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1  前言

    陶粒是一種在窯爐中經(jīng)發(fā)泡生產(chǎn)的輕骨料。它具有球狀的外形，表面堅硬，內(nèi)部呈蜂窩狀。陶粒具有優(yōu)異的性能，如密度低、筒壓強度高、孔隙率高、軟化系數(shù)高、抗凍性良好、抗堿集料反應等性能。特別是由于陶粒密度小，內(nèi)部多孔，形態(tài)、成分較均一，且具一定強度和堅固性，因而具有質(zhì)輕、耐腐蝕、抗凍、抗震和良好的隔絕性等特點。

而且生產(chǎn)陶?？纱罅坷霉腆w廢棄物，廣泛適用于污泥淤泥、尾礦、煤矸石、粉煤灰、赤泥、工業(yè)廢渣、飛灰等廢棄物的徹底處理。“以廢治廢”，最終生產(chǎn)出綠色高附加值產(chǎn)品——陶粒。

2  陶粒應用范圍廣

    陶粒作為一種高性能輕骨料可用于裝配式建筑構件、輕骨料混凝土、海綿城市建設、污水濾料、生態(tài)濕地建設等，具有較高附加值，應用前景廣闊（圖1）。

            圖1  陶粒應用范圍

商品混凝土中使用陶粒替代砂石骨料配制成混凝土，可有效減輕建筑物重量，且具有保溫性能好，抗?jié)B透性、耐火性強的優(yōu)勢，裝配式建筑結構件、高層建筑保溫砌塊、大跨度混凝土構件、地基回填澆筑等均可廣泛使用。

海綿城市滲水儲水。陶粒具有較多的孔隙，吸附性強，是建設海綿城市比較理想的海綿體材料?？捎迷诮ㄖG色屋頂無土栽培、透水路面鋪設等。陶粒能吸收并鎖住大量雨水，消除城市內(nèi)澇。天氣炎熱時水分蒸發(fā)，減輕城市熱島效應。

用作污水治理濾料。陶粒濾料質(zhì)輕、孔隙率高、表面積大，有足夠的機械強度、吸附力強，化學性能穩(wěn)定，且價格比活性炭便宜，適宜于脫色等處理，也可用作工業(yè)濾料。

濕地浮床綠植栽培。超輕通孔的陶粒由于孔隙分布均勻，滲透能力強、吸水性強，可用于微生物、綠色植物的栽培。將其用于浮床生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)等，有利于植物根系生長，可凈化各種水系，是處理富營養(yǎng)化水體的理想方式。

3  超高強固廢陶粒制備技術

恒遠利廢公司2012年引進英國RTAL公司瀑落式回轉(zhuǎn)窯，并與中科院合作研發(fā)“工業(yè)固廢協(xié)同處理——焙燒陶?！奔夹g。

采用 “低溫烘干+高溫焙燒”的方法生產(chǎn)陶粒，整條生產(chǎn)線采用獨有的陶粒成型成套專利技術(發(fā)明專利號：201310564630.7)。污泥及硅鋁系的固體廢棄物混合造粒后，經(jīng)200℃低溫烘干，再直接進入1100℃以上窯爐焙燒。此方法可大大提高陶粒成品率，且烘干和焙燒段溫度避開了二噁英產(chǎn)生區(qū)域。污泥在焙燒過程中有機質(zhì)全部助燃，硅鋁系的固廢則在高溫下熔融重組，重金屬類元素被固化到晶格中，最終形成資源化的產(chǎn)品——陶粒。

核心焙燒設備瀑落式回轉(zhuǎn)窯源自英國，內(nèi)部獨有的三葉弧形截面熱交換效率高，是傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的2倍，實現(xiàn)了低耗高產(chǎn)的目的。該窯爐長度僅為傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)窯的1/4，且采取窯外造粒工藝，整條生產(chǎn)線占地小，空間利用率高，大大降低了土建投資。配套的余熱回用系統(tǒng)可將窯爐尾氣熱量循環(huán)利用，再用于脫水烘干等環(huán)節(jié)，符合綠色節(jié)能的發(fā)展要求。

生產(chǎn)車間全封閉，采用負壓將煙氣、臭氣等集合處理，真正做到無二次污染。整體生產(chǎn)線集污泥干燥、陳化、成型、燒結、冷卻于一體，另配有清潔處理系統(tǒng)。陶粒生產(chǎn)全程自動化，整個車間幾乎實現(xiàn)無人作業(yè)。核心環(huán)節(jié)高溫焙燒段，通過火焰自動控制系統(tǒng)配套窯內(nèi)監(jiān)控高清攝像，可實現(xiàn)溫度的精準調(diào)節(jié)，確保陶粒產(chǎn)品優(yōu)質(zhì)。

該技術集合污泥大摻量、高產(chǎn)低耗能、電控自動化、余熱再利用、煙氣臭氣處理、占地小投資省等六大特點，代表了目前國內(nèi)陶粒生產(chǎn)行業(yè)先進水平。

3.1 多種類固廢髙摻量利用

可廣泛適用于尾礦、煤矸石、粉煤灰、赤泥、污泥、淤泥、工程棄土、工業(yè)廢渣的徹底處理。粉煤灰、尾礦摻量可達90%以上，污泥摻量可達30%以上。

3.2 生產(chǎn)線環(huán)保無污染

可控制煙氣在燃燒室內(nèi)850度時停留2秒以上，使二噁英完全分解。采用煙氣回收、臭氣處置、大氣污染物處理等系統(tǒng)，使污染物排放達到環(huán)保要求。

3.3  焙燒設備效率高能耗低

生產(chǎn)線核心設備——瀑落式回轉(zhuǎn)窯（專利號ZL201310564729.7）（圖2、圖3），與英國RTAL（環(huán)泰）公司合作開發(fā)，窯內(nèi)獨特的三葉結構熱交換率高，能耗低，占地少。全自動監(jiān)控火焰，窯內(nèi)自動控溫，雙通道燃燒器可實現(xiàn)燃料瞬間切換，比傳統(tǒng)窯爐節(jié)能30%。

 圖2  瀑落式回轉(zhuǎn)窯   圖3   瀑落式回轉(zhuǎn)窯及無線溫度采集監(jiān)測

窯爐可穩(wěn)定運行在1200℃以上，高溫環(huán)境可以有效殺死固廢中的病原菌、寄生蟲，并將重金屬等有毒有害物固化、穩(wěn)定在成品中。生產(chǎn)線可實現(xiàn)全密閉生產(chǎn)，污泥綜合利用項目設置臭氣管道收集臭氣，統(tǒng)一進行環(huán)保處理，不會產(chǎn)生臭味。窯爐全程溫度均控制在850℃以上，可以有效防止二噁英的產(chǎn)生。

3.4  攪拌設備效率高

立式紊流攪拌機（專利號ZL201010201175.0）（圖4、圖5），克服粘稠物料攪拌不均勻的難題，可使粘稠物在90秒內(nèi)均勻度達99.8%。旋轉(zhuǎn)式筒體加獨特的攪拌裝置，充分利用逆流和橫流，提高混合效果。合金高強耐磨葉片，采用軍用特種鍍層，有效延長設備使用壽命。產(chǎn)能根據(jù)客戶需求定制，轉(zhuǎn)速可調(diào)，可滿足攪拌、造粒等不同需求。

圖4  立式紊流攪拌機                                                            圖5  立式紊流攪拌機攪拌實景

3.5  生產(chǎn)線余熱回用

    在窯尾設置熱交換器（圖6），將換熱后的潔凈空氣用于生料球的烘干，烘干工段無需設置外部熱源，減少能耗。

圖6    余熱回用裝置

3.6 生產(chǎn)線自動化控制

    生產(chǎn)線自動化操控，并設置在線監(jiān)測和報警系統(tǒng)，通過自動化控制系統(tǒng)對生產(chǎn)流程實現(xiàn)自動順序啟停。對生產(chǎn)流程及設備運行狀態(tài)進行實時監(jiān)控，保證設備運行安全，出現(xiàn)異常情況報警提示。

3.7 陶粒產(chǎn)品質(zhì)量高

    采用“低溫烘干，高溫焙燒”技術，解決生料球強度低、易破碎的難題，陶粒產(chǎn)品強度高，筒壓強度可達15MPa以上。

3.8 產(chǎn)品應用范圍廣

    高強陶粒應用范圍廣，可作為商品混凝土和裝配式預制構件的天然砂石骨料替代品；可生產(chǎn)陶粒加氣混凝土，作為承重材料用于圍護結構；可生產(chǎn)陶粒砌塊、EPS陶粒保溫墻板；可生產(chǎn)海綿城市透水砌塊；可用作污水治理過濾材料。

4  結語

    恒遠利廢致力于發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，專注大宗固體廢棄物綜合利用，擁有固廢制備陶粒、固廢制備加氣混凝土、固廢制備蒸壓磚、重金屬底泥零擴散疏浚、尾礦濃縮干排、礦山充填等核心技術。

    恒遠利廢歷經(jīng)十余年發(fā)展，在大宗固廢綜合利用領域收獲了豐碩的成果，截至目前，公司共承接完成工業(yè)固廢綜合利用項目600余處，可實現(xiàn)年處理各類工業(yè)固廢總量超1.2億噸。

    公司經(jīng)過600多個項目的實戰(zhàn)洗禮，目前已經(jīng)練就出了一支以客戶服務為中心、專業(yè)功力扎實、響應速度快捷的高素質(zhì)隊伍，囊括了材性分析、工藝設計、電氣設計、機械設計、項目管理等多個專業(yè)的人才，具備按時、按質(zhì)、按量交付工程的能力，可承接采樣化驗、工程設計、設備制造、安裝調(diào)試一體化總承包工程。