CN104818389A - 一种富氧侧吹炉 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种富氧侧吹炉，包括三个燃烧区和排气口，第一燃烧区设置于所述富氧侧吹炉的下端，所述第一燃烧区的侧壁设置有第一层进氧气口、排渣口和排金属熔液口；第二燃烧区设置于所述第一燃烧区的上方，所述第二燃烧区的侧壁设置有第二层进氧气口；第三燃烧区设置于所述第二燃烧区的上方，所述第三燃烧区的侧壁设置有第三层进氧气口和加料口；所述排气口设置于所述富氧侧吹炉的顶部。本发明的富氧侧吹炉将金属冶炼和危废焚烧合一，解决含重金属固废的问题，即能回收各种有价金属，又将渣处理成无害水渣，且尾气能充分燃烧干净，不产生二噁英等有害物质。

Description

一种富氧侧吹炉
技术领域
本发明涉及一种富氧侧吹炉，特别涉及一种将金属冶炼和危废焚烧合一的富氧侧吹炉。
背景技术
重金属废料多为冶金过程所产出的浸出渣、炉渣、污泥、烟灰等，其成分复杂，含铜、镍、铅、锌等多种有价金属。目前主要采用火法冶炼工艺进行处理，其技术方案为在高温下将废料中的金属还原或造硫使之进入金属相或锍相，其成分与熔剂造渣或进入烟尘。
火法冶炼与固废焚烧虽然都是燃烧炉，但其结构和原理不一样，普通炉子是不能混烧的。冶炼炉通过配料，其出来的炉渣是一种钙铁硅的玻璃体岩浆，冷凝固化后无毒，可以作为水泥与建筑材料，但其气体没有二次燃烧，会有有机物或六价铬有害物质出现。垃圾焚烧炉通过二次燃烧能够解决有机物二噁英问题，但难解决渣的六价铬等有害金属危害，渣仍是一个危险固体废弃物，需要固化填埋处理。
工业固废焚烧炉有二次燃烧室，虽然第二次燃烧解决了分解二噁英问题，但六价铬与炉渣重金属危害没有解决，需要进一步固化填埋，产生二次污染与资源浪费。
富氧侧吹炉作为节能高效冶炼炉已广泛应用于铜镍铅锡冶炼，它的特点是用气量小，设备尺寸小，占地面积省，原料适应性强，废气排放少，金属回收率高。但由于物料进炉有个温度逐步上升过程，有机物容易分解挥发跑出尾气产生二噁英气体，另外炉内的氧化条件会造成铬化合物氧化成六价铬进入烟气与渣，产生渣与气体六价铬超标。所以，不加改进，不能用于处理含铬和有机物的废料。
发明内容
本发明的目的在于针对以上缺点进行改进，提供一种富氧侧吹炉，将金属冶炼和危废焚烧合一，解决含重金属固废的问题，即能回收各种有价金属，又将渣处理成无害水渣，且尾气能充分燃烧干净，不产生二噁英等有害物质。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种富氧侧吹炉，包括三个燃烧区和排气口，
第一燃烧区设置于所述富氧侧吹炉的下端，所述第一燃烧区的侧壁设置有第一层进氧气口、排渣口和排金属熔液口；
第二燃烧区设置于所述第一燃烧区的上方，所述第二燃烧区的侧壁设置有第二层进氧气口；
第三燃烧区设置于所述第二燃烧区的上方，所述第三燃烧区的侧壁设置有第三层进氧气口和加料口；
所述排气口设置于所述富氧侧吹炉的顶部。
上述第一燃烧区、第二燃烧区和第三燃烧区依次贯通。
优选的，所述富氧侧吹炉由下至上依次包括所述第一燃烧区、所述第二燃烧区和所述第三燃烧区。
上述第一燃烧区和第二燃烧区用于金属冶炼，而且第二燃烧区的燃烧过程中是还原性气氛，能够抑制铬的氧化。第三燃烧区用于控制有机物与二噁英的排放。上述第三层进氧气口用于提供足够氧气，使一氧化碳与挥发性有机物充分燃净，温度控制在1000-1300℃，控制尾气中氧体积含量为2～5％。
优选的，所述第一层进氧气口设置于所述第一燃烧区的一侧，所述排渣口和所述排金属熔液口设置于所述第一燃烧区的另一侧。
优选的，所述排渣口设置于所述排金属熔液口的上部。第一燃烧区设置在排金属熔液口与排渣口分界处，是主要燃烧区，进氧气鼓泡熔渣搅拌，加快燃烧与熔炼反应。当固体废弃物中含有少量铅锡废料时，熔炼温度为1000-1300℃。
优选的，所述第一燃烧区还包括第三个出料口，所述第三个出料口设置于所述排渣口和所述排金属熔液口之间。
优选的，所述第二层进氧气口设置于所述第一层进氧气口的同一侧或另一侧。所述第二层进氧气口用于补充燃烧氧。
优选的，所述第一层进氧气口和所述第二层进氧气口为富氧口。
优选的，所述第三层进氧气口设置于所述第三燃烧区的下部。
本发明的有益效果包括：将金属冶炼和危废焚烧合一，解决含重金属固废的问题，即能回收各种有价金属，又将渣处理成无害水渣，且尾气能充分燃烧干净，不产生二噁英等有害物质。此设备处理含有重金属的固体废弃物，使得熔融渣内铜铅等金属含量小于0.5wt％，固体废弃物中金银铂钯等稀贵金属几乎全部进入铜铅等金属熔融液或冰铜和/或冰镍当中，且稀贵金属主要存在于金属熔融液当中，其回收率大于97％。
附图说明
图1本发明的富氧侧吹炉之一(无第三个出料口)；
图2本发明的富氧侧吹炉之二(有第三个出料口)。
附图标记：
1                 加料口
2                 第二层进氧气口
3                 第一层进氧气口
4                 第三层进氧气口
5                 排渣口
6                 排金属熔液口
7                 第一燃烧区
8                 第二燃烧区
9                 第三燃烧区
10                排气口
11                第三个出料口
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
由图1可见，本发明的富氧侧吹炉，包括三个燃烧区7&8&9和排气口10，第一燃烧区7设置于富氧侧吹炉的下端，第一燃烧区7的侧壁设置有第一层进氧气口3、排渣口5和排金属熔液口6，第一层进氧气口3设置于第一燃烧区7的一侧，排渣口5和排金属熔液口6设置于第一燃烧区7的另一侧；第二燃烧区8设置于第一燃烧区7的上方，第二燃烧区8的侧壁设置有第二层进氧气口2；第三燃烧区9设置于第二燃烧区8的上方，第三燃烧区9的侧壁设置有第三层进氧气口4和加料口1，第三层进氧气口4设置于第三燃烧区9的下部，排气口10设置于富氧侧吹炉的顶部，其中排渣口5设置于排金属熔液口6的上部，第二层进氧气口2设置于第一层进氧气口3的同一侧。
由图2可见，本发明的富氧侧吹炉，包括三个燃烧区7&8&9和排气口10，第一燃烧区7设置于富氧侧吹炉的下端，第一燃烧区7的侧壁设置有第一层进氧气口3、排渣口5和排金属熔液口6，第一层进氧气口3设置于第一燃烧区7的一侧，排渣口5和排金属熔液口6设置于第一燃烧区7的另一侧；第二燃烧区8设置于第一燃烧区7的上方，第二燃烧区8的侧壁设置有第二层进氧气口2；第三燃烧区9设置于所述第二燃烧区8的上方，所述第三燃烧区9的侧壁设置有第三层进氧气口4和加料口1，第三层进氧气口4设置于第三燃烧区9的下部，排气口10设置于富氧侧吹炉的顶部，其中第一燃烧区7还包括第三出料口，排渣口5设置于排金属熔液口6的上部，第三个出料口设置于排渣口5和排金属熔液口6之间，第二层进氧气口2设置于第一层进氧气口3的同一侧。
以电子电镀固废为原料，首先干燥后再配料，使金属铜镍总含量为5wt％以上，如果低于5wt％，可以通过冰铜回炉或加粗铜，保证金属铜镍总含量为5wt％以上，使富氧侧吹炉内金属熔体液流动保温性能好，不会结壁影响生产。为了造渣增加流动性，需要在原料中配有4wt％以上的铁，5wt％以上的钙，1wt％以上的硅，这些元素可以通过金属或氧化物的形式加入，如铁、三氧化二铁、氧化钙、二氧化硅。配料后的原料与还原煤或焦炭从加料口1连续加入富氧侧吹炉进行反应，第一燃烧区7和第二燃烧区8进行金属冶炼，第一层进氧气口3通入富氧，吹动原料熔融渣层强烈鼓泡搅拌，第一层燃烧温度为1000～1500℃，第二层进氧气口2通入富氧进行补气燃烧，第二层燃烧温度为1000-1300℃；第三燃烧区用于控制有机物与二噁英的排放，第三层进氧气口4通入空气或氧气进行燃烧，第三层燃烧温度为1000-1300℃，排金属熔液口6回收得到金属铜熔融液和冰铜或/和冰镍产品，排渣口5回收得到熔融渣，对排气口10的气体进行检测，二噁英检测不到。
实施例1
含有重金属固体废弃物的电镀污泥与电子污泥原料干燥后成份如下：Cu：13wt％，Fe：5wt％，Cr：3wt％，Ni：3wt％，Zn：5wt％，Ca：5wt％，Ag(g/T)：50，Au(g/T)：2，对原料进行配料，加入SiO2，使硅含量达5wt％。取10t配料后原料，以配料后的原料重量的10％煤加入图2所示的富氧侧吹炉，原料在第一燃烧区和第二燃烧区进行还原熔炼，第一燃烧区设置于富氧侧吹炉的下端，第一燃烧区的侧壁设置有第一层进氧气口、排渣口、第三个出料口和排金属熔液口，第一层进氧气口设置于第一燃烧区的一侧，排渣口、第三个出料口和排金属熔液口设置于第一燃烧区的另一侧，排渣口设置于排金属熔液口的上部，第三个出料口设置于排渣口和排金属熔液之间，氧气搅动金属熔液，快速燃烧与熔化金属与金属化合物，含有重金属的固体废弃物在第一燃烧区进行还原熔炼，熔炼温度为1400℃，进气氧体积浓度为80％。第二燃烧区设置于第一燃烧区的上方，第二燃烧区的侧壁设置有第二层进氧气口，补充氧气燃烧，加热原料与炉温，第二燃烧区的燃烧过程是还原性气氛，抑制铬的氧化，第二燃烧区还原熔炼的熔炼温度为1200℃，进气氧体积浓度70％。第三燃烧区设置于第二燃烧区的上方，第三燃烧区的侧壁设置有第三层进氧气口和加料口，第三层进氧气口设置于第三燃烧区的下部，在第三层进氧气口再补充氧气，燃烧一氧化碳与有机物，保持余氧体积含量2-5％的氧化气氛，防止有机物或二噁英气体外泄，燃烧温度为1100℃，进气氧体积浓度为60％，金属铜、镍、金和银熔融液由排金属熔液口6排出，熔融液中有铜1242.98kg，收率为95.6％，镍210kg，收率为70％，金17.6g，银374g，收率为74.8％；冰铜冰镍由第三个出料口排出，1130kg，其中铜含量为29.93kg，镍含量为82.44kg，金1.9g，银114.5g；6300kg熔融渣由排渣口排出，熔融渣为钙铁铬硅的玻璃体岩浆，其中铜含量0.43wt％，镍含量为0.12wt％，铬与钙硅铁稳定结合存在于熔融渣中，烟气由排气口10排出，经HRGC-HRMS检测，二噁英检测不到，锌以氧化锌形态进入烟灰。

Claims (8)

1.一种富氧侧吹炉，其特征在于，包括三个燃烧区(7、8、9)和排气口(10)，
第一燃烧区(7)设置于所述富氧侧吹炉的下端，所述第一燃烧区(7)的侧壁设置有第一层进氧气口(3)、排渣口(5)和排金属熔液口(6)；
第二燃烧区(8)设置于所述第一燃烧区(7)的上方，所述第二燃烧区(8)的侧壁设置有第二层进氧气口(2)；
第三燃烧区(9)设置于所述第二燃烧区(8)的上方，所述第三燃烧区(9)的侧壁设置有第三层进氧气口(4)和加料口(1)；
所述排气口(10)设置于所述富氧侧吹炉的顶部。
2.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，所述富氧侧吹炉由下至上依次包括所述第一燃烧区(7)、所述第二燃烧区(8)和所述第三燃烧区(9)。
3.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，所述第一层进氧气口(3)设置于所述第一燃烧区(7)的一侧，所述排渣口(5)和所述排金属熔液口(6)设置于所述第一燃烧区(7)的另一侧。
4.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，所述排渣口(5)设置于所述排金属熔液口(6)的上部。
5.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，所述第一燃烧区(7)还包括第三个出料口(11)，所述第三个出料口(11)设置于所述排渣口(5)和所述排金属熔液口(6)之间。
6.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，所述第二层进氧气口(2)设置于所述第一层进氧气口(3)的同一侧或另一侧。
7.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，所述第一层进氧气口(3)和所述第二层进氧气口(2)为富氧口。
8.根据权利要求1所述的富氧侧吹炉，其特征在于，所述第三层进氧气口(4)设置于所述第三燃烧区(9)的下部。
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