CN104555947B - 一种资源化利用电解锰渣的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种资源化利用电解锰渣的方法，包括锰渣解毒、废渣利用和废气回收步骤，其中锰渣解毒时首先混合锰渣和硫磺和/或硫铁矿并干燥制粉，然后将粉料加入流化床并加热至920℃‑1100℃高温煅烧。本发明资源化利用电解锰渣的系统，包括流化床反应器、重力除尘器、旋风除尘器、废渣处理装置和废气利用装置，所述流化床反应器、重力除尘器、旋风除尘器的固体出口与废渣处理装置相连，所述流化床反应器的气体出口与重力除尘器相通，重力除尘器的气体出口与旋风除尘器相通，旋风除尘器的气体出口与废气利用装置相通。本发明向锰渣加入硫磺或硫铁矿后高温煅烧，反应启动后自发进行，节约大量能源且可避免二次污染。
Description
技术领域
本发明属于固体废弃物处理领域，涉及一种处理电解铬渣的方法，特别涉及一种资源化利用电解锰渣的方法及系统。
背景技术
随着锰产量的日益增加，电解锰渣随带来的问题也日益严重，大量堆存的锰渣不仅对环境产生巨大压力，也造成了资源的浪费，因此需要寻求资源化利用锰渣的工艺路线。
当前，我国锰渣利用尚处于初级阶段，技术有待成熟，现有处理方法存在严重缺陷：首先，现有方法将脱除了氨、氮、硫、碳等有机质的电解锰渣细微粉熟料以100元/吨左右的价格销售给水泥厂作缓凝剂，由于制备缓凝剂不仅需要消耗大量燃煤，而且掺和的石灰、纯碱等改性处理材料代价高昂，最终导致企业入不敷出，缺乏独立生存能力；其次，电解锰渣脱除的氨、氮、硫、碳等有机质经高温后产生的气体仅通过脱吸处理便直接排空，产生了二次污染，不符合国家关于工业固体污染无害化治理的本质要求；再者，电解锰渣中含有的锰、铁、铬、镉等重金属元素依然以氧化物的形式残留在焙烧后的细微粉物料中，如果用含有重金属的物料直接烧制空心砖等建材，则容易出现返硝，脱块及风化等问题，从而严重影响物料后续的资源化利用。
由此可见，现有锰渣利用技术存在成本过高，污染环境及产品质量不达标的缺陷，因此，有必要开发一种可持续性强、成本低的资源化利用电解锰渣的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种资源化利用电解锰渣的方法及系统。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种资源化利用电解锰渣的方法，包括锰渣解毒、废渣利用和废气回收步骤，锰渣解毒时首先向锰渣加入硫磺和/或硫铁矿并混合干燥，然后将混合料加入流化床高温煅烧。
优选的，解毒时煅烧温度为920℃～1100℃。
优选的，解毒过程中硫磺和/或硫铁矿与电解锰渣的质量比为1：1～2：1。
优选的，所述资源化利用电解锰渣的方法具体包括以下步骤：
1)混料：混合电解铬渣与硫磺和/或硫铁矿并干燥制粉；
2)焙烧：将步骤1)所得粉料加入流化床并高温焙烧，焙烧所得固体产物进入排渣机，气体产物进入重力除尘器；
3)重力除尘：利用重力除尘机器对进入其中的气体进行除尘处理，所得固体产物进入排渣机，气体产物进入旋风除尘器；
4)旋风除尘：利用旋风除尘机器对气体进行除尘处理，所得固体产物进入排渣机，气体产物进入旋风除尘器；
5)酸洗：利用弱酸溶液洗涤步骤4)的气体，气体中氨气被吸收，其余气体进入转化炉；
6)转化：利用转化炉将气体中的二氧化硫转化为三氧化硫；
7)水洗：水洗步骤6)转化混合气体，利用其中的三氧化硫制备浓硫酸。
本发明还提供一种资源化利用电解锰渣的系统，包括流化床反应器、重力除尘器、旋风除尘器、废渣处理装置和废气利用装置，所述流化床反应器、重力除尘器、旋风除尘器的固体出口与废渣处理装置相通，所述流化床反应器的气体与重力除尘器相通，所述重力除尘器的废气出口与旋风除尘器相通，所述旋风除尘器的气体出口与废气利用装置相通。
进一步，所述废渣处理装置包括废渣收集器和与其相连的选矿装置。
进一步，所述废气利用装置包括依次相连的用于吸收废气中氨气的酸洗槽、用于氧化二氧化硫的转化炉和用于吸收废气中二氧化硫的水洗装置。
本发明的有益效果在于：
1)本发明焙烧过程中向电解锰渣加入硫磺或硫铁矿，利用硫磺和硫铁矿高温反应时的高热量促进电解锰渣中的硫酸铵、硫酸锰、硫酸亚铁和碳酸锰的分解，使得反应开始后即可自发进行，无需维持反应温度，大幅降低了为维持反应温度所需的大量燃煤；
2)本发明加入的硫磺或硫铁矿反应后生成二氧化硫气体，结果进一步氧化生成三氧化硫后用于制备硫酸，不会带来额外的环境污染；
3)本发明将电解锰渣中的氮元素转化为氨气和氮气，并通过酸洗吸收制备氨水后循环利用，整个过程不会产生NOx，避免了二次污染；
4)本发明焙烧后的废渣料经综合力场选矿装置(参考申请号为201410177256X的专利)筛选出其中的金属及金属氧化物，所得细微粉熟料不含重金属，可直接用作水泥缓凝剂；
5)本发明整个工艺过程无需石灰、纯碱等改性材料，大幅降低了处理锰渣的成本。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为实施例1资源化利用电解锰渣系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
如图1所示，本实施例资源化利用电解锰渣的系统，包括流化床反应器1、重力除尘器2、旋风除尘器3、废渣处理装置和废气利用装置，所述流化床反应器1、重力除尘器2、旋风除尘器3的固体出口与废渣处理装置相通，所述流化床反应器1的气体与重力除尘器2相通，所述重力除尘器2的废气出口与旋风除尘器3相通，所述旋风除尘器3的气体出口与废气利用装置相通。
本实施例中，所述废渣处理装置包括废渣收集器7和与其相连的选矿装置。
本实施例中，所述废气利用装置包括依次相连的用于吸收废气中氨气的酸洗槽4、用于氧化二氧化硫的转化炉5和用于吸收废气中二氧化硫的水洗装置6。
本实施例资源化利用电解锰渣的方法，包括锰渣解毒、废渣利用和废气回收步骤，锰渣解毒时首先向锰渣加入硫磺和/或硫铁矿并混合干燥，然后将混合料加入流化床高温煅烧。
本实施例中：解毒时煅烧温度为920℃～1100℃。
本实施例中：解毒过程中硫磺和/或硫铁矿与电解锰渣的质量比为1：1～2：1。
具体来说，本实施例资源化利用电解锰渣的方法，包括以下步骤：
1)混料：混合电解铬渣与硫磺和/或硫铁矿并干燥制粉；
2)焙烧：将步骤1)所得粉料加入流化床并高温焙烧，焙烧所得固体产物进入排渣机，气体产物进入重力除尘器；
3)重力除尘：利用重力除尘机器对进入其中的气体进行除尘处理，所得固体产物进入排渣机，气体产物进入旋风除尘器；
4)旋风除尘：利用旋风除尘机器对气体进行除尘处理，所得固体产物进入排渣机，气体产物进入旋风除尘器；
5)酸洗：利用弱酸溶液洗涤步骤4)的气体，气体中氨气被吸收，其余气体进入转化炉；
6)转化：利用转化炉将气体中的二氧化硫转化为三氧化硫；
7)水洗：水洗步骤6)所得混合尾气中，利用其中的三氧化硫制备浓硫酸。
本实施例在流化床中对锰渣进行解毒时，主要发生以下反应(其中Q表示热量)：
a)S+O2→SO2+Q；
b)(NH4)2SO4→NH3+N2+SO2+H2O-Q；
c)MnSO4→MnO2+SO2-Q；
d)FeSO4→Fe2O3+SO2-Q；
e)FeS2+O2→Fe3O4+SO2+Q；
f)MnCO3→MnO2+CO2+Q。
由此可见，锰渣在加热过程中除均MnCO3分解外为吸热反应，为维持反应的进行，必须用外部热源对系统供热，本发明向系统加入硫磺和硫铁矿，整个系统无需外加热源，节约大量能源。
需指出的是，本发明所述硫磺，是指99.9％的工业硫磺，以及钢铁厂、磷肥厂含硫50％以上脱硫副产品，如硫磺膏、硫磺渣等。掺烧的物料比例原则为：硫磺提供的热量能够保证炉温的热平衡；混合料燃烧产生的SO2气体浓度在6％-11％之间，以保证制酸系统的气浓稳定和转化效率，保证转化换热系统的热平衡。
需要进一步说明的，本实施例优选的煅烧温度920℃-1100℃为最佳实施温度，在该温度下煅烧可以有效维持各反应热平衡，并避免NOx的生成。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
Claims (2)
1.一种资源化利用电解锰渣的方法，包括锰渣解毒、废渣利用和废气回收步骤，其特征在于：锰渣解毒时首先向锰渣加入硫磺和/或硫铁矿并混合干燥，然后将混合料加入流化床高温煅烧，解毒时煅烧温度为920℃~1100℃，解毒过程中硫磺和/或硫铁矿与电解锰渣的质量比为1：1~2：1。
2.根据权利要求1所述资源化利用电解锰渣的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
1）混料：混合电解锰渣与硫磺和/或硫铁矿并干燥制粉；
2）焙烧：将步骤1）所得粉料加入流化床并高温焙烧，焙烧所得固体产物进入排渣机，气体产物进入重力除尘器；
3）重力除尘：利用重力除尘机器对进入其中的气体进行除尘处理，所得固体产物进入排渣机，气体产物进入旋风除尘器；
4）旋风除尘：利用旋风除尘机器对气体进行除尘处理，所得固体产物进入排渣机，气体产物进入旋风除尘器；
5）酸洗：利用弱酸溶液洗涤步骤4）的气体，气体中氨气被吸收，其余气体进入转化炉；
6）转化：利用转化炉将气体中的二氧化硫转化为三氧化硫；
7）水洗：水洗步骤6）转化混合气体，利用其中的三氧化硫制备浓硫酸。
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