CN101113341B - 利用冶金熔融渣与固体可燃物制备可燃气的方法 - Google Patents

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Abstract

利用冶金熔融渣与固体可燃物制备可燃气的方法。本发明为余热回收利用的方法，尤其是针对冶金熔融渣与固体可燃物混合气化制备优质气体燃料以及渣中有价金属回收、废渣的资源化利用，属于资源与环境技术领域。本发明的工艺为：(1)将固体可燃物破碎、干燥；(2)将破碎干燥后的固体可燃物与1100℃～1600℃的冶金熔融渣以800～5500∶1000的比例混合，在气化炉内中升温并热解气化；(3)对固体可燃物气化产生的气体分离出粉尘和回收高温气化烟气中的热量，净化可燃气。本发明可综合利用废弃可燃物和冶金余热，将废弃的固体可燃物进行混合气化，制备优质可燃气，并综合回收渣中的有价金属，促进冶金熔渣的资源化利用。

Description

利用冶金熔融渣与固体可燃物制备可燃气的方法
技术领域
本发明涉及一种余热回收利用的方法，尤其是针对冶金熔融渣与固体可燃物混合气化制备优质气体燃料以及渣中有价金属回收、废渣的资源化利用，属于资源与环境技术领域。
背景技术
目前我国工业生产节能形势严峻，生产工艺、设备落后，冶金过程排放的熔融渣含有大量的余热资源没有得到回收利用，导致生产过程能源利用率低、产品能耗高的现象十分突出，造成了严重的资源浪费。如冶金熔融渣的潜热、显热回收采用工艺简单，如需要消耗大量水资源的水淬冲渣法，冲渣水所带走的热量不能充分被利用，冷却后的熔融渣的回收利用率也很低，废渣中所含的大量有价金属资源不但不能被回收利用，还伴随产生的蒸汽进入大气造成了严重的环境污染。
冶金熔融渣是一种高温熔融状态的物质，粘度大，导热性差，在冷却过程中其物理性质往往发生变化，且冷却过程对生成的固态炉渣的物理性能也有很大影响。
能源严重短缺的日本从1973年起已对冶金炉渣热回收利用进行了大量基础性的和半工业性的试验研究。如日本太平洋金属公司采用“氧化镍矿→回转窑干燥→回转窑煅烧→电炉还原熔炼→镍铁合金”流程处理低品位镍矿石，采用喷吹空气风碎熔渣制粒，利用热交换方式回收渣的余热，热回收率达65％以上，达到节约总能耗23％的效果。另外炉渣作为一种资源已被许多国家广泛应用，如作为水泥原料、建筑材料和筑路材料等，但作为二次能源利用的工作还不够，其含有的大量有价金属也没有得到充分的回收利用。目前，国内对冶金熔融渣余热的回收利用尚在起步阶段。
另一方面一些诸如农林废弃物，煤，城市生活垃圾，废塑料，生物质等固体可燃物可以通过气化技术转化制取优质燃气，但气化过程又需要大量的能源。若能采用合理的新节能技术将冶金熔融渣的余热资源用于固体可燃物的气化，不但节约了能源，提高了冶金行业的能源效率，而且减少了环境污染，更可获得优质气体燃料，该方法对实现我国节能减排的战略目标具有十分重大的现实意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用冶金熔融渣与固体可燃物制备可燃气的方法，可综合利用废弃可燃物和冶金余热，将废弃的固体可燃物进行混合气化，制备优质可燃气，并综合回收渣中的有价金属，促进冶金熔渣的资源化利用。
解决发明的技术问题所采用的方案是：
(1)将固体可燃物破碎、干燥；
(2)将破碎干燥后的固体可燃物与1100℃～1600℃的冶金熔融渣以800～5500∶1000的比例混合，在气化炉内中升温并热解气化；
(3)对固体可燃物气化产生的气体分离出粉尘和回收高温气化烟气中的热量，净化可燃气。
本发明的还包括以下技术方案：
(1)固体可燃物应破碎至3mm～10mm的颗粒，干燥至平均含水率低于20％；
(2)在气化炉内实现固体可燃物的高温气化，可选取含氧量为21～99％的富氧空气或水蒸气为气化介质，或将富氧空气与水蒸气以0.3～8∶1的体积比混合作为气化介质。气化介质压力为0.1MPa～1MPa，气化炉内空气过剩系数为0.2～1。
冶金熔融渣经固体可燃物气化吸收余热后被降温至400℃～600℃的中温固态渣，经气化冷却粉碎装置破碎为小于200目的达到70％～90％的颗粒，所产生的水蒸气输送再至气化炉作为气化介质。
对冷却后的炉渣分离出其中的有价金属并回收利用，尾渣做水泥原料或做建筑材料使用。
本发明的有益效果是：
(1)对冶金熔融渣的显热、潜热余热资源做到了阶梯高效综合回收利用，提高能源利用率的同时还取代了水淬工艺，大大节约了水资源的消耗；
(2)将原先浪费的熔融渣余热资源回收用于固体可燃物气化制备优质可燃气，符合“建设具有冶炼产品制造功能、能源转换功能、社会大宗废弃物处理与吸纳功能的新型冶炼厂”的未来冶金工业发展方向；
(3)对熔融渣中的有价金属进行了回收利用，是对日益枯竭的矿产资源的有力补充，减少了废渣的环境污染，且处理后的无害尾渣还可进行资源化利用，用于做水泥业原料或建筑材料等。
附图说明
图1为本发明工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1：
某炼铜厂贫化电炉产出的渣现在采用的是水淬方式处理，冲渣水量约1000吨/小时。目前每年的铜渣排放量在60万吨左右，流动温度为1258℃。将收集来的周边城市生活垃圾自然干燥至含水率低于15％，，经机械分选除去部分不可燃物质并破碎可燃物质为平均粒径小于5mm的颗粒(热值达18893kJ/kg)，在气化炉内按2800千克垃圾/吨渣的比例混合气化，采用含氧量为30～35％的富氧空气做气化介质，气化介质压力在45.5～55.5kPa之间调节，空气过剩系数0.2～0.4。气化产生的气体经由气化炉顶部进入气体净化装置净化提纯后再经由冷却器降温，得到优质的可燃气，成分为CO：7.33％，H2：6.93％，CH2：3.25％，CmHn：4.13％，CO2：14.47％，热值达6380kJ/m3。被降温至600℃左右的固态中温渣经气化冷却粉碎装置破碎降温，温度降至45℃，冷却粉碎后得到的小于200目达到70％的废渣，采用公知技术筛选后得到含有铁元素和铜元素的物料；其余的为含有硅、镁、钙的废渣，可用作建材。
实施例2：
个旧地区锡矿业经过上百年的开采，地表砂锡矿资源已经枯竭，硫化矿的采选量随之逐渐增多，冶金渣中除锡外还含有丰富的砷和硫。某炼锡厂每吨锡渣含有1.38×106KJ的余热。首先将温度达1150℃的熔融渣与粉碎(长度20mm以下，宽度和厚度不超过5mm)、干燥后的秸秆等农业废弃物在气化炉内按3600千克秸秆/吨渣的比例混合气化，采用水蒸气做气化介质，气化介质压力在52.5～68.5kPa之间调节，空气过剩系数0.15～0.3。气化产生的气体经由气化炉顶部进入气体净化装置净化提纯后再经由冷却器降温，得到优质的可燃气，成分为CO：7.54％，H2：6.30％，CH2：4.07％，CmHn：2.96％，CO2：15.81％，热值达6820kJ/m3。被降温至550℃左右的固态中温渣经气化冷却粉碎装置破碎降温，温度降至55℃，降温粉碎过程所产生的水蒸气输送至气化炉作为气化介质，冷却粉碎后得到的小于200目的达到80％的废渣，采用公知技术筛选后得到含有铁元素的物料；其余的为含有硅、镁、钙的废渣，可用作水泥原料。
实施例3
某冶炼厂排出的镍渣中含有镍、钴、铜等有价金属，且每吨镍渣含有1.67×106KJ的余热。首先将温度达1185℃的熔融渣与粉碎(8mm以下)、干燥后的废塑料在气化炉内按4950千克废塑料/吨渣的比例混合气化，采用富氧空气-水蒸气(2.5∶1的体积比混合)做气化介质，气化介质压力在38.5～48.5kPa之间调节，空气过剩系数0.45～0.55。气化产生的气体经由气化炉顶部进入气体净化装置净化提纯后再经由冷却器降温，得到优质的可燃气，成分为CO：7.56％，H2：6.22％，CH2：3，43％，CmHn：4.11％，CO2：14.14％，热值达6160kJ/m3。被降温至580℃左右的固态中温渣经气化冷却粉碎装置破碎降温，温度降至75℃左右，降温粉碎过程所产生的水蒸气输送至气化炉作为气化介质，冷却粉碎后得到的小于200目的达到75％的废渣，采用公知技术筛选后得到含有铜元素的物料；其余的为含有硅、镁、钙的废渣，可用作筑路材料。

Claims (3)

1.一种利用冶金熔融渣与固体可燃物制备可燃气的方法，其特征是：
(1)将固体可燃物破碎至3mm～10mm的颗粒，干燥至平均含水率低于20％；
(2)将破碎干燥后的固体可燃物与1100℃～1600℃的冶金熔融渣以800～5500∶1000的质量比例混合，在气化炉内升温并热解气化，选取含氧量为21％～99％的富氧空气或水蒸气为气化介质，或将富氧空气与水蒸气以0.3～8∶1的体积比混合作为气化介质，气化介质压力为0.1MPa～1MPa，气化炉内空气过剩系数为0.2～1；
(3)对固体可燃物气化产生的气体经气体净化装置分离出粉尘，气体又经冷却器降温，回收高温气化烟气中的热量，得到可燃气。
2.按权利要求1所述的利用冶金熔融渣与固体可燃物制备可燃气的方法，其特征是：冶金熔融渣经固体可燃物气化吸收余热后被降温至400℃～600℃的中温固态渣，经气化冷却粉碎装置破碎，使70％～90％的颗粒达到小于200目，中温固态渣在冷却粉碎过程产生的水蒸气再输送至气化炉作为气化介质。
3.根据权利要求2所述的利用冶金熔融渣与固体可燃物制备可燃气的方法，其特征是：对冷却并粉碎后的炉渣分离出其中的有价金属并回收利用，尾渣做水泥原料或做建筑材料使用。
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