本发明涉及炼铁原料制备技术领域，具体是一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法。
背景技术：
随着我国城市化进程的不断加快，所带来的环境问题日益凸显，其中城市污泥问题尤其严重。城市污泥成分比较复杂，含有难降解的有机物、病原菌、寄生虫、重金属，以及二恶英等有毒有害物质，并且伴有恶臭。
若以80％的含水率对污水污泥进行核算，全国每年可产生的污泥总量约为3000万吨；并且根据有关估算，直至2020年，我国污泥年产量将突破6000万吨。如果对其处理不当，将会给生态环境造成严重的影响。
然而，现有的城市污泥处理方法主要是填埋、堆肥、焚烧；填埋法占用土地，堆肥法利用存在风险，焚烧法成本较高，且易产生尾气。因此，需要寻找新的城市污泥处理方法，以使其无害化、减量化，最终达到资源化利用的目的。
现如今，钢铁企业的已成为我国环境保护工作的重点监督对象。而我国钢铁产能巨大，每年都会在钢铁生产过程中产生大量的含铁废料，例如瓦斯灰(泥)、烧结粉尘、高炉除尘灰、转炉污泥以及钢渣等；若不对其加以处理而任意堆放，不仅占用大量场地，而且会对环境造成严重的污染。
然而，这些含铁废料中含有较高的TFe、CaO、MgO、C等有用成分，具有极高的回收利用价值。因此，选择合适的技术手段以妥善处置这些含铁废料，并将其作为一种新的资源加以有效地、经济地回收利用，一直是冶金和环保技术工作者不断研究的重大课题。
由于城市污泥具有一定黏性，与含铁废料进行混合后能够有效提高其造球性能，并且含铁废料中含有较高的CaO、MgO等物质，可以在高温焙烧制备氧化球团过程中起一定的溶剂作用。
采用城市污泥及含铁废料进行混合造粒，制备氧化球团，不仅有效利用了城市污泥，实现了城市污泥的无害化及资源化利用，还经济地处理了含铁废料，避免了对环境的污染。
现有技术中包括一种以城市污泥和钢铁冶金含铁尘泥制备烧结配料的方法，该方法提出将城市污泥与冶金沉泥进行混合、制粒后配入烧结矿中使用。该方法虽然一定程度上实现了城市污泥及含铁沉泥的资源化利用，但是该方法工序较复杂，且冶金沉泥配入烧结矿的比例较低，处理规模较小。
现有技术中还包括一种城市污泥作为钢铁工业烧结矿原料的利用方法，该方法将城市污泥与生石灰按比例混合，经干燥、脱水处理后得到钙化污泥，再将钙化污泥按一定比例和一定方式配入成分相应调整的烧结原料之中，并随其他烧结原料一起进入烧结工序处理。该方法虽然对冶金沉泥的二次污染进行了控制，但是其需要对污泥进行干燥、脱水以及钙处理，工序较为复杂，且没有利用污泥含水量大这一特点。
技术实现要素：
本发明的目的是解决现有技术中，城市污泥及含铁废料难于无害化处理和资源化利用等问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 5～9份；
含铁废料 90～92份；
粘结剂 1～3份；
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；
所述生球水分质量为7～8％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为100～120℃，干燥时间为4～5小时；所述预热的预热温度为700～900℃，预热时间为8～10min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1200～1250℃，焙烧时间为10～20min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
进一步，所述城市污泥中的元素及其质量含量百分比分别为：Si 20～30％、Ca 6～10％、Fe 3～6％、Al 6～10％、Mg≤5％、S≤2％、P≤1％、Na≤1％、Zn≤0.5％，含水率为34.5～65％。
进一步，所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：(16～24)︰(12～22)︰(26～36)︰(25～34)。
进一步，所述粘结剂为膨润土。
进一步，所述步骤1)中混匀过程使用混料车，转速为15～20r/min，时间为5～8min。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明具有以下优点：
1)本发明实现了城市污泥及含铁废料的统一结合使用，不仅有效地处理了城市污泥和含铁废料，还实现了城市污泥和含铁废料中的资源和能源资源化利用，控制了城市污泥及含铁废料处理中的二次污染问题。
2)城市污泥本身含有一定的有机质，燃烧后释放大量的热，本发明在一定程度上减少了炼铁燃料的消耗。
3)使用本发明的方案制备的氧化球团强度较高，且有机物燃烧可增加其孔隙率，一定程度上增强其还原性。
4)本发明工艺简单，氧化球团原料不需要进行再加工处理，且所制得的氧化球团性能较好，便于推广使用。
附图说明
图1为本发明方法工艺流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 5份；
含铁废料 92份；
膨润土 3份；
所述城市污泥的含水量为35％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：16︰18︰32︰34。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为15r/min，时间为8min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；
制备出的生球落下强度为5.8N/个；
所述生球水分控制为7.2％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为750℃，预热时间为8min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1200℃，焙烧时间为12min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2870N，还原膨胀指数为15.4％
实施例2：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 7份；
含铁废料 91份；
膨润土 2份；
所述城市污泥的含水量为35％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：19︰17︰33︰31。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为20r/min，时间为5min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为5.3N/个；
所述生球水分控制为7.4％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为800℃，预热时间为9min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1225℃，焙烧时间为15min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2825N，还原膨胀指数为13.6％
实施例3：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 9份；
含铁废料 90份；
膨润土 1份；
所述城市污泥的含水量为35％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：23︰21︰28︰28。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为18r/min，时间为6min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为4.8N/个；
所述生球水分控制为7.6％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为850℃，预热时间为10min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1250℃，焙烧时间为18min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2856N，还原膨胀指数为14.2％。
实施例4：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 9份；
含铁废料 90份；
膨润土 1份；
所述城市污泥的含水量为35％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：23︰21︰28︰28。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为18r/min，时间为6min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为4.5N/个；
所述生球水分控制为7.1％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为850℃，预热时间为10min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1250℃，焙烧时间为12min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2783N，还原膨胀指数为14.6％。
实施例5：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 5份；
含铁废料 92份；
膨润土 3份；
所述城市污泥的含水量为50％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：16︰18︰32︰34。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为15r/min，时间为8min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；
制备出的生球落下强度为5.6N/个；
所述生球水分控制为7.2％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为750℃，预热时间为8min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1200℃，焙烧时间为12min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2863N，还原膨胀指数为14.6％。
实施例6：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 7份；
含铁废料 91份；
膨润土 2份；
所述城市污泥的含水量为50％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：19︰17︰33︰31。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为20r/min，时间为5min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为5.2N/个；
所述生球水分控制为7.4％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为800℃，预热时间为9min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1225℃，焙烧时间为15min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2817N，还原膨胀指数为13.6％。
实施例7：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 9份；
含铁废料 90份；
膨润土 1份；
所述城市污泥的含水量为50％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：23︰21︰28︰28。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为18r/min，时间为6min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为4.7N/个；
所述生球水分控制为7.6％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为850℃，预热时间为10min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1250℃，焙烧时间为18min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2847N，还原膨胀指数为13.8％。
实施例8：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 9份；
含铁废料 90份；
膨润土 1份；
所述城市污泥的含水量为50％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：23︰21︰28︰28。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为18r/min，时间为6min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为4.5N/个；
所述生球水分控制为7.1％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为850℃，预热时间为10min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1250℃，焙烧时间为12min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2778N，还原膨胀指数为14.2％。
实施例9：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 5份；
含铁废料 92份；
膨润土 3份；
所述城市污泥的含水量为65％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：16︰18︰32︰34。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为15r/min，时间为8min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；
制备出的生球落下强度为5.7N/个；
所述生球水分控制为7.2％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为750℃，预热时间为8min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1200℃，焙烧时间为12min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2860N，还原膨胀指数为14.4％。
实施例10：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 7份；
含铁废料 91份；
膨润土 2份；
所述城市污泥的含水量为65％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：19︰17︰33︰31。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为20r/min，时间为5min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为5.4N/个；
所述生球水分控制为7.4％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为800℃，预热时间为9min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1225℃，焙烧时间为15min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2812N，还原膨胀指数为13.4％。
实施例11：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 9份；
含铁废料 90份；
膨润土 1份；
所述城市污泥的含水量为65％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：23︰21︰28︰28。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为18r/min，时间为6min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为4.6N/个；
所述生球水分控制为7.6％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为850℃，预热时间为10min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1250℃，焙烧时间为18min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2776N，还原膨胀指数为13.9％。
实施例12：
如图1所示，一种城市污泥及含铁废料制备氧化球团的方法，其特征在于，包括以下原料及其质量份数：
城市污泥 9份；
含铁废料 90份；
膨润土 1份；
所述城市污泥的含水量为65％。
所述含铁废料中包括高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣；所述高炉瓦斯灰、转炉污泥、烧结除尘灰和硫酸渣的质量比为：23︰21︰28︰28。
将以上原料进行以下步骤：
1)将称量好的原料进行混匀；所述混匀过程使用混料车，转速为18r/min，时间为6min。
2)将步骤1)中得到的混匀后的原料，装入圆盘造球机中，加水，制备生球；制备出的生球落下强度为4.5N/个；
所述生球水分控制为7.1％；
3)将步骤2)中制得的生球进行干燥后预热；
所述干燥的干燥温度为105℃，干燥时间为5小时；所述预热的预热温度为850℃，预热时间为10min。
4)将步骤3)中得到的预热后的生球进行焙烧，得到氧化球团；
所述焙烧温度范围为1250℃，焙烧时间为12min；所述氧化球团粒径为15～20mm。
所述成品氧化球团抗压强度2779N，还原膨胀指数为14.1％。