利用污水廠污泥配料煅燒水泥熟料的探討

張 巖

（河南省豫鶴同力水泥有限公司，湖南 鶴壁 458000）

在水泥熟料生產過程中，需要大量富含Si02的材料。污水廠污泥中含有大量Si02，是由膠體、無機顆粒等構成的非均質物體，煅燒后會形成無害化合物，直接掩埋則容易帶來環境二次污染。將污水廠污泥作為煅燒配料進行水泥熟料生產，能夠減少水泥生產材料消耗，同時能夠為污泥資源化、無害化利用提供方法。因此，還應對利用污水廠污泥配料煅燒水泥熟料的方法進行分析，從而實現污泥資源的有效利用，推動水泥生產的可持續發展。

1 試驗條件

1.1 試驗配料

試驗采用水泥廠提供的粘土、煤灰和石灰石作，搭配城市污水廠提供的污泥進行水泥熟料煅燒。如表1 所示，為各種配料的化學組分。

表1 試驗配料化學組分（%）

1.2 試驗方法

在試驗過程中，經過配料重新分配計算，需要利用污泥進行一半粘土的替代。針對石灰石等配料，需要在溫度110℃條件下烘干24 小時，然后利用球磨機進行粉磨，篩分到一定細度。針對污水廠污泥，考慮到污泥含水率較高將導致料漿水分上升，所以需要根據相態和含水率進行脫水、干燥、除臭，然后利用球磨機粉磨[1]。經過篩分后，可以對配料混合，形成生料。從生料配比來看，石灰石、粘土、煤灰、污泥的干基分別為85.57%、6%、2.43%和6%，濕基分別為85.47%、5.99%、2.65%和5.89%。按照《水泥易燒性試驗方法》JC/T 735-2005 可以進行試樣制備，然后利用壓力機壓成13mm×13mm 試塊，在恒溫105℃真空干燥箱中烘干1h 后，可以在硅碳棒爐中煅燒。煅燒溫度以10℃/min速度均勻提高，直至達到1450℃后維持30min。將試塊取出，在空氣中冷卻，可以將得到的熟料干燥保存，然后按照《水泥膠砂強度檢驗方法（ISO 法）》GB/T 17671-1999 進行性能測試。

2 試驗結果與分析

2.1 熟料物理性能分析

針對煅燒得到的熟料，通過物理性能分析可以發現熟料比表面積達306㎡/kg，稠度達24%，與采用正常配料煅燒的熟料大致相同。從熟料凝結時間上來看，采用污泥煅燒的熟料在1h20min 后初凝，終凝時間為2h7min，較之正常煅燒的熟料時間縮短30min 左右。從抗折強度上來看，熟料3d 強度達6.4MPa，與正常熟料差距不大，28d 強度為9.2MPa，正常熟料達8.5MPa，有一程度提高。從抗壓強度上來看，采用污泥煅燒的熟料3d 強度達35.2MPa，正常熟料達33.1MPa，28d 強度為54.7MPa，正常熟料達61.7Pa，抗壓強度偏低。分析原因可以發現，采用污泥煅燒的熟料f-CaO 含量和S03含量分別為2.4%和2.4，正常熟料分別為1.21%和0.32%。而f-CaO 含量和S03含量偏高，導致熟料物理性能受到了一定程度影響。

2.2 熟料質量影響因素分析

分析熟料質量受到的影響可以發現，在污水廠提供的污泥中，含有主成分為Al2(SO4)3的混凝劑，造成熟料中SO3含量大幅度提高。實際在用于熟料煅燒的生料中，包含較高含量的SO3，不僅影響了熟料的安定性和物理性能，也導致煅燒期間廢氣中的SO3含量提高，如果直接排放至空氣中會引發環境污染。但在實際生產時，采用水泥回轉窯進行熟料煅燒，能夠對硫化物進行一定程度的吸收，并且使污泥中重金屬被固定在熟料中，因此能夠為環境安全性提供保證[2]。而f-CaO 含量的提高，與污泥中Ca0 的含量較高有關。按照要求，熟料中f-CaO 含量應不超出1.5%。所以利用污泥進行粘土替代，需要加強污泥使用量的控制，使熟料質量得到保證。在實際生產中，可以將采用污泥生產的水泥熟料與安定性較好的熟練進行配比使用，得到符合國家質量控制標準的硅酸鹽水泥。

2.3 熟料煅燒效益分析

從經濟性角度來看，使用污水廠污泥能夠減少粘土成本。但采用烘干方式將對污泥含水率，將導致煤耗增加。實際對污水廠污泥進行消納，按照含水率70%進行計算，還會引起電費、管理費、人工費、設備折舊費等多種費用的增加。如果按照1t 污泥消耗量進行計算，成本約增加9.1 元。1t 污泥能夠煅燒約51t 水泥，因此每t 水泥成本約提高0.178元。從社會效益角度來看，采用污水廠污泥進行水泥煅燒，能夠為污泥處理提供減量化、資源化和無害化的方式，通過減少天然資源的消耗削減企業生產成本，能夠帶來較好環境效益，因此有助于推動水泥工業可持續發展。

3 結語

通過分析可以發現，采用污水廠水泥進行水泥熟料的煅燒，得到的水泥熟料物理性能受到了一定影響，出現了抗壓強度偏低的問題，。在實際生產中，可以通過與安定性較好的水泥熟料搭配進行質量合格的水泥生產。采取該種生產方式，水泥生產成本可以控制在合理范圍內，同時能夠帶來可觀環境效益，因此符合當前社會發展要求。