一种利用污染土原地异位制备陶粒的方法及装置与流程

本发明属于污染土壤处理，具体涉及一种利用污染土原地异位制备陶粒的方法及装置。

背景技术：

1、当前对污染场地的有机、重金属等污染土壤修复主要有以下几个方法：化学氧化技术、热脱附技术、土壤洗脱技术、水泥窑协同处置技术、植物修复技术、生物修复技术以及气提技术等。其中水泥窑协同处置技术和异位热脱附技术是处理效果好、修复速度快、工艺简单、处理量大、成本低的修复技术。

2、更具体地，一方面，将污染土壤烧制成陶粒是一种经济高效且可资源化的方法。这一方法需要对污染土壤先进行烘干、研磨、筛分、混合和成球等前处理工序，通过这些前处理工序，将污染土壤制成适合的胚料后，再进行陶粒烧制。然而，烧制陶粒的工艺流程复杂，且需要较高的温度，导致能耗较高。此外，陶粒窑生产线无法在现场原地使用，因此在对污染土壤进行运输、前处理以及烧结的全过程中，存在二次污染的风险，同时也增加污染土壤异地外运的成本和管理难度。

3、另一方面，异位热脱附技术处理效率高，能够达到较高的修复目标。并且，在场地现场搭建异位热脱附装置进行原地异位污染土修复，从而也避免了污染土壤异地外运的运输成本、二次污染的环境风险和管理难题。但这一方案是对场地上挖掘出的污染土进行异位热脱附修复，热脱附修复后土壤理化性质改变，一般无法作为材料使用，不利于污染土壤后续的资源化利用。

4、可知，目前亟需一种经济有效、可以原地修复并利用污染土壤的修复方法。

技术实现思路

1、本发明提供一种利用污染土原地异位制备陶粒的方法及装置，结合热脱附技术将污染土壤在污染场地中原地制成陶粒，实现对污染土壤的原地修复与资源化利用，有效解决污染土资源化利用难、二次污染风险高、陶粒烧结能耗高等问题。

2、本发明的第一方面，提供利用污染土原地异位制备陶粒的方法，对目标污染场地的污染土壤进行原位处理，包括：在目标污染场地搭建热脱附联用烧结陶粒装置，将从目标污染场地中挖掘出来的污染土壤加入所述热脱附联用烧结陶粒装置中，使污染土壤依次经过干燥环节、造粒环节、烧结环节，形成陶粒；所述热脱附联用烧结陶粒装置包括依次连接的混合搅拌筒、旋转造粒机和烧结筒；所述干燥环节在所述混合搅拌筒中实现，所述混合搅拌筒与烧结筒相连通，以使烧结筒内的余热尾气通入混合搅拌筒中，以使物料在混合搅拌筒内实现热脱附、颗粒干燥和搅拌；所述烧结筒内固定有金属过滤套筒，所述金属过滤套筒上设有多个过滤孔。

3、可选地，本方法还包括：在将污染土壤加入所述热脱附联用烧结陶粒装置之前，向污染土壤中添加活性炭、硼砂。

4、可选地，所述活性炭的质量分数为5％～8％；所述硼砂的质量分数为5％。

5、可选地，所述烧结环节的烧结温度为300～600℃，烧结停留时间为20min。

6、可选地，制备出的所述陶粒的粒径为2～30mm。

7、本发明的第二方面，提供能够实现上述方法的热脱附联用烧结陶粒装置，该装置包括依次连接的混合搅拌筒、旋转造粒机和烧结筒；所述混合搅拌筒内设有搅拌叶片，所述混合搅拌筒通过通过尾气热量回用管与烧结筒相连通；所述烧结筒内固定有加热装置和金属过滤套筒，所述金属过滤套筒上设有多个过滤孔。

8、可选地，所述加热装置位于烧结筒的圆柱轴，所述金属过滤套筒与烧结筒的圆柱轴相同。

9、可选地，所述混合搅拌筒沿长度方向倾斜设置，使污染土壤在混合搅拌筒内得以在重力作用下进入混合搅拌筒尾端相连的旋转造粒机中。

10、可选地，所述搅拌叶片沿混合搅拌筒内筒壁螺旋形分布。

11、可选地，所述多个过滤孔均匀分布于金属套筒上，过滤孔的直径为20mm。

12、本发明的利用污染土原地异位制备陶粒的方法，结合热脱附联用烧结陶粒装置，在干燥环节，既实现了对污染土壤的热脱附，又使热脱附处理后的土壤能够作为陶粒的原材料；在干燥环节，结合混合搅拌筒，胚料污染土的热脱附、干燥和搅拌能够同时完成，避免了陶粒制作烘干-破碎-筛分的复杂前处理工艺，操作简便，降低了成本与机器复杂度；在烧结过程中，通过金属过滤套筒的设置能够将陶粒分选为大粒径和小粒径，并在不同位置烧结，进一步提高了能源利用效率，保障陶粒烧结品质和均匀度，提高不同粒径陶粒内部污染物处理和陶粒烧结效率。

13、进一步地，本发明的一方案中，通过活性炭和硼砂的加入，改进了污染土壤制备陶粒的工艺。具体而言，本发明利用污染土壤中无机矿物组分作为原料，生产出内部孔隙发达的透水轻质陶粒。污染土中的有机杂质和活性炭作为造孔剂和发泡剂，其中有机杂质会在500℃左右受热分解产生气体，有利用陶粒内部微孔的膨胀形成，提高陶粒内部微观孔隙结构；活性炭在热脱附与搅拌阶段可以吸附污染土中解析出来的有机污染物，降低污染物挥发量与泄露风险；在胚料中加入一定的硼砂作为助溶剂，扩宽了烧结温度，降低烧结温度、烧结时间和能源消耗，避免在较高温度和较高烧结时间下，陶粒内部微孔的破坏。

14、本发明可以实现污染土壤的原地生产陶粒，避免污染土壤在运送至陶粒生产线过程中，造成异地外运的运输成本、环境风险和管理难题，能够全面降低全过程的二次污染风险。此外，传统热脱附修复后土壤残留污染风险，破坏土壤结构无法进行再利用，本方法可将污染土壤直接制成可再次利用的建筑材料，促进污染土壤的资源利用。本发明制备的陶粒具有多孔、质轻、均匀度好的特点，可作为轻骨料和滤水材料使用，现场使用，实现了污染土壤的资源化利用。

技术特征：

1.一种利用污染土原地异位制备陶粒的方法，对目标污染场地的污染土壤进行原位处理，其特征在于，包括：在目标污染场地搭建热脱附联用烧结陶粒装置，将从目标污染场地中挖掘出来的污染土壤加入所述热脱附联用烧结陶粒装置中，使污染土壤依次经过干燥环节、造粒环节、烧结环节，形成陶粒；

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在将污染土壤加入所述热脱附联用烧结陶粒装置之前，向污染土壤中添加活性炭、硼砂。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述活性炭的质量分数为5％～8％；所述硼砂的质量分数为5％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述烧结环节的烧结温度为300～600℃，烧结停留时间为20min。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述陶粒的粒径为2～30mm。

6.实现权利要求1-5任一所述的方法的热脱附联用烧结陶粒装置，其特征在于，包括依次连接的混合搅拌筒、旋转造粒机和烧结筒；所述混合搅拌筒内设有搅拌叶片，所述混合搅拌筒通过通过尾气热量回用管与烧结筒相连通；所述烧结筒内固定有加热装置和金属过滤套筒，所述金属过滤套筒上设有多个过滤孔。

7.根据权利要求6所述的热脱附联用烧结陶粒装置，其特征在于，所述加热装置位于烧结筒的圆柱轴，所述金属过滤套筒与烧结筒的圆柱轴相同。

8.根据权利要求6所述的热脱附联用烧结陶粒装置，其特征在于，所述混合搅拌筒沿长度方向倾斜设置，使污染土壤在混合搅拌筒内得以在重力作用下进入混合搅拌筒尾端相连的旋转造粒机中。

9.根据权利要求6所述的热脱附联用烧结陶粒装置，其特征在于，所述搅拌叶片沿混合搅拌筒内筒壁螺旋形分布。

10.根据权利要求6所述的的热脱附联用烧结陶粒装置，其特征在于，所述多个过滤孔均匀分布于金属套筒上，过滤孔的直径为20mm。

技术总结本发明涉及污染土壤处理技术领域，提供一种利用污染土原地异位制备陶粒的方法及装置。本发明的方法，对目标污染场地的污染土壤进行原位处理，包括：在目标污染场地搭建热脱附联用烧结陶粒装置，将从目标污染场地中挖掘出来的污染土壤加入所述装置中，使污染土壤依次经过干燥、造粒、烧结环节形成陶粒；该方法在场地原地完成污染土壤的热脱附和烧制成陶粒，减少异地外运的风险和成本，利用活性炭作为造孔剂和粘合剂，改善污染土壤陶粒孔隙度，同时降低热脱附能源消耗，具有工艺流程简单、环境污染小、能源消耗低的优点，陶粒可作为轻骨料和滤水材料使用，实现了污染土壤的资源化利用。技术研发人员：曲常胜,王从军,丁亮,涂勇,张柔嘉,夏威夷,聂溧受保护的技术使用者：江苏省环境工程技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/29