一种含铜污泥造粒和预烘干的装备及工艺方法与流程

本发明涉及一种含铜污泥造粒和预烘干的装备及工艺方法，属于危险废弃物资源再利用技术领域。

背景技术：

含铜污泥属于国家危险废物名录中的hw17类别，主要来源于金属表面处理、热处理加工、电子元件制造、电镀及基础化学原料制造等行业废水处理过程中产生的污泥，这些含有重金属的污泥具有易积累、不稳定、易流失等特点，如不妥善处理，会引起严重的环境污染。

污泥再利用的方式多为制砖、制陶粒等，具有高效、经济、运行费用低的优势，可改善储存和运输条件，可实现污泥的无害化利用，避免对环境的污染。制备过程通常包括干燥、搅拌、造粒、烘干、烧结等工序，其中烧结需要消耗大量的燃料，容易导致高能耗。中国发明专利201110149124.2公开一种污泥的处置及利用方法，将污泥经过干燥、搅拌、造粒、烧结、破碎、除尘、分筛的步骤，将污泥烧制为能为人们所利用的陶粒。该方法制备的颗粒较大，再经过破碎和分筛获得，存在着工序复杂、烧制的陶粒品质不高的问题。中国发明专利201611178461.3公开了一种含铜污泥的处理方法，其中包括：将含铜污泥用烘干机进行低温烘干；烘干后的含铜污泥从低温烘干机的出料口排出来后，送到双棍挤压造粒机，制成颗粒状含铜污泥；将颗粒状的含铜污泥送往带式干燥机进行干燥；经干燥后的颗粒状含铜污泥送往矿铜冶炼系统进行冶炼。该方法虽能产出粗铜，用于冶炼的原料变成废渣。

在实际生产过程中，往往因为物料搅拌不均匀，造粒机制成的料球形状不一致，在烧结时易因内外受热不均而造成料球爆裂，难以制成高品质陶粒。此外，含铜污泥在处置之前为了便于堆放、输送，通常经过阴干处理，污泥表面部分干化，内部还含有50-70％的水份，现有的生产工艺通常采用先对污泥进行脱水干燥，或者不考虑污泥内部所含水份进行足量配水，容易导致生产工艺复杂，烧结能耗高等问题。本发明的研究课题便是如何提供一种更为优化的含铜污泥处理装备及工艺方法。

技术实现要素：

发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种含铜污泥造粒和预烘干的装备及工艺方法，提高含铜污泥制成料球的品质，提高生产效率且降低设备能耗。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种含铜污泥造粒和预烘干的装备,包括沿物料处理方向布置的提升机、稳料仓、喂料装置、前置料仓、预加水搅拌机、后置料仓、造粒机和烘干筛分装置；所述前置料仓、预加水搅拌机、后置料仓由上至下设置，前置料仓上设置有料仓整体称重装置，底部设有气动阀；所述预加水搅拌机实现搅拌与打散，内部上方设有雾化喷头，雾化喷头与供水装置相连，预加水搅拌机底部设有气动卸料阀；所述后置料仓上设置有上料位计和下料位计，后置料仓下方设置有计量皮带秤；所述后置料仓、造粒机和烘干筛分装置之间通过皮带输送机传送物料。

作为优选，所述稳料仓设置有称重传感器，稳料仓顶部设有溢流口,多余的物料可通过溢流口回提升机。

作为优选，为了实现搅拌机内精确配水，所述供水装置包括螺杆泵、水箱、水泵和电液换向阀；所述水泵用于向水箱供水，所述螺杆泵用于将水箱中的水经电液换向阀输送至预加水搅拌机内的雾化喷头；所述电液换向阀分别通过水管路与雾化喷头、螺杆泵和水箱相连。

作为优选，所述预加水搅拌机采用正反双螺带、犁形搅拌刀和高速飞刀组合的方式对物料进行搅拌与打散。采用三维搅拌方式对物料充分搅拌，可在3分钟内形成含水均匀的湿料。

作为优选，所述烘干筛分装置设置有料球入口、料球出口、热风入口、排气口以及废料出口；所述热风入口与烧结炉热气排放口相连，利用窑炉余热烘干料球，所述排气口与除尘器相连。

作为优选，所述烘干筛分装置的废料出口通过皮带输送机连接至造粒机，将不合格的粉料返回至造粒机重新造粒。

一种含铜污泥造粒和预烘干的工艺方法，包括如下步骤：

(1)将含铜污泥、生石灰和碳粉的混合料粉进行定量称量并喂料；

(2)对称量好的混合料粉喷雾加水进行预湿搅拌，加水采用0.8-1.2mpa的恒定高压供水，精确配水；用三维搅拌方式对物料充分搅拌，在3分钟内形成含水均匀的湿料，水料重量比在3.5-7％；

(3)将搅拌后的湿料粉定量计量，然后持续输送至造粒机进行造粒；

(4)将料球进行烘干和筛分，合格的成品喂入烧结机烧结，不合格的粉料返回造粒机重新造粒。

作为优选，所述步骤(2)中喷雾加水时，将水以0.8-1.2mpa的压力输送至雾化喷头，预湿生料粉时，喷头的雾化压力在1-1.2mpa之间，雾化水滴直径在50-150μm之间。

作为优选，所述步骤(2)中三维搅拌方式为正反双螺带、犁形搅拌刀和高速飞刀组合的方式对物料进行搅拌，在水料重量比为3.5-7％时，搅拌1分钟后，生料的含湿量不均匀度≤5％，搅拌3分钟后，生料的含湿量不均匀度≤1％。

作为优选，所述步骤(3)中，造粒机造粒的粒径在5-8mm之间。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、本发明可在预加水搅拌机内对物料进行充分打散与搅拌，能够充分利用污泥中原有的水分，实现精确配水，降低生料的含湿量不均匀度，可造成颗粒一致的料球。2、本发明设有稳料仓、前置料仓、后置料仓三级料仓，且对各料仓进行精确称重，可以实现含铜污泥连续处理。3、本发明方法制得的料球均匀，经表面烘干的料球烧结时堆积孔隙率提到，料球受热时内外不均匀而爆裂的现象大为减少，窑炉截面通风不均匀现象大为减少，因为蒸发水份浪费的热量可减少300-400kj/kg。

附图说明

图1为本发明实施例的装备结构示意图。

图1中，1-提升机，2-稳料仓，3-称重传感器，4-喂料装置，5-前置料仓，6-料仓整体称重装置，7-气动阀，8-预加水搅拌机，9-气动卸料阀，10-螺杆泵，11-水箱，12-水泵，13-电液换向阀，14-雾化喷头，15-上料位计，16-下料位计，17-后置料仓，18-计量皮带秤，20-造粒机，22-烘干筛分装置，19、21、23、24-皮带输送机。

图2为本发明实施例的工艺方法流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

实施例1

如图1所示，本发明实施例公开的一种含铜污泥造粒和预烘干的装备,包括沿物料处理方向布置的提升机1、稳料仓2、喂料装置4、前置料仓5、预加水搅拌机8、后置料仓17、造粒机20和烘干筛分装置22。后置料仓17、造粒机20和烘干筛分装置22之间通过皮带输送机19、21传送物料，皮带输送机24将烘干后的料球传送至烧结炉。前置料仓5、预加水搅拌机8、后置料仓17由上至下设置，通过提升机1将生粉料输送到稳料仓2，稳料仓2上设有称重传感器3和溢流口。前置料仓5上设置有料仓整体称重装置6，底部设有气动阀7。预加水搅拌机8采用三维搅拌方式，采用正反双螺带、犁形搅拌刀和高速(1400rpm及以上)飞刀组合的方式对物料进行搅拌，搅拌的同时对湿料进行打散，预加水搅拌机8内部上方设有雾化喷头14，雾化喷头14与供水装置相连，预加水搅拌机8底部设有气动卸料阀9。后置料仓17上设置有上料位计15和下料位计16，后置料仓17下方设置有计量皮带秤18，通过计量皮带秤18将湿料输送到皮带输送机19。

其中，供水装置能够实现精确配水，包括螺杆泵10、水箱11、水泵12和电液换向阀13；水泵12用于向水箱11供水，螺杆泵10用于将水箱11中的水经电液换向阀13输送至预加水搅拌机8内的雾化喷头14；电液换向阀13分别通过水管路与雾化喷头14、螺杆泵10和水箱11相连。可通过传感器在线监测预加水搅拌机8内的湿料的含水量，在含水量达到设定范围时控制电液换向阀13换向，螺杆泵10停止工作。

烘干筛分装置22可为烘干滚轴筛，同时实现湿料球的烘干与筛分，设置有料球入口、料球出口、热风入口、排气口以及废料出口，热风入口与烧结炉热气排放口相连，利用窑炉余热烘干料球，排气口与除尘器相连。

本实施例装备的工作过程为：将配好的含铜污泥、生石灰和碳粉的混合生料粉由提升机1喂入称重稳料仓2，多余的粉料通过顶部的溢流口回提升机；称重稳料仓2下方的喂料装置4(如螺旋计量铰刀)，将生料粉定量喂入前置料仓5，前置料仓5上设置由料仓整体称重装置6(如拉力传感器)，对该料仓整体称重，当生料总量达到要求的额定量时，控制喂料装置4停止喂料，然后，控制前置料仓5底部的气动阀7打开，将生料喂入复合式预加水搅拌机8进行搅拌，需要的一定比例的水由水泵12供到水箱11，然后由螺杆泵10按要求的压力输送至雾化喷头14，电液换向阀13控制水的流向，当达到需要的水量时，电液换向阀13换向动作，螺杆泵10输出的水直接回流到水箱11。

配有一定比例水的生料粉搅拌均匀后，打开气动卸料阀9，湿料粉喂入后置料仓17，其上设置有上料位计15和下料位计16，保证料仓内湿料量稳定，然后通过其底部的计量皮带秤18计量，经皮带输送机19连续喂入造粒机20造粒，然后经皮带输送机21喂入烘干筛分装置22筛分，将不合格的粉料筛出，同时由侧面的热风口输入热风烘干物料，烘干后的废气由上部的排气口入布袋除尘器收集，不合格的粉料经由皮带输送机23返回造粒机20重新造粒，合格的成品由皮带输送机24喂入窑煅烧。

实施例2

如图2所示，本发明实施例公开的可采用上述实施例1的装备的一种含铜污泥造粒和预烘干的工艺方法，主要包括如下步骤：

1)将含铜污泥、生石灰和碳粉的混合粉料进行断续循环定量称重并喂料。其中生石灰的重量份数为10-18％，碳粉的重量份数为5-7％，其余为含铜污泥，含铜污泥中含水量为50-70％。

2)对称量好的混合料粉喷雾加水进行预湿搅拌，加水采用0.8-1.2mpa的恒定高压供水，精确配水；用三维搅拌方式对物料充分搅拌，在3分钟内形成含水均匀的湿料，水料重量比在3.5-7％。本步骤中，预湿生料粉时，喷头的雾化压力在1-1.2mpa之间，雾化水滴直径在50-150μm之间。三维搅拌方式为正反双螺带、犁形搅拌刀和高速飞刀组合的方式对物料进行搅拌，在水料重量比为3.5-7％时，搅拌1分钟，生料的含湿量不均匀度≤5％，搅拌3分钟，生料的含湿量不均匀度≤1％。

3)将搅拌后的湿料粉定量计量，然后持续输送至造粒机进行造粒。造粒的粒径在5-8mm之间。

4)将料球进行烘干和筛分，合格的成品喂入烧结机烧结，不合格的粉料(粒径较小)返送至造粒机重新造粒。本步骤中，经造粒机造粒后的料球送入烘干滚轴筛将碎粒和粉料筛分出来，并利用窑炉余热对料段烘干，去除料球的表面水份。经筛分和烘干后的料球进窑炉煅烧，料球大小均匀堆积孔隙率提到，降低窑炉断面通风阻力,料球受热时内外不均匀而爆裂的现象大为减少，窑炉截面通风不均匀现象也大为减少。

下面以1吨含铜污泥混合粉料为例举例说明本发明的工艺方法。

实例1：

(1)将980kg含铜污泥(含水量60±2％)、15kg生石灰和5kg碳粉的混合粉料定量称重并喂入前置料仓，前置料仓达到设定1吨限额后，打开底部气动阀，混合粉料全部落入预加水搅拌机。

(2)对称量好的混合料粉喷雾加水进行预湿搅拌，加水采用0.8-1.2mpa的恒定高压供水，喷头的雾化压力在1-1.2mpa之间，雾化水滴直径在50-150μm之间，加水的同时对湿料进行搅拌和高速飞刀打散，搅拌3分钟，水料重量比为5％。

(3)将搅拌后的湿料粉定量计量，然后持续输送至造粒机进行造粒,造粒的粒径在为5-8mm之间。

(4)将料球进行烘干和筛分，合格的成品喂入烧结机烧结，不合格的粉料返送至造粒机重新造粒。

本实例产生的预烘干料球，在烧结炉中烧结时长为1.5h，爆裂的料球占比为2％。

实例2：

(1)将975kg含铜污泥(含水量50±2％)、18kg生石灰和7kg碳粉的混合粉料定量称重并喂入前置料仓，前置料仓达到设定1吨限额后，打开底部气动阀，混合粉料全部落入预加水搅拌机。

(2)对称量好的混合料粉喷雾加水进行预湿搅拌，加水采用0.8-1.2mpa的恒定高压供水，喷头的雾化压力在1-1.2mpa之间，雾化水滴直径在50-150μm之间，加水的同时对湿料进行搅拌和高速飞刀打散，搅拌3分钟，水料重量比为7％。

(3)将搅拌后的湿料粉定量计量，然后持续输送至造粒机进行造粒,造粒的粒径在为5-8mm之间。

(4)将料球进行烘干和筛分，合格的成品喂入烧结机烧结，不合格的粉料返送至造粒机重新造粒。

本实例产生的预烘干料球，在烧结炉中烧结时长为1.8h，爆裂的料球占比为3％。

上述实例表明，本发明的含铜污泥造粒和预烘干的装备及工艺，能够有效的处理含铜污泥，提高了含铜污泥的处理效率，降低处理设备的能耗，且生产出的料球品质高。