般高于500℃)直接烘干陶粒生料球容易产生料球炸裂问题，陶粒烘干温度一般控制在300℃以内，这是因为含有水分的陶粒生料球在烘干时会由于受较高温度影响使水分急剧释放出来，引起陶粒开裂。当陶粒生料水分＞20％时，单独使用窑头余热不能满足陶粒烘干的需求，当烘干能力不足时将导致进入窑尾的生料球因含水率高导致在急剧升温过程中产生开裂问题。

[0011] (3)将危废进行焚烧后的残渣作为原料进行配料烧制轻骨料，该处置方式需要两次高温煅烧，不仅能耗高，其尾气处置成本更高。

[0012] (4)烘干废气没有经过冷凝就进入再燃炉或者二燃室，导致烟气处理量比较大且含有较多水汽，能耗高。

[0035] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0036] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0037] 实施例1

[0038] 请参阅图1，本发明的实施例提供一种固废、危废制备陶粒的工艺，包括如下步骤：

[0039] 将一般固废40‑60wt％、危废35‑50wt％和其他原料5‑10wt％，按比例计量后，送入混料造粒系统进行混料和造粒，得到陶粒生料球，控制陶粒生料球水分在15‑24％；陶粒生料球先送入陶粒烘干机进行烘干，控制烘干温度180‑250℃，烘干后陶粒生料球水分＜3％；之后将烘干后的陶粒生料球送入回转窑高温煅烧，控制煅烧温度1100‑1200℃，窑内停留时间40‑60min，窑转速1‑2r/min，煅烧后的熟料球经篦冷机冷却，获得陶粒产品；

[0040] 回转窑窑尾排出的烟气进入二燃室，同时篦冷机排出的温度＞650℃高温三次风作为助燃空气进入二燃室，控制二燃室内温度≥800℃，将烟气中的有害物质燃烧掉；燃烧后的高温余热烟气进入热交换器一，与篦冷机低温段排出的温度180‑250℃低温气体和/或自然冷风进行热交换，换热后的240‑300℃高温气体作为烘干介质进入陶粒烘干机对陶粒生料球进行烘干，换热后的低温余热烟气进入热交换器二与自然冷风换热，换热之后烟气进入废气处理系统处理后达标排放，冷风经热交换器二换热后的余热温度100‑150℃，之后进入原料粉磨烘干系统，对一般固废、危废和其他原料进行粉磨和烘干；烘干后的废气进入冷凝系统经冷凝后，一部分进入篦冷机高温段加热后作为二次风进入回转窑内用于助燃，另一部分进入篦冷机低温段加热后进入热交换器一再次加热后进入陶粒烘干机对陶粒进行烘干，冷凝系统排出的废水进入水处理系统。

[0041] 本发明的一般固废包含粉煤灰、城市污泥、煤矸石、建筑弃土、淤泥、钢渣、气化渣和尾矿渣等，危废包含污染土、化工污泥、油泥等。

[0042] 为了更好地理解本发明的上述实施方式，下面实例中以一般固废煤矸石、危废污染土和其他原料膨润土为具体原料对其进行进一步说明。

[0043] 实例1

[0044] 原料中，按重量百分比计，煤矸石40wt％、污染土50wt％、膨润土10wt％，所述三种原料的重量百分比之和为100％。

[0045] 得到的陶粒生料球水分控制在18％。

[0046] 陶粒烘干机烘干陶粒生料球时，控制烘干温度250℃，烘干后陶粒生料球水分＜3％。

[0047] 回转窑高温煅烧陶粒生料球时，控制煅烧温度1200℃，窑内停留时间60min，窑转速1r/min。煅烧后的熟料球经篦冷机冷却，获得陶粒产品。

[0048] 进入二燃室的高温三次风温度＞650℃，控制二燃室内温度≥800℃。

[0049] 篦冷机低温段排出的低温气体温度250℃，经热交换器一换热后的高温气体温度300℃。

[0050] 冷风经热交换器二换热后的余热温度150℃，之后进入原料粉磨烘干系统，对一般固废、危废和其他原料进行粉磨和烘干。

[0051] 由此制备的陶粒性能参数、烟气排放值和能耗指标见表1所示。

[0052] 实例2

[0053] 原料中，按重量百分比计，煤矸石60wt％、污染土35wt％、膨润土5wt％，所述三种原料的重量百分比之和为100％。

[0054] 得到的陶粒生料球水分控制在15％。

[0055] 陶粒烘干机烘干陶粒生料球时，控制烘干温度180℃，烘干后陶粒生料球水分＜3％。

[0056] 回转窑高温煅烧陶粒生料球时，控制煅烧温度1100℃，窑内停留时间40min，窑转速2r/min。煅烧后的熟料球经篦冷机冷却，获得陶粒产品。

[0057] 进入二燃室的高温三次风温度＞650℃，控制二燃室内温度≥800℃。

[0058] 篦冷机低温段排出的低温气体温度180℃，经热交换器一换热后的高温气体温度240℃。

[0059] 冷风经热交换器二换热后的余热温度100℃，之后进入原料粉磨烘干系统，对一般固废、危废和其他原料进行粉磨和烘干。

[0060] 由此制备的陶粒性能参数、烟气排放值和能耗指标见表1所示。

[0061] 实例3

[0062] 原料中，按重量百分比计，煤矸石50wt％、污染土42wt％、膨润土8wt％，所述三种原料的重量百分比之和为100％。

[0063] 得到的陶粒生料球水分控制在16％。

[0064] 陶粒烘干机烘干陶粒生料球时，控制烘干温度200℃，烘干后陶粒生料球水分＜3％。

[0065] 回转窑高温煅烧陶粒生料球时，控制煅烧温度1140℃，窑内停留时间46min，窑转速1.5r/min。煅烧后的熟料球经篦冷机冷却，获得陶粒产品。

[0066] 进入二燃室的高温三次风温度＞650℃，控制二燃室内温度≥800℃。

[0067] 篦冷机低温段排出的低温气体温度205℃，经热交换器一换热后的高温气体温度260℃。

[0068] 冷风经热交换器二换热后的余热温度120℃，之后进入原料粉磨烘干系统，对一般固废、危废和其他原料进行粉磨和烘干。

[0069] 由此制备的陶粒性能参数、烟气排放值和能耗指标见表1所示。

[0070] 实例4

[0071] 原料中，按重量百分比计，煤矸石47wt％、污染土47wt％、膨润土6wt％，所述三种原料的重量百分比之和为100％。

[0072] 得到的陶粒生料球水分控制在17％。

[0073] 陶粒烘干机烘干陶粒生料球时，控制烘干温度220℃，烘干后陶粒生料球水分＜3％。

[0074] 回转窑高温煅烧陶粒生料球时，控制煅烧温度1180℃，窑内停留时间52min，窑转速1.5r/min。煅烧后的熟料球经篦冷机冷却，获得陶粒产品。

[0075] 进入二燃室的高温三次风温度＞650℃，控制二燃室内温度≥800℃。

[0076] 篦冷机低温段排出的低温气体温度225℃，经热交换器一换热后的高温气体温度280℃。

[0077] 冷风经热交换器二换热后的余热温度135℃，之后进入原料粉磨烘干系统，对一般固废、危废和其他原料进行粉磨和烘干。

[0078] 由此制备的陶粒性能参数、烟气排放值和能耗指标见表1所示。

[0079] 表1实例1‑4制备的陶粒性能数据

[0080]

[0081] 由表1可以看出，随着煅烧温度的升高，吸水率先降低后升高，堆积密度呈升高趋势；随着污染土掺量的增加，煅烧温度呈增长趋势，陶粒产品单位能耗也呈现增长趋势，这是因为污染土中的有害成分需要经过二燃室进行高温烧掉。由表1可以看到，设置二燃室对窑尾高温脱硝和烟气处置有利。此外煤矸石中含有一定的有机碳可以调控陶粒产品的堆积密度。

[0082] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。