CN103977529A - 一种低焦油排放的铬渣热解处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种新型的铬渣热解处理方法，可在高效处理铬渣的同时，减少焦油有害物质的排放。技术方案为，将铬渣与秸秆在高温处混合反应，产生的高温焦油气往低温区流动，部分冷却在往高温区移动的铬渣表面并与铬渣表面Cr(VI)发生反应，另一部分在低温处与氧气发生反应而得以去除。同时由于焦油气的充分利用，铬渣中的Cr(VI)得到有效还原，且铬的氧化也被有效控制。
Description
技术领域
本发明是一种新型的铬渣热解处理方法，通过工艺控制，可在铬渣中Cr(VI)有效还原的同时，大大降低尾气中焦油等有害物质的排放。本发明属于环境保护技术领域。
背景技术
铬渣是重铬酸盐生产过程中排放的副产物。因其中含有水溶性Cr(VI)而具有极大的毒性，如果不经过处理而露天堆放，对地下水源、河流或海域会造成不同程度的污染，严重的危害人体健康和动植物的生长。
总体来说，目前铬渣的解毒方法（即将毒性高的Cr(VI)变为Cr(III)）分为湿法解毒和干法解毒两大类。湿法是将通过添加还原剂将铬渣中Cr6+在液相还原解毒的方法。但该法试剂消耗大，成本高，目前还难以大规模用于治理铬渣。
干法解毒既是通过高温还原性气氛的强还原作用使铬渣中Cr(VI)还原为Cr(III)达到解毒的目的。传统的干法治理是用碳做还原剂，再还原性气氛中加热至1000℃左右把有毒的Cr6+还原成无毒的Cr6+，该法已经大规模应用于铬渣的治理，有一定经济效益，但处理过程中伴有二次粉尘污染，且投资成本高，能耗大。
专利申请号200710041125.9介绍了一种利用热解技术处理铬渣的工艺。该工艺将利用污泥在高温缺氧条件下将铬渣中Cr(VI)还原，该工艺以废治废，且将反应温度降低，大大减少了成本。但该工艺一个缺陷是由于该工艺将污泥与铬渣在低温区混合，在往高温区移动过程中，污泥中有机质产生的焦油不断挥发而进入尾气，这一方面降低了焦油作为Cr(VI)还原剂的使用效率，另一方面造成了二次污染。焦油中含有大量诸如多环芳烃等致癌物，且在冷却过程中容易以PM2.5的形式排出，其危害极大，因此其污染问题需要得到重视。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明是一种新型的铬渣热解处理方法，通过工艺控制，可将铬渣中Cr(VI)有效还原的同时，大大降低尾气中焦油等有害物质的排放。
本工艺技术方案为：将铬渣与秸秆在高温处混合反应，产生的高温焦油气往低温区流动，部分冷却在往高温区移动的铬渣表面并与铬渣表面Cr(VI)发生反应，另一部分在低温处与氧气发生反应而得以去除。同时由于焦油气的充分利用，铬渣中的Cr(VI)得到有效还原，且铬的氧化也被有效控制。
本发明的方法具体包括以下步骤：
1.将铬渣磨至粒径<2mm后，送入内热式回转窑尾部，随后转动内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头。在窑头处与高温热气流及秸秆混合；
2.还原燃烧炉：以秸秆为燃料，通过控制秸秆与空气比例，控制产生的高温气流中O2含量不高于1%，气流温度高于900℃，产生的高温还原性气流送到内热式回转窑窑头，用以对铬渣及秸秆进行热解；
3.在回转窑窑头上部设置一料仓，将颗粒<2mm秸秆从料仓输送到窑头，与高温还原性气流及来自于窑尾的铬渣混合。控制秸秆与铬渣在单位时间内的输送量，控制范围是秸秆：铬渣=（1～2）：20。控制高温气流与铬渣的输送量，使得窑头的温度保持在450～600℃。在此过程中，秸秆产生焦油气体，随着高温气流流向窑尾。铬渣与秸秆热解后的碳化产品进入冷却装置，冷却至温度低于200℃后排放；
4.带有焦油气的高温气流从窑头向窑尾移动，在此过程中气流温度逐渐降低，部分焦油气冷却在铬渣表面并发生反应。当温度降至250～300℃区间范围时，气流与窑尾输入的空气混合，焦油气得以进一步氧化去除，同时释放出热量用以加热铬渣。随后气流进入尾气处理装置，经除尘冷却后排放；
5. 在冷却装置出口处设置一双向鼓风机，通过控制进出气流，使二级回转窑窑头压力控制在-0.5kp～0.5kp范围内，以防空气进入或者大量焦油气排出，从而简易控制二级回转窑的强还原气氛。
相比传统的热解处理方法，本方法有如下优势：
1. 本工艺充分利用并消耗了有机质产生的焦油气，并大大降低了焦油的排放量；
2. 由于充分利用了焦油气，减少了秸秆的使用量并降低了反应温度，减少了成本；
3. 降低了高温气流的控氧量，使得燃料可以充分利用。同时从技术上确保了冷却装置的还原气氛，避免了铬的二次氧化。
附图说明
图1为工艺流程示意图。
具体实施实例如下：
1.将铬渣送入内热式回转窑尾部，随后转动内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头。在窑头处与高温热气流及秸秆混合；
2. 还原燃烧炉：以秸秆为燃料，通过控制秸秆空气比例，控制产生的高温气流中O2含量不高于1%，气流温度1000℃，产生的高温还原性气流送到内热式回转窑窑头，用以对铬渣及秸秆进行热解；
3.在回转窑窑头上部设置一料仓，将秸秆从料仓输送到窑头，与高温还原性气流及来自于窑尾的铬渣混合。控制秸秆与铬渣的单位时间内的输送量，控制范围是秸秆：铬渣=1：20。控制高温气流与铬渣的输送量，使得窑头的温度保持在600℃。在此过程中，秸秆产生焦油气体，随着高温气流流向窑尾。铬渣与秸秆热解后的碳化产品进入冷却装置，冷却至温度低于200℃后排放；
4.带有焦油气的高温气流从窑头向窑尾移动，在此过程中气流温度逐渐降低，部分焦油气冷却在铬渣表面并发生反应。当温度降至250～300℃区间范围时，气流与窑尾输入的空气混合，焦油气得以进一步氧化去除，同时释放出热量用以加热铬渣。随后气流进入尾气处理装置，经除尘冷却后排放；
5. 在冷却装置出口处设置一双向鼓风机，通过控制进出气流，使二级回转窑窑头压力控制在-0.5kp～0.5kp范围内，以防空气进入或者大量焦油气排出，从而简易控制二级回转窑的强还原气氛；
6.使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬小于1.0mg/L，低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。尾气中焦油含量<0.01%。
实例2：
1.将铬渣送入内热式回转窑尾部，随后转动内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头。在窑头处与高温热气流及秸秆混合；
2. 还原燃烧炉：以秸秆为燃料，通过控制秸秆空气比例，控制产生的高温气流中O2含量不高于1%，气流温度950℃，产生的高温还原性气流送到内热式回转窑窑头，用以对铬渣及秸秆进行热解；
3.在回转窑窑头上部设置一料仓，将秸秆从料仓输送到窑头，与高温还原性气流及来自于窑尾的铬渣混合。控制秸秆与铬渣的单位时间内的输送量，控制范围是秸秆：铬渣=2：20。控制高温气流与铬渣的输送量，使得窑头的温度保持在450℃。在此过程中，秸秆产生焦油气体，随着高温气流流向窑尾。铬渣与秸秆热解后的碳化产品进入冷却装置，冷却至温度低于200℃后排放；
4.带有焦油气的高温气流从窑头向窑尾移动，在此过程中气流温度逐渐降低，部分焦油气冷却在铬渣表面并发生反应。当温度降至250～300℃区间范围时，气流与窑尾输入的空气混合，焦油气得以进一步氧化去除，同时释放出热量用以加热铬渣。随后气流进入尾气处理装置，经除尘冷却后排放；
5. 在冷却装置出口处设置一双向鼓风机，通过控制进出气流，使二级回转窑窑头压力控制在-0.5kp～0.5kp范围内，以防空气进入或者大量焦油气排出，从而简易控制二级回转窑的强还原气氛；
6.使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬小于1.0mg/L，低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。尾气中焦油含量<0.01%。
Claims (4)
1.一种低焦油排放的铬渣热解处理方法，其特征在于：将铬渣与秸秆在高温处混合反应，产生的高温焦油气往低温区流动，部分冷却在往高温区移动的铬渣表面并与铬渣表面六价铬发生反应，另一部分在低温处与氧气发生反应而得以去除。
2.根据权利要求1所述的一种低焦油排放的铬渣热解处理方法，包括如下步骤：
（1）将铬渣磨至颗粒粒径<2mm后，送入内热式回转窑尾部，随后转动内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头;
在窑头处与高温热气流及秸秆混合;
（2）还原燃烧炉：以天然气为燃料，通过控制秸秆与空气的比例，控制产生的高温气流中O2含量不高于1%，气流温度高于900℃，产生的高温还原性气流送到内热式回转窑窑头，用以对铬渣及秸秆进行热解;
（3）在回转窑窑头上部设置一料仓，将颗粒粒径<2mm的秸秆输送到回转窑窑头，与高温还原性气流及来自于窑尾的铬渣混合;
控制秸秆与铬渣单位时间内的输送量，使秸秆：铬渣=（1～2）：20;
控制高温气流与铬渣的输送量，使得窑头的温度保持在450～600℃;
在此过程中，秸秆产生焦油气体，随着高温气流流向窑尾;
铬渣与秸秆热解后的碳化产品进入冷却装置，冷却至温度低于200℃后排放;
（4）带有焦油气的高温气流从窑头向窑尾移动，在此过程中气流温度逐渐降低，部分焦油气冷却在铬渣表面并发生反应;
当温度降至250～300℃区间范围时，气流与窑尾输入的空气混合，焦油气得以进一步氧化去除，同时释放出热量用以加热铬渣;
随后气流进入尾气处理装置，经除尘冷却后排放;
（5）在冷却装置出口处设置一双向鼓风机，通过控制进出气流，使二级回转窑窑头压力控制在-0.5kp～0.5kp范围内，以防空气进入或者大量焦油气排出，从而简易控制二级回转窑的强还原气氛。
3.根据权利要求2所述的一种低焦油排放的铬渣热解处理方法，其特征在于，所用秸秆泛指各种有机废弃物，包括厨余垃圾，污泥，食品水产废弃物，农、林、畜、水产废弃物等等。
4.根据权利要求2所述的一种低焦油排放的铬渣热解处理方法，其特征在于，所用天然气可被其它化石燃料所替代，也可被秸秆等生物质能源替代。
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