CN105521985B - 一种铬渣热解处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种新型的铬渣热解处理方法，通过工艺控制，可将铬渣中六价铬有效还原，大大降低尾气中焦油等有害物质的排放的同时，使铬渣表面积炭量大大降低，表面无黑色。本发明将铬渣、秸秆及高温蒸气在高温无氧条件下混合反应，产生的高温焦油气往低温区流动，过程中与铬渣及水蒸汽进行催化裂解生成小分子物质，部分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。水蒸汽来自于冷却处理后铬渣的冷却水，水蒸气在冷却铬渣过程中能够置换铬渣表面吸附的焦油，同时也会与铬渣中的积炭发生反应。

Description

一种铬渣热解处理方法
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，可将铬渣中六价铬有效还原，大大降低尾气中焦油等有害物质的排放的同时，使处理后铬渣表面积炭量大大降低，有利于其后续作为建材利用。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。因其中含有水溶性六价铬而具有极大的毒性，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（即将毒性高的六价铬变为三价铬）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。
专利申请号201310511684.7介绍了一种利用热解技术处理铬渣的工艺。该工艺将利用秸秆在热解条件下产生的还原性气体将铬渣中六价铬还原，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生物质所产生的焦油容易沉积铬渣表面，造成铬渣表面有积炭，且表面发黑，以致对处理后铬渣的建材利用造成不利影响。
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，可将铬渣中六价铬有效还原，大大降低尾气中焦油等有害物质的排放的同时，使铬渣表面积炭量大大降低，表面无黑色。同时成功利用塑料产生的能源气作为了部分能源，大大节约了能源。
本工艺技术方案为：将铬渣、塑料及高温蒸气在高温无氧条件下混合反应，产生的高温焦油气往低温区流动，过程中与铬渣及水蒸汽进行催化气化生成小分子物质，部分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。水蒸汽来自于冷却处理后铬渣的冷却水，水蒸气在冷却铬渣过程中能够置换铬渣表面吸附的焦油，同时也会与铬渣中的重质焦油发生反应，生成气化产物，反应式如下： H2O+C→CO+H2
铬渣的主要矿物成分CaO、MgO、Al2O3、Fe2O3等物质可以催化上述反应。同时所产生的水蒸气还可以与塑料挥发出来的焦油反应，促进焦油进一步转化为低分子燃料，有利于在回转窑尾段更高效的与空气中氧气发生反应。本发明的方法具体包括以下步骤：（1）将铬渣磨至<2mm后，送入一级内热式回转窑尾部，随后转动该回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头，在窑头处与高温热气流及塑料混合；（2）还原燃烧炉：以化石能源或生物质等清洁能源为燃料，通过控制燃料与空气的比例，控制产生的高温气流中O2含量不高于1%，气流温度高于1000℃，产生的高温气流送到一级内热式回转窑窑头，用以对铬渣及塑料进行加热；（3）在一级回转窑窑头上部设置一料仓，将塑料从料仓输送到窑头，与高温气流及来自于窑尾的铬渣混合；控制塑料与铬渣的单位时间内的输送量，控制范围是塑料：铬渣=（1～10）：20；控制高温气流与铬渣的输送量，使得窑头的温度保持在750～950℃；在此过程中，塑料产生焦油气体，随着高温气流流向窑尾；铬渣与塑料热解后的碳化产品进入二级内热式回转窑；（4）带有焦油气的高温气流从一级回转窑窑头向窑尾移动，在此过程中气流温度逐渐降低，蒸汽与塑料焦油气在铬渣表面发生气化反应，生成高品质能源气；当气流运行到一级回转窑中部，与窑尾输入的二次空气混合，能源气得以进一步氧化去除，同时释放出大量热量用以加热铬渣。随后混合后的气流排出一级回转窑并进入尾气处理装置，经除尘冷却后排放；（5）一次冷却水从二级内热式回转窑尾端喷淋在铬渣等固相残渣表面，一次冷却水与固相残渣的投加质量比例为（2-5）：10；汽化后的冷却水随后输往冷却装置头部，随后进入一级内热式回转窑，过程中与铬渣表面的塑料重质焦油发生反应，使重质焦油转化为CO及H2，避免铬渣表面积炭；（6）固相残渣进入冷却装置，在装置内喷入二次冷却水，使铬渣温度降至100℃以下，所产生的水蒸气阻止空气从冷却装置进入处理系统；控制冷却装置排口处内侧气压高于外侧气压0-30kp之间，避免空气进入系统。
相比传统的热解处理方法，本方法有如下优势：
1.大大降低了处理后铬渣表面地积炭量，有利于其作为建材二次利用，同时产生CO跟H2，更好的转化为热能，节约能源；
2.水蒸气促使了焦油转化为小分子有机质，利于与二次空气反应，并使尾气焦油含量大大降低；
3.本工艺充分利用塑料这种废弃物作为能源燃料，减少了能源的消耗量，同时减少了尾气中VOC(焦油)的含量；
4.利用水冷却过程产生了水蒸气催化气化塑料，节约了能源；
5.工艺采取分两次喷淋冷却水冷却高温残渣的办法，第一次可以同时生成蒸汽，蒸汽可以作为催化气化塑料的物料，避免了额外制备蒸汽，节约能源；第二次生成蒸汽的同时，增大装置内部气压，阻止外部空气进入系统，氧化还原后的三价铬，同时避免了使用额外的装置控制气压。
附图说明
图1为工艺流程示意图。
具体实施实例如下：
实例1：
1.将铬渣磨至<2mm后，送入一级内热式回转窑尾部，随后转动一级内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头，在窑头处与高温热气流及塑料混合；
2.还原燃烧炉：以化石能源或生物质等清洁能源为燃料，通过控制燃料与空气的比例，控制产生的高温气流中O2含量不高于1%，气流温度高于1000℃，产生的高温气流送到一级内热式回转窑窑头，用以对铬渣及塑料进行加热；
3.在一级回转窑窑头上部设置一料仓，将塑料从料仓输送到窑头，与高温气流及来自于窑尾的铬渣混合；控制塑料与铬渣的单位时间内的输送量，控制范围是塑料：铬渣=1：4；控制高温气流与铬渣的输送量，使得窑头的温度保持在850℃；在此过程中，塑料产生焦油气体，随着高温气流流向窑尾；铬渣与塑料热解后的碳化产品进入二级内热式回转窑；
4.带有焦油气的高温气流从一级回转窑窑头向窑尾移动，在此过程中气流温度逐渐降低，蒸汽与塑料焦油气在铬渣表面发生气化反应，生成高品质能源气；当气流运行到一级回转窑中部，与窑尾输入的二次空气混合，能源气得以进一步氧化去除，同时释放出大量热量用以加热铬渣。随后混合后的气流排出一级回转窑并进入尾气处理装置，经除尘冷却后排放；
5.一次冷却水从二级内热式回转窑尾端喷淋在铬渣等固相残渣表面，一次冷却水与固相残渣的投加质量比例为2：10；汽化后的冷却水随后输往冷却装置头部，随后进入一级内热式回转窑；
6.固相残渣进入冷却装置，在装置内喷入二次冷却水，使铬渣温度降至100℃以下，所产生的水蒸气阻止空气从冷却装置进入处理系统；控制冷却装置排口处内侧气压高于外侧气压0-30kp之间，避免空气进入系统；
7.使用国标GB5086.2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0.1mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L。尾气中焦油含量<0.01%，产品含炭量低于0.02mg/kg。
实例2：
1.将铬渣磨至<2mm后，送入一级内热式回转窑尾部，随后转动一级内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头，在窑头处与高温热气流及塑料混合；
2.还原燃烧炉：以化石能源或生物质等清洁能源为燃料，通过控制燃料与空气的比例，控制产生的高温气流中O2含量不高于1%，气流温度高于1000℃，产生的高温气流送到一级内热式回转窑窑头，用以对铬渣及塑料进行加热；
3.在一级回转窑窑头上部设置一料仓，将塑料从料仓输送到窑头，与高温气流及来自于窑尾的铬渣混合；控制塑料与铬渣的单位时间内的输送量，控制范围是塑料：铬渣=1：2；控制高温气流与铬渣的输送量，使得窑头的温度保持在950℃；在此过程中，塑料产生焦油气体，随着高温气流流向窑尾；铬渣与塑料热解后的碳化产品进入二级内热式回转窑；
4.带有焦油气的高温气流从一级回转窑窑头向窑尾移动，在此过程中气流温度逐渐降低，蒸汽与塑料焦油气在铬渣表面发生气化反应，生成高品质能源气；当气流运行到一级回转窑中部，与窑尾输入的二次空气混合，能源气得以进一步氧化去除，同时释放出大量热量用以加热铬渣。随后混合后的气流排出一级回转窑并进入尾气处理装置，经除尘冷却后排放；
5.一次冷却水从二级内热式回转窑尾端喷淋在铬渣等固相残渣表面，一次冷却水与固相残渣的投加质量比例为4：10；汽化后的冷却水随后输往冷却装置头部，随后进入一级内热式回转窑；
6.固相残渣进入冷却装置，在装置内喷入二次冷却水，使铬渣温度降至100℃以下，所产生的水蒸气阻止空气从冷却装置进入处理系统；控制冷却装置排口处内侧气压高于外侧气压0-30kp之间，避免空气进入系统；
7.使用国标GB5086.2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0.1mg/L，低于国标GB5085.3危险废物上限1.5mg/L。尾气中焦油含量<0.01%，产品含炭量低于0.02mg/kg。

Claims (1)

1.一种铬渣热解处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将铬渣磨至<2mm后，送入一级内热式回转窑尾部，随后转动一级内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头，在窑头处与高温热气流及塑料混合；
（2）还原燃烧炉：以化石能源或生物质为燃料，通过控制燃料与空气的比例，控制产生的高温气流中O2含量不高于1%，气流温度高于1000℃，产生的高温气流送到一级内热式回转窑窑头，用以对铬渣及塑料进行加热；
（3）在一级内热式回转窑窑头上部设置一料仓，将塑料从料仓输送到窑头，与高温气流及来自于窑尾的铬渣混合；控制塑料与铬渣的单位时间内的输送量，控制范围是塑料：铬渣=（1～10）：20；控制高温气流与铬渣的输送量，使得窑头的温度保持在750～950℃；在此过程中，塑料产生塑料焦油气，随着高温气流流向窑尾；铬渣与塑料热解后的碳化产品进入二级内热式回转窑；
（4）带有塑料焦油气的高温气流从一级内热式回转窑窑头向窑尾移动，在此过程中气流温度逐渐降低，水蒸汽与塑料焦油气在铬渣表面发生气化反应，生成高品质能源气；当高温气流运行到一级内热式回转窑中部，与窑尾输入的二次空气混合，高品质能源气得以氧化燃烧，同时释放出大量热量用以加热铬渣；随后混合后的气流排出一级内热式回转窑并进入尾气处理装置，经除尘冷却后排放；
（5）一次冷却水从二级内热式回转窑尾端喷淋在固相残渣表面，一次冷却水与固相残渣的投加质量比例为（2-5）：10；气化后的冷却水随后输往冷却装置头部，随后进入一级内热式回转窑；
（6）固相残渣进入冷却装置，在冷却装置内喷入二次冷却水，使固相残渣温度降至100℃以下，所产生的水蒸汽阻止空气从冷却装置进入一、二级内热式回转窑；控制冷却装置排口处内侧气压高于外侧气压0-30kp之间，避免空气进入冷却装置及一、二级内热式回转窑。
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