含铅废玻璃分离铅的方法及设备
技术领域
本发明涉及危险废物无害化处理,特别是涉及一种含铅废玻璃分离铅的方法及设备。
背景技术
含铅玻璃是指含有二氧化硅等玻璃形成物以及较高含量氧化铅的玻璃,阴极射线管(CRT)作为重要的含铅玻璃产品,被广泛地应用在电视机、计算机显示器、示波器等电子电器设备上。目前我国电视机社会保有量约5.5亿台,其中绝大多数为CRT电视机,计算机CRT显示器的保有量也已超过4000万台,并且大量电子电器产品已进入淘汰报废高峰期,产生的大量含铅玻璃如若不进行适当处理处置,直接丢弃会对人体健康和生态环境构成潜在威胁。
目前,世界各国对于含铅废玻璃均没有较好的处理方法及设备,为此,发明人根据多年本领域工作经验,经过潜心研究和若干次试验后,成功发明了一种含铅废玻璃分离铅的方法及设备,通过本发明的方法及设备,将含铅废玻璃中的铅元素分离出来,分理出铅元素的玻璃可以用于生产其他玻璃制品,分离出的铅元素制成铅锭,使含铅废玻璃无害化。
发明内容
本发明的目的是提供一种含铅废玻璃分离铅的方法及设备,用以解决上述现有技术的缺陷。
为了达到上述目的,本发明所提供的技术方案是:一种含铅废玻璃分离铅的方法,它包括如下步骤:
步骤一: 将回收的含铅废玻璃进行清洗、去除杂质、然后将洗净的废玻璃破碎成5mm以下的颗粒;
步骤二:将步骤一中玻璃破碎料与碳还原剂按一定比例混合,将该混合料放入混合机中,用沥青或树脂作粘接剂,进行混合,然后压制成球体;
碳还原剂的加入量与废玻璃中氧化铅含量的摩尔比为1~5,碳还原剂为石墨粉及颗粒、石油焦粉及颗粒、焦炭粉及颗粒或者它们的混合物;
步骤三:将步骤二中的球体放入高温熔池中进行还原熔融反应,使含铅废玻璃中的氧化铅被还原成铅,铅沉降到熔池底部,然后铅排到熔池的外面,实现含铅废玻璃中铅的第一次分离;还原熔融反应产生的气体被收集,作为能源储存;
步骤四:使步骤三中的玻璃液进入下一熔池,重复步骤三的过程,实现含铅废玻璃中铅的第二次分离;
步骤五:使步骤四中的玻璃液进入下一熔池,重复步骤三的过程,实现含铅废玻璃中铅的第三次分离;
步骤六:经上述三次分离后,玻璃液中已不含铅,通入氧气氧化掉玻璃液中多余的碳,并补入石英砂或方解石,得到符合产品要求的玻璃液,用于生产玻璃制品或玻璃材料。
一种用于含铅废玻璃分离铅的方法的设备,它包括通过隔墙分隔出的第一熔池、第二熔池、第三熔池和第四熔池,所述隔墙上分别设有流液孔一、流液孔二和流液孔三;
所述四个熔池的池壁均采用熔铸锆刚玉砖砌筑;所述前三个熔池的池底由熔铸锆刚玉砖和铺设在其上的石墨板组成,所述第四熔池的池底为双层熔铸锆刚玉砖,四个熔池的顶部盖装有耐火材料制成的顶盖;
所述第一熔池的顶盖上分别设有电极孔、加料孔和排气孔,所述电极孔内安装有石墨电极,第一熔池的池壁上设有排铅孔一,所述排铅孔一的上边缘距第一熔池的石墨板表面150~200mm,排铅孔的下边缘距第一熔池的石墨板表面小于50mm,所述流液孔一的下边缘高于排铅孔一上边缘不小于200mm;
所述第二熔池的顶盖上分别设有电极孔、排气孔和故障孔,所述电极孔内安装石墨电极,第二熔池的池壁上设有排铅孔二,所述排铅孔二的上边缘距第二熔池的石墨板表面150~200mm,排铅孔二下边缘距第二熔池的石墨板表面小于50mm,所述流液孔二下边缘高于流液孔一上边缘不小于200mm;
所述第三熔池的顶盖上分别设有电极孔、排气孔和故障孔,所述电极孔内安装石墨电极,第三熔池的池壁上设有排铅孔三,所述排铅孔三的上边缘距第三熔池的石墨板表面150~200mm,排铅孔三下边缘距第三熔池的石墨板表面小于50mm,所述流液孔三的下边缘高于流液孔二上边缘不小于200mm;
所述第四熔池的顶盖上分别设有加料孔和排气孔,第四熔池的池壁上分别设有氧枪插入孔和电极孔,所述氧枪插入孔内安装氧枪,所述电极孔内安装钼电极。
进一步的,它还包括储铅槽,所述储铅槽分别设置在前三个熔池的外侧,储铅槽一端分别固接在排铅孔一、排铅孔二和排铅孔三的外缘上。
进一步的,所述储铅槽与排铅孔一、排铅孔二和排铅孔三之间分别安装闸板。
进一步的,所述第四熔池的双层熔铸锆刚玉砖池底上安装鼓泡砖。
进一步的,所述储铅槽上安装放铅管。
进一步的,它还包括锆刚玉材质的压边条,所述压边条分别压装在前三个熔池池底的石墨板上。
进一步的,所述前三个熔池的排气孔分别通过管道与煤气柜连通。
进一步的,所述第四熔池的排气孔通过管道与烟气处理系统连通。
采用上述技术方案,本发明的技术效果有:本发明公开了一种含铅废玻璃分离铅的方法及设备,通过本发明的方法及设备,将含铅废玻璃中的氧化铅还原成铅,铅元素从玻璃中分离出来,分离出的铅元素制成铅锭;分离出铅的玻璃,用于生产其他玻璃制品,解决了含铅废玻璃对人体健康和生态环境构成潜在威胁的难题。
附图说明
图1是用于本发明含铅废玻璃分离铅的方法的设备结构俯视图;
图2是用于本发明含铅废玻璃分离铅的方法的设备A-A向剖视图;
图3是用于本发明含铅废玻璃分离铅的方法的设备B-B向放大剖视图;
其中:1、第一熔池
2、第二熔池 3、第三熔池
4、第四熔池 5、熔铸锆刚玉砖
6、顶盖 7、隔墙
8、石墨板 10、钼电极
12、石墨电极 13、压边条
14、管道 15、排铅孔一
16、排铅孔二 17、排铅孔三
18、储铅槽 19、氧枪插入孔
20、鼓泡砖 22、闸板
23、放铅管 61、电极孔
62、加料孔 63、排气孔
64、故障孔 71、流液孔一
72、流液孔二 73、流液孔三。
具体实施方式
一种含铅废玻璃分离铅的方法,其特征在于:它包括如下步骤:
步骤一: 将回收的含铅废玻璃进行清洗、去除杂质、然后将洗净的废玻璃破碎成5mm以下的颗粒;
步骤二:将步骤一中玻璃破碎料与碳还原剂按一定比例混合,将该混合料放入混合机中,用沥青或树脂作粘接剂,进行混合,然后压制成球体;
碳还原剂的加入量与废玻璃中氧化铅含量的摩尔比为1~5,碳还原剂为石墨粉及颗粒、石油焦粉及颗粒、焦炭粉及颗粒或者它们的混合物;
步骤三:将步骤二中的球体放入高温熔池中进行还原熔融反应,使含铅废玻璃中的氧化铅被还原成铅,铅沉降到熔池底部,然后铅排到熔池的外面,实现含铅废玻璃中铅的第一次分离;还原熔融反应产生的气体被收集,作为能源储存;
步骤四:使步骤三中的玻璃液进入下一熔池,重复步骤三的过程,实现含铅废玻璃中铅的第二次分离;
步骤五:使步骤四中的玻璃液进入下一熔池,重复步骤三的过程,实现含铅废玻璃铅的第三次分离;
步骤六:经上述三次分离后,玻璃液中已不含铅,通入氧气氧化掉玻璃液中多余的碳,并根据化学分析结果,适当补入石英砂或方解石,得到符合产品要求的玻璃液,用于生产玻璃制品或玻璃材料。
如图1、图2和图3所示,用于本发明含铅废玻璃分离铅的方法的设备结构示意图,它包括通过隔墙7分隔出的第一熔池1、第二熔池2、第三熔池3和第四熔池4,隔墙7上分别设有流液孔一71、流液孔二72和流液孔三73;四个熔池的池壁均采用熔铸锆刚玉砖5砌筑;前三个熔池的池底由熔铸锆刚玉砖5和铺设在其上的石墨板8组成,第四熔池4的池底为双层熔铸锆刚玉砖5,四个熔池的顶部盖装有耐火材料制成的顶盖6;第一熔池1的顶盖6上分别设有电极孔61、加料孔62和排气孔63,电极孔61内安装有石墨电极12,第一熔池1的池壁上设有排铅孔一15,排铅孔一15的上边缘距第一熔池1的石墨板8表面150~200mm,排铅孔一15的下边缘距第一熔池1的石墨板8表面小于50mm,流液孔一71的下边缘高于排铅孔一15上边缘不小于200mm;第二熔池2的顶盖6上分别设有电极孔61、排气孔63和故障孔64,电极孔61内安装石墨电极12,第二熔池2的池壁上设有排铅孔二16,排铅孔二16的上边缘距第二熔池2的石墨板8表面150~200mm,排铅孔二16下边缘距第二熔池2的石墨板8表面小于50mm,流液孔二72下边缘高于流液孔一71上边缘不小于200mm; 第三熔池3的顶盖6上分别设有电极孔61、排气孔63和故障孔64,电极孔61内安装石墨电极12,第三熔池3的池壁上设有排铅孔三17,排铅孔三17的上边缘距第三熔池3的石墨板8表面150~200mm,排铅孔三17下边缘距第三熔池3的石墨板8表面小于50mm,流液孔三73的下边缘高于流液孔二72上边缘不小于200mm;第四熔池4的顶盖6上分别设有加料孔62和排气孔63,第四熔池4的池壁上分别设有氧枪插入孔19和电极孔61,氧枪插入孔19内安装氧枪,电极孔61内安装钼电极10;它还包括储铅槽18,储铅槽18分别设置在前三个熔池的外侧,储铅槽18一端分别固接在排铅孔一15、排铅孔二16和排铅孔三17的外缘上;储铅槽18与排铅孔一15、排铅孔二16和排铅孔三17之间分别安装闸板22;第四熔池4的双层熔铸锆刚玉砖5池底上安装鼓泡砖20;储铅槽18上安装放铅管23;它还包括锆刚玉材质的压边条13,压边条13分别压装在前三个熔池池底的石墨板8上,压边条13防止前三个熔池池底的石墨板8漂浮起来;前三个熔池的排气孔63分别通过管道14与煤气柜连通;第四熔池4的排气孔63通过管道14与烟气处理系统连通。
实施例一:
步骤一:将回收的含铅废玻璃用水进行清洗,去除杂质,然后将洗净的废玻璃破碎成5mm以下的颗粒。
步骤二:将步骤一中玻璃颗粒与石油焦粉及颗粒进行混合,废玻璃中含有20%的氧化铅,石油焦粉及颗粒的加入量为废玻璃重量的2%。
步骤三:将步骤二中混合好的玻璃颗粒与碳还原剂放入混合机中,用树脂作粘结剂,树脂的加入量为废玻璃重量的3~5%,进行混合,然后压制成直径为50mm的球体。
步骤四:设备使用初期,将步骤三中得到的球体,分别加入分离设备的第一熔池1、第二熔池2和第三熔池3,三个熔池的池底均为石墨板8,三个熔池的顶部均安装石墨电极12,石墨电极12与石墨板8构成电加热的两极;
刚开始时,石墨电极12与石墨板8之间产生电弧,将铺装在石墨板8上的球体熔化,当形成足够的熔体后,石墨电极12与石墨板8之间靠熔体导电,靠熔体电阻发热,转入正常生产时,只从第一熔池1加料,其它熔池不加料;
正常生产过程中,加入到第一熔池1的废玻璃与还原剂压制的球体,在1000℃高温作用下,玻璃颗粒中的氧化铅首先与碳还原剂反应,被还原成铅,向下沉降,此时分离出部分铅的熔体流向第二熔池2,还原反应产生的气体从没反应的球体的空隙逸出,通过顶部的排气孔63输送到煤气柜中储存,沉降到第一熔池1池底的铅,通过排铅孔一15流入储铅槽18中,铅在储铅槽18中停留一段时间,当温度降到400℃时,铅从储铅槽18放出,然后浇铸成铅锭,实现铅从玻璃中分离出来;
流入第二熔池2的熔体继续被加热,其中还会含有小部分氧化铅及还原剂碳、还有没沉降到底的铅,在这里剩余的氧化铅被还原成铅,铅沉降到池底,此时分离出部分铅的熔体流向第三熔池3,还原反应产生的气体通过顶部的排气孔63经管道14输送到煤气柜中储存,沉降到池底的铅,通过排铅孔二16流入储铅槽18中,铅在储铅槽18中停留一段时间,当温度降到400℃时,铅从储铅槽18放出,然后浇铸成铅锭,实现铅从玻璃中分离出来;
流入第三熔池3的熔体继续被加热,其中还会含有极少部分氧化铅及还原剂碳、还有没沉降到底的铅,在这里剩余的氧化铅被还原成铅,铅沉降到池底,此时分离完铅的熔体流向第四熔池4,还原反应产生的气体从没反应的球体的空隙逸出,通过顶部的排气孔63经管道14输送到煤气柜中储存,沉降到底的铅,通过排铅孔三17流入储铅槽18中,铅在储铅槽18中停留一段时间,当温度降到400℃时,铅从储铅槽18放出,然后浇铸成铅锭,实现铅从玻璃中分离出来;
由于前三个熔池内是还原气氛,所以从它们顶部排出的气体主要成分是一氧化碳,通过煤气柜收集这些气体,可用于其它部位加热;
流入第四熔池4中玻璃液已不含铅,但可能碳含量比较高,通过安装在池壁的氧枪及池底的鼓泡砖20鼓入氧气泡,将玻璃液中残余的碳还原剂氧化掉,净化玻璃液,根据玻璃的化学成分的要求,在此处适当补入石英砂或方解石,这样得到符合产品要求的玻璃液,继续加热玻璃液,降低其粘度,这样得到的玻璃液用于玻璃成型,生产玻璃制品。
实施例二:
步骤一:将回收的含铅废玻璃用水进行清洗,去除杂质,然后将洗净的废玻璃破碎成5mm以下的颗粒。
步骤二:将步骤一中玻璃颗粒与石油焦粉及颗粒进行混合,废玻璃中含有24%的氧化铅,石油焦粉及颗粒的加入量为废玻璃重量的5%。
步骤三: 将步骤二中混合好的玻璃颗粒与碳还原剂放入混合机中,放入沥青作为粘结剂,沥青的加入量为废玻璃重量的6~10%,使玻璃颗粒与碳还原剂粘结,粘结后的玻璃颗粒与碳还原剂放入压球机,压制成直径为80mm的含铅玻璃球体。
步骤四:设备使用初期,将步骤三中压制成的球体,分别加入第一熔池1、第二熔池2和第三熔池3,三个熔池的池底为石墨板8,三个熔池的顶部均安装石墨电极12,石墨电极12与石墨板8构成电加热的两极;
刚开始时,石墨电极12与石墨板8之间产生电弧,将铺装在石墨板8上的球体熔化,当形成足够的熔体后,石墨电极12与石墨板8之间靠熔体导电,靠熔体的电阻发热,转入正常生产时,只从第一熔池1加料,其它熔池不加料;
正常生产过程中,加热到第一熔池1的球体,在1000℃高温作用下,玻璃颗粒中的氧化铅首先与碳还原剂反应,被还原成铅,向下沉降,此时,已分离出部分铅的熔体流向第二熔池2,还原反应产生的气体从没反应的球体的空隙逸出,通过顶部的排气孔63经管道14输送到煤气柜,沉降到池底的铅,通过排铅孔一15流入储铅槽18中,铅在储铅槽18中停留一段时间,当温度降到400℃时,铅从储铅槽18放出,然后浇铸成铅锭,实现铅从玻璃中分离出来,在这一阶段,一定量的料在12小时内加入,之后不加料继续加热融化12小时,然后再加料,形成这样循环的加料融化制度;
流入第二熔池2的熔体继续被加热,其中还会含有小部分氧化铅及还原剂碳、还有没沉降到底的铅,在这里剩余的氧化铅被还原成铅,铅沉降到池底,通过排铅孔二16流入储铅槽18,铅在储铅槽18中停留一段时间,当温度降到400℃时,铅从储铅槽18放出,然后浇铸成铅锭,实现铅从玻璃中分离出来,在这一阶段,第二熔池2的长度是第一熔池1长度的2倍以上,同时料在这里停留的时间比第一熔池1停留的时间长,所以铅在这里沉降的时间长,更利于铅与玻璃分离,此时玻璃液向上流动,然后流向第三熔池3,反应产生的气体从玻璃液中逸出,通过顶部的排气孔63输送到煤气柜。
流入第三熔池3的熔体继续被加热,其中还会含有极少部分氧化铅及还原剂碳、还有没沉降到底的铅,在这里剩余的氧化铅被还原成铅,铅沉降到池底,通过排铅孔三17流入储铅槽18,铅在储铅槽18中停留一端时间,当温度降到400℃时,铅从储铅槽18放出,然后浇铸成铅锭,实现铅从玻璃中分离出来,在这一阶段,第三熔池3的长度是第二熔池2的长度的2倍以上,同时料在这里停留的时间比在第二熔池2停留的时间长,所以铅在这里沉降的时间长,更利于残余氧化铅与玻璃分离,此时玻璃液向上流动,然后流向第四熔池4,反应产生的气体从玻璃液中逸出,通过顶部的排气孔63经管道14输送到煤气柜;
由于这三个熔池内是还原气氛,所以从它们顶部排出的气体主要成分是一氧化碳,通过煤气柜将这些气体收集,用于其他部位的加热;
由于玻璃液在前三个过程的时间较长,所以流到第四熔池4中的玻璃液已不含铅,但可能碳含量比较高,通过安装在池壁上的氧枪及池底的鼓泡砖20鼓入氧气泡,将玻璃液中残余的碳还原剂氧化掉,净化玻璃液,继续加热玻璃液没降低其粘度,由于前一个阶段的时间决定了在这个阶段玻璃液停留时间较长,便于玻璃的熔制,同时根据玻璃的化学成分的要求,在此处补入石英砂或方解石,这样得到符合产品要求的玻璃液,这种玻璃液在高速气流的喷吹下,制成玻璃棉(或玻璃液淬到水里得到玻璃珠),由于第一阶段加料过程是间歇的,即加料12小时、停留12小时,喷吹玻璃棉(或水淬成玻璃珠)的过程也是间歇的,即喷吹12小时、停12小时。
最后应说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的精神和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。