CN104451138A - 一种利用冶金烧结高炉无害化处理电镀污泥的工艺系统 - Google Patents

Abstract

一种利用冶金烧结高炉无害化处理电镀污泥的工艺系统，其包括电镀污泥制核系统、球核预覆裹系统、二次复合球制造系统、半程还原解毒系统和高炉系统。其是利用二次物料复合造球技术，在犁刀混匀造核系统中，电镀污泥与还原性冶金废料重力除尘灰形成合适粒度的球核。在预覆裹工艺中，以除尘灰为预覆裹料的目的是确保电镀污泥不产生二次污染。预覆裹后进入到常规造球设备中进行电镀污泥二次复合造球，再运输到冶金烧结和高炉进行彻底解毒及资源综合利用。该系统对电镀污泥解毒彻底并不产生新的有害物质；建设费用少，运行费用低；资源能有效利用，为电镀污泥的无害化处理和资源综合利用开辟了一条新的途径。

Description

一种利用冶金烧结高炉无害化处理电镀污泥的工艺系统

技术领域

本发明属于危险有害固废处理技术领域，具体涉及球团矿生产和对电镀污泥的无害化处理工艺系统，可以直接利用冶金烧结和高炉实现对电镀污泥的无害化处理和资源化综合利用。利用本工艺系统生产并经冶金烧结和高炉处理后的电镀污泥复合球团，经资源综合利用可成为具有较高经济价值的含镍铬生铁原料。

背景技术

目前，对于电镀污泥无害化处理及资源再生利用，各电镀企业都没有有效的技术能够完全解决。处理电镀污泥的方法大致为以下四种：1）固化/稳定化技术；2）热化学处理技术；3）有价金属回收技术；4）微生物处理技术；5）材料化技术。在以上的处理方法中有的是投资多、运行费用过高，有的是处理不够彻底，有的是资源不能充分有效利用，有的是占用大量土地浪费资源。

发明内容

本发明是针对电镀污泥彻底解毒和资源有效利用的工业化生产而研发出的一种工艺系统，该系统对电镀污泥解毒彻底并不产生新的有害物质；建设费用少，运行费用低；资源能有效利用，为电镀污泥的无害化处理和资源综合利用开辟了一条新的途径。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：

一种利用冶金烧结高炉无害化处理电镀污泥的工艺系统，其是利用二次物料复合造球技术，在犁刀混匀造核系统中，电镀污泥与还原性冶金废料重力除尘灰形成合适粒度的球核。在预覆裹工艺中，以除尘灰为预覆裹料的目的是确保电镀污泥不产生二次污染。预覆裹后进入到常规造球设备中进行电镀污泥二次复合造球，再运输到冶金烧结和高炉进行彻底解毒及资源综合利用。

本工艺系统具体由以下系统依次连接构成：

（1）电镀污泥制核系统：采用犁刀混料设备和圆盘造球机，物料通过犁刀混料设备的破拱防架桥装置防止物料架桥，顺利落入设备中，通过该设备的犁刀结构对电镀污泥进行破碎，并同时在物料混合过程中通过将还原性冶金废料重力除尘灰不断混入使电镀污泥的水分降低，形成互不粘连的颗粒,即形成电镀污泥球核。符合粒径要求的球核通过输送带进入球核预覆裹系统，不符合粒径要求的球核被送入圆盘造球机，加入粘结液再次造球后再通过输送带进入球核预覆裹系统。

（2）球核预覆裹系统：采用圆盘造球机，其进料口连接电镀污泥制核系统的出料输送带，将电镀污泥球核送入圆盘造球机，圆盘造球机的料仓中装还原性冶金废料，将还原性冶金废料同步送入圆盘造球机的圆盘中与电镀污泥球核混合，对电镀污泥球核进行包裹形成一层屏蔽外壳，防止电镀污泥的二次污染并创造六价铬还原反应的良好条件。

（3）二次复合球制造系统：包括球壳料储备配料系统、混料系统、物料缓冲仓、活性还原复合粘接集成系统、二次物料复合成球系统、复合球团缓冲仓。

所述球壳料储备配料系统具有硫酸渣料仓、重力除尘灰料仓和冶金除尘灰料仓和送料带，各个料仓中物料按比例同步落入送料带中，送料带的末端连接混料系统。

所述混料系统采用双螺旋混料机，其出料端通过输送机连接物料缓冲仓。

所述物料缓冲仓起到对物料的缓冲、贮存作用，其布置在球核预覆裹系统的出料端与二次物料复合成球系统的进料端之间连接的物料输送带上方。

所述活性还原复合粘接集成系统包括依次连接的原料罐、粘接液制备设备和储液罐。原料罐用于储存粘结剂原料，粘结液制备设备为高速分散反应釜，用于配制粘结液，储液罐用于储存已配置好的粘结液，为生产提供准备。原料罐中的原料通过小型输送机送料至粘结液制备设备中，制备好的粘结液通过泵将粘结液输送到储液罐中储存，储液罐中的粘结液再由高压泵设备输送至各造球系统中进行造球。

所述二次物料复合成球系统采用圆盘造球机，将预覆裹后电镀污泥球核与硫酸渣和重力除尘灰在活性还原复合粘接液的作用下混合造球，形成二次物料复合球团。

所述复合球团缓冲仓布置在二次物料复合成球系统的出料端，对复合球团起到缓冲贮存、转运的作用。

（4）半程还原解毒系统

     所述半程还原解毒系统设置在复合球团缓冲仓的出料端，包括一套输送机和烧结机，二次物料复合球团通过输送机送入烧结混匀料中作为烧结矿原料，在烧结机中进行焙烧形成熔融性烧结矿，在焙烧过程中，二次物料复合球团内部生成还原气氛，将六价铬还原为三价铬，起到半程还原解毒作用。

（5）高炉系统（全程还原解毒及资源综合利用系统），通过输送机连接半程还原解毒系统，将已半程还原的含三价铬烧结矿在高炉中强还原气氛中还原得到镍铬生铁，完成电镀污泥的无害化处理和冶金废料的再生利用，同时改善烧结混匀料的冶金性能。

本发明以上的电镀污泥制核系统、球核预覆裹系统和二次复合球制造系统均布置在密闭的环境中。

    进一步，还可以设置电镀污泥预处理系统，包括压滤设备、输送设备、检测设备及监控设备；所述压滤设备采用高压机械金属板框压滤机进行脱水，压滤压力可达50kgf/cm²，将电镀污泥预处理脱去一部分水分后再经输送设备进入电镀污泥制核系统。

采用以上工艺系统，通过犁刀混料设备将电镀污泥和还原性冶金废料重力除尘灰有效混合，密闭生产出粒径为（3~6）mm球核，经球核屏蔽预覆裹系统，在球核外部裹覆一层除尘灰，再利用常规造球设备，采用二次物料复合成球技术将球核与硫酸渣、冶金废料制成粒径为（3~12）mm的二次物料复合球团进入冶金烧结和高炉中进行无害化处理。在整个处理过程中，生产球核的区域为全封闭操作系统，防止电镀污泥形成二次污染，同时，在后续的二次物料复合造球的过程中，大量使用硫酸渣及冶金废料对含电镀污泥的球核进行二次物料复合造球，既避免了电镀污泥二次污染，又大量的利用了冶金废料，解毒后的复合球经资源综合利用可作为生产具有较高经济价值的含镍铬生铁原料，达到资源再生利用的目的。

利用本工艺系统生产的电镀污泥复合球团需达到如下性能要求：

（1）         物理性能

a、电镀污泥二次复合球粒度为（3-12）mm的比例：≥85%；

b、电镀污泥二次复合球中的球核含水率：15～25%；

c、电镀污泥二次复合球的落下强度为：≥8次/个球；

d、电镀污泥二次复合球的抗压强度为：≥5N/个球。

（2）化学性能

要求所造的二次复合球的碱度在1.5~2.0。

采用本工艺系统，实现二次物料复合球——冶金烧结、高炉工艺技术线，对电镀污泥彻底解毒进行无害化处理和资源综合利用，相较于其它工艺系统处理电镀污泥，本工艺系统技术先进可行，工艺流程简单，且勿需建立新的高温解毒设备，投资少；二次复合球工艺线紧邻冶金烧结，原料（电镀污泥、冶金废料）和复合球运距短，生产衔接协调方便，经营费用低；复合球焙烧不影响现有冶金烧结工艺过程；复合球可替代一定量的冶炼原料。因此该工艺经济效益和社会效益均为显著。

附图说明

图1是本工艺系统的结构框图；

    图2是工艺系统的工艺流程方框图。

具体实施方式

本发明的工艺路线是将预处理后的电镀污泥和除尘灰、还原剂在混料造核系统中混匀制成球核，然后加入除尘灰预覆裹后，再输送到二次造球设备，加入硫酸渣及冶金废料生产出电镀污泥二次复合球团。

参见图1，利用冶金烧结高炉无害化处理电镀污泥的工艺系统包括有电镀污泥制核系统、球核预覆裹系统、二次复合球制造系统和高炉烧结系统几部分，它们依次通过输送线相连，前三个系统均布置在密闭的环境中。

其工艺路线是：电镀污泥、还原剂及除尘灰通过电镀污泥制核系统（犁刀混料造核设备）制成球核，然后进入球核屏蔽预覆裹处理系统使球核外表面覆盖一层无害的除尘灰，再与通过球壳料储备配料系统加入的硫酸渣和冶金废料进入二次复合球制造系统制成复合球团，然后进入冶金烧结系统并进一步冶炼达到电镀污泥无害化处理并资源综合利用。其主料为电镀污泥、硫酸渣及冶金废料，经此工艺系统所生产出的电镀污泥复合球团经烧结冶炼后可以完成电镀污泥彻底解毒。

以下对各个子系统进行详细说明：

1、电镀污泥制核系统6（即犁刀混匀造核系统）

本系统采用犁刀混料设备601和圆盘造球机602，犁刀混料机601主要由抓斗、给料破拱防架桥装置、犁刀机构、排料机构和电仪自控设备等组成。经预处理后的电镀污泥经输送设备进入犁刀混匀造核装置，通过犁刀混料设备的破拱防架桥装置防止物料架桥，顺利落入设备中，通过该设备的犁刀结构对电镀污泥进行破碎，并同时在物料混合过程中通过与干燥的除尘灰、还原剂按工艺确定配比在犁刀混匀造核装置中形成合适粒度的电镀污泥球核。因此本工艺系统中的犁刀混料不单是混料功能，还兼具造粒作用。符合粒径要求的球核通过输送带进入后面球核预覆裹系统7，而不符合粒径要求的球核被送入圆盘造球机602，加入粘结液再次造球后再通过输送带进入球核预覆裹系统7。

2、球核屏蔽预覆裹系统7

本系统采用圆盘造球机，由冶金废料料仓701（仓顶带有除尘器）、计量设备、双螺旋混料机702、检测设备、监控设备等组成。造好的电镀污泥球核和除尘灰进入球核屏蔽预覆裹设备，使除尘灰覆裹在电镀污泥球核上，形成一层屏蔽层。采用屏蔽预覆裹方式，可以防止球核制作和物料运输过程中产生电镀污泥二次扩散污染，而且球核屏蔽预覆裹采用除尘灰将电镀污泥包裹，使六价铬还原具有更良好的反应环境条件，解毒更为彻底。

3、二次复合球制造系统

    本系统包括球壳料储备配料系统3、混料系统5、物料缓冲仓8、活性还原复合粘接集成系统10、二次物料复合成球系统9、复合球团缓冲仓10。

3.1、球壳料储备配料系统3

本系统由料仓、计量设备、检测设备及监控设备组成。料仓有三个，分别是硫酸渣料仓301、重力除尘灰料仓302和冶金除尘灰料仓303。硫酸渣是预先由运输车送到硫酸渣地下料坑1中，然后经过输送系统2送入到是硫酸渣料仓301内。冶金废料是由冶金废料运输车4直接输送进料仓中。各个料仓中物料按比例同步落入送料带中，通过送料皮带送入混料系统5中的双螺旋混料机进行混料。

3.2、混料系统5

混料系统采用双螺旋混料机，其出料端通过皮带机连接物料缓冲仓8。物料缓冲仓8起到对物料的缓冲、贮存作用，其布置在球核预覆裹系统7的出料端与二次物料复合成球系统9的进料端之间连接的物料输送带上方。

3.3、活性还原复合粘接集成系统10

包括原料罐101、粘接液制备设备102、储液罐103，原料罐用于储存粘结剂原料，粘结液制备设备主要为高速分散反应釜用于配制粘结液，储液罐用于储存已配置好的粘结液，为生产提供准备。原料罐中的原料通过小型输送机送料至粘结液制备设备中，制备好的粘结液通过泵将粘结液输送到储液罐中储存，储液罐中的粘结液再由高压泵设备输送至各造球系统中进行造球。在此系统中，对粘结液进行在线配制，短时间内具备粘结活性，所具有的还原特性使电镀污泥复合球团在焙烧环境中增加还原性，成球性能符合小球烧结的技术要求。

3.4、二次物料复合成球系统9

本系统由常规造球设备（如圆盘造球机）、皮带输送机、除尘设备及监控设备组成。将屏蔽预覆裹后的电镀污泥球核、硫酸渣及冶金废料采用二次物料复合成球技术，通过常规造球设备制成电镀污泥复合球团，内部为含有电镀污泥和除尘灰、还原剂的球核，外壳为无毒无害的硫酸渣及冶金废料。造球过程中，粘结系统的粘结液以雾状的形式喷洒到物料上。造好的复合球团具备进入烧结冶炼的条件。

二次物料复合成球系统的出料端连接复合球团缓冲仓10，复合球团缓冲仓对成品复合球团起缓冲和转运的作用。

4、半程还原解毒系统11

在复合球团缓冲仓的出料端，设置一套输送机111和烧结机112，复合球团混合到烧结混匀料中，作为烧结矿原料，将复合球团送入烧结机中，在烧结机上进行焙烧，并形成熔融性烧结矿，在焙烧过程中，二次物料复合球团内部生成还原气氛，将六价铬还原为三价铬，起到半程还原解毒作用。

    5、高炉系统12

    与半程还原解毒系统11通过胶带运输机连接，胶带运输机将已半程还原的含三价铬烧结矿，送入高炉系统12中在高温、强还原性气氛中将镍铬等重金属彻底还原解毒，并得到含镍铬生铁，完成电镀污泥的无害化处理和冶金废料的再生利用，同时改善烧结混匀料的冶金性能。

另外，本生产线还可以设置中央监视管理控制系统，此系统中，全程控制、监视及管理电镀污泥物料运输、生产制造过程，确保整个电镀污泥运输过程、生产流程安全有序进行，达到电镀污泥无害化处理及资源化综合利用项目的顺利进行。

由于电镀污泥的含水量比较大，不利于成球，因此在使用前需要预处理。而电镀污泥中存在絮凝剂，其含有的水分大多被絮凝的有机物包容在分子结构间隙中，现有的脱水方法（如卧式离心脱水、板框压滤、带式压滤、高温热水解）都很难去除。因此为了使电镀污泥符合后续处置工艺的要求，必须经过电镀污泥预处理系统进行深度脱水，满足水分要求后的电镀污泥再经输送设备进入犁刀混匀造核系统。

因此工艺系统还可以在前端设置电镀污泥预处理系统，本系统主要由压滤设备采用高压机械金属板框压滤机进行脱水，压滤压力可达50kgf/cm²、输送设备、检测设备及监控设备等组成。

参见图2，以下是采用该工艺系统的具体工艺流程：

（1）             制作电镀污泥球核

a 采用电镀污泥预处理系统，将电镀污泥预处理为含水率≤60%的泥饼

b将预处理后的电镀污泥和重力除尘灰在混料造核系统6中混匀制成粒径为（3~6）mm的球核

（2）进入球核屏蔽预覆裹处理系统7设备内进行预覆裹

a 将预覆裹料与球核一起送入屏蔽预覆裹系统内

b 开启球核屏蔽预覆裹系统设备充分对电镀污泥球核进行预覆裹

（3）进入二次成球制造系统设备内进行二次造球

经预覆裹后的电镀污泥球核与硫酸渣、冶金废料进入二次成球制造系统，在常规造球设备造球时加入适量的活性还原复合粘结液制成粒径在（3~12）mm的电镀污泥复合球。

a硫酸渣及冶金废料经预处理后进入球壳料储备配料系统3，然后进入混料系统5；

b 将电镀污泥球核送入二次成球制造系统9内，同步加入混合后的硫酸渣及冶金废料；

c加入合适的活性还原复合粘结液，启动二次成球制造系统9将球核与硫酸渣及冶金废料制成粒径为（3~12）mm的复合球

（4）通过上述工艺系统制备得到的电镀污泥二次复合球团，直接作为产品送进半程还原解毒系统11进行冶金烧结，最后进入高炉系统12完成解毒处理。

Claims (2)

1.一种利用冶金烧结高炉无害化处理电镀污泥的工艺系统，其特征在于，由以下系统依次连接构成：

（1）电镀污泥制核系统：采用犁刀混料设备和圆盘造球机，物料通过犁刀混料设备的破拱防架桥装置防止物料架桥，顺利落入设备中，通过该设备的犁刀结构对电镀污泥进行破碎，并同时在物料混合过程中通过将还原性冶金废料重力除尘灰不断混入使电镀污泥的水分降低，形成互不粘连的颗粒,即形成电镀污泥球核；符合粒径要求的球核通过输送带进入球核预覆裹系统，不符合粒径要求的球核被送入圆盘造球机，加入粘结液再次造球后再通过输送带进入球核预覆裹系统；

（2）球核预覆裹系统：采用圆盘造球机，其进料口连接电镀污泥制核系统的出料输送带，将电镀污泥球核送入圆盘造球机，圆盘造球机的料仓中装还原性冶金废料，将还原性冶金废料同步送入圆盘造球机的圆盘中与电镀污泥球核混合，对电镀污泥球核进行包裹形成一层屏蔽外壳，防止电镀污泥的二次污染并创造六价铬还原反应的良好条件；

（3）二次复合球制造系统：包括球壳料储备配料系统、混料系统、物料缓冲仓、活性还原复合粘接集成系统、二次物料复合成球系统、复合球团缓冲仓；

所述球壳料储备配料系统具有硫酸渣料仓、重力除尘灰料仓和冶金除尘灰料仓和送料带，各个料仓中物料按比例同步落入送料带中，送料带的末端连接混料系统；

所述混料系统采用双螺旋混料机，其出料端通过输送机连接物料缓冲仓；

所述物料缓冲仓起到对物料的缓冲、贮存作用，其布置在球核预覆裹系统的出料端与二次物料复合成球系统的进料端之间连接的物料输送带上方；

所述活性还原复合粘接集成系统包括依次连接的原料罐、粘接液制备设备和储液罐，原料罐用于储存粘结剂原料，粘结液制备设备为高速分散反应釜，用于配制粘结液，储液罐用于储存已配置好的粘结液；原料罐中的原料通过输送机送料至粘结液制备设备中，制备好的粘结液通过泵输送到储液罐中储存，储液罐中的粘结液再由高压泵设备输送至各造球系统中进行造球；

所述二次物料复合成球系统采用圆盘造球机，将预覆裹后电镀污泥球核与硫酸渣和重力除尘灰在活性还原复合粘接液的作用下混合造球，形成二次物料复合球团；

所述复合球团缓冲仓布置在二次物料复合成球系统的出料端，起到对成品复合球团的贮存、缓冲和转运的作用；

（4）半程还原解毒系统

     所述半程还原解毒系统设置在复合球团缓冲仓的出料端，包括输送机和烧结机，输送机将二次物料复合球团送入烧结混匀料中作为烧结矿原料，在烧结机中进行焙烧形成熔融性烧结矿，在焙烧过程中，二次物料复合球团内部生成还原气氛，将六价铬还原为三价铬，起到半程还原解毒作用；

（5）高炉系统：通过输送机，将已半程还原的含三价铬烧结矿在高炉中强还原气氛中还原得到镍铬生铁，完成电镀污泥的无害化处理和冶金废料的再生利用，同时改善烧结混匀料的冶金性能；

以上的电镀污泥制核系统、球核预覆裹系统和二次复合球制造系统均布置在密闭的环境中。

2.根据权利要求1所述的利用冶金烧结高炉无害化处理电镀污泥的工艺系统，其特征在于，还设置有电镀污泥预处理系统，包括压滤设备、输送设备、检测设备及监控设备；所述压滤设备采用高压机械金属板框压滤机，对电镀污泥进行脱水，压滤压力达50kgf/cm²，，将电镀污泥预处理脱去一部分水分后再经输送设备进入电镀污泥制核系统。