CN108842025A - 一种废旧轮胎粉的高效综合利用方法 - Google Patents

一种废旧轮胎粉的高效综合利用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种废旧轮胎粉的高效综合利用方法，通过在转炉煤气中吹入废旧轮胎粉，使废旧轮胎粉高温裂解为热解气体和热解炭黑。热解气体主要为H2、CO，热解的炭黑与转炉煤气中的氧发生反应生成一氧化碳，降低转炉煤气中的氧气含量，通过控制碳素材料的喷吹量能够有效控制转炉煤气中的氧气体积含量在1％以下。如废旧轮胎粉喷吹量较大时，其含有的硫会造成环境污染，可通过将脱硫剂石灰、消石灰等掺入废旧轮胎粉进行混合喷吹。本发明的方法实用性强，安全可靠，控制稳定，使废旧轮胎粉得到高效综合利用，回收转炉煤气的产量和质量有了明显提高，吨钢煤气回收量增加10～18％，单位发热值提高10～20％，氧含量降低30～60％，市场前景广阔。

Description

一种废旧轮胎粉的高效综合利用方法
技术领域
本发明涉及轮胎的利用方法，特别涉及一种废旧轮胎粉的高效综合利用方法。
背景技术
废轮胎综合利用方式很多,根据其利用深度不同,可以分为五种：废轮胎翻新利用、生产胶粒胶粉、改性沥青、作为燃料提供能源、废轮胎的热解。
翻新利用方法对废轮胎的处理量是有一定限度的,不能实现最大的减量化利用。更为重要的是,一条轮胎多次翻修后最终还会成为废弃物,因此需要寻求其它能实现最终处置的有效处理方式。
我国废旧轮胎利用主要是制造再生胶和制造胶粉。所谓胶粉就是废旧轮胎在机械的作用下，加工成各种不同细度的粉状颗粒，粒径小于1.5mm的谓之胶粉。目前，胶粉制造有常温粉碎法和冷冻粉碎法，最近还出现了一种新的方法爆破法。
沥青中添加胶粉能提高稳定性，并可增加与基料的粘结性。由于胶粉具有一定弹性和耐磨、抗滑性能，而且含有防老剂等，通过使胶粉改性的沥青能够提高路面质量和寿命。
废旧轮胎是一种热值很高的燃料，其主要的组成成分为碳、氢和氧，3种成分约占88％。因此，具有较高的热值，约为36MJ/kg，其热值高于煤(25MJ/kg)，与天然气(38MJ/kg)相当。因而废旧轮胎被认为是一种具有吸引力的潜在燃料。一是直接燃烧利用热能，这种方法虽然简单，但会造成环境污染，不宜提倡；二是将废旧轮胎粉碎，按一定比例与可燃废旧物混合，配制成固体垃圾燃料，可用作水泥窑的燃料或代替煤供火力发电用。
热解法是将有机物在无氧和缺氧的状态下加热至500-1000℃,使固体废弃物中的有机物转化为以燃气、燃料油和炭黑为主的贮存性能源,回收率高达90％,具有较高的附加值,相比之下,焚烧法只能带来约42％的热能回收率。而且,由于是缺氧分解,还原气氛可减轻废弃物中硫、氮、重金属等有害气体成分对环境的二次污染,艺上无需昂贵的洗气装置。因此,固体废弃物的热解法受到国内外专家的普遍重视。轮胎热解产物主要包括热解气体、热解油和热解炭黑。若原料颗粒尺寸较大，需降低反应的升温速率和热解温度。此外，当温度较高时，粒径小的颗粒产生粘结，挥发分不易从颗粒间隙中析出，热解气、热解油产率降低，而粒径大的颗粒由于间隙较大在较高温度下仍可将挥发分析出，对热解气、热解油的产率并无明显影响。但热解法又需要提供外在热源。
在转炉炼钢吹炼期间，转炉生产一吨钢水通常产生＞70m3的转炉煤气；转炉炼钢过程中铁水中的碳与氧气反应生成一氧化碳，同时也有少量的碳被直接氧化成二氧化碳；碳氧反应后形成的含有CO、CO2、N2等混合气体称之为转炉煤气。氧气顶吹转炉的煤气主要成分一般为(体积分数)：CO为45～65％，H2＜2％，CO2为15～25％，O2为0.4～0.8％，N2为24～ 38％；转炉煤气发热值在6500～8400KJ/m3。由于转炉煤气的发生量并不均衡，成分也有变化。通常将转炉多次冶炼过程回收的煤气输入一个储气柜，混匀后再输送给用户。因此转炉吹炼前的后期一氧化碳浓度较低时，由放散烟囱燃烧放散；目前转炉煤气回收基本条件大都为：CO≥35％，O2<1.5％。
转炉煤气由炉口喷出时，温度高达1200～1600℃，并夹带大量氧化铁粉尘，需经降温、除尘，方能使用。目前，氧气转炉炼钢的煤气净化回收主要有两种方法，一是采用煤气湿法(OG法)净化回收系统，二是采用煤气干法(LT法)净化回收系统；但无论采用哪种方法，煤气出转炉后，转炉煤气中的氧气含量均不易控制且含有较高的CO2。
转炉煤气进行回收的前提条件除了要保证除尘系统的运行完好，高效率地捕集转炉烟气中的尘粒，使得煤气的质量满足用户需要外，还要确保一氧化碳的含量，使回收的煤气中单位发热值高；更为重要的是，要控制煤气中的氧含量在爆炸极限范围以外，按回收转炉煤气的安全规程要求，煤气中氧气体积含量>2％时予以放散，氧气体积含量<2％时可以进行回收，以达到保证煤气质量与安全回收的目的。
但实际上，转炉煤气进行回收时，时常出现柜前煤气中氧含量超标和/或一氧化碳的含量过低的现象，甚至出现事故，造成了不应有的损失；且大量的CO2存在也影响了煤气的单位发热值的提高，污染了环境。
可见，废旧轮胎粉若利用转炉烟气的高温、缺氧气氛，可实现废旧轮胎粉的高效综合利用。
发明内容
基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供提供一种废旧轮胎粉的高效综合利用方法，通过在转炉汽化烟道喷吹废旧轮胎粉，达到高效回收转炉煤气的目的。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种废旧轮胎粉的高效综合利用方法，包含如下步骤：
包含如下步骤：
在转炉冶炼中转炉煤气回收时，将废旧轮胎粉喷吹到汽化冷却烟道中，喷吹载气为惰性气体或者常规气化剂。
作为上述技术方案的优选，本发明提供的废旧轮胎粉的高效综合利用方法进一步包括下列技术特征的部分或全部：
作为上述技术方案的改进，所述废旧轮胎粉为普通工业用废旧轮胎粉。
作为上述技术方案的改进，所述氮气的流量为0.05～0.2m3/1kg废旧轮胎粉；所述废旧轮胎粉的喷吹量按0.005～0.1kg/m3转炉煤气。
作为上述技术方案的改进，所述所述的废旧轮胎粉，粒度在100目以下，即粒径小于0.15mm。
作为上述技术方案的改进，所述废旧轮胎粉通过喷枪喷吹到汽化冷却烟道中，喷枪设置在转炉的汽化冷却烟道上。
作为上述技术方案的改进，每个转炉的汽化冷却烟道上设置至少一个普通工业用喷枪。
作为上述技术方案的改进，所述惰性气体选自氮气；所述常规气化剂选自CO2或者水蒸气。
作为上述技术方案的改进，所述废旧轮胎粉中添加占废旧轮胎粉质量分数为0～30％脱硫剂。
作为上述技术方案的改进，所述脱硫剂选自普通工业用脱硫剂。
作为上述技术方案的改进，所述所述的普通工业用脱硫剂选自石灰或者消石灰。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下有益效果：
本发明的方法通过在转炉煤气中吹入废旧轮胎粉，使废旧轮胎粉高温裂解为热解气体和热解炭黑。热解气体主要为H2、CO，热解的炭黑与转炉煤气中的氧发生反应生成一氧化碳，降低转炉煤气中的氧气含量，通过控制碳素材料的喷吹量能够有效控制转炉煤气中的氧气体积含量在1％以下，在保证煤气回收的安全同时，提高了煤气的单位发热值，减少了环境污染，降低了事故发生率；当废旧轮胎粉喷吹量较低时，能够对氧气含量起到有效的控制，当废旧轮胎粉喷吹量较高时，还能够与二氧化碳反应生成一氧化碳。如废旧轮胎粉喷吹量较大时，其含有的硫会造成环境污染，可通过将脱硫剂石灰、消石灰等掺入废旧轮胎粉进行混合喷吹，其中石灰(或消石灰)掺入量为0～30％(质量百分比)。
本发明的方法实用性强，安全可靠，控制稳定，使废旧轮胎粉得到高效综合利用，回收转炉煤气的产量和质量有了明显提高，吨钢煤气回收量增加10～18％，单位发热值提高10～20％，氧含量降低30～60％，市场前景广阔。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下结合优选实施例，详细说明如下。
具体实施方式
下面详细说明本发明的具体实施方式，其作为本说明书的一部分，通过实施例来说明本发明的原理，本发明的其他方面、特征及其优点通过该详细说明将会变得一目了然。
本发明实施例中采用的废旧轮胎粉为普通工业用废旧轮胎粉。
本发明实施例中采用的石灰或消石灰为普通工业用产品。
转炉煤气主要成分一般为(体积分数)：CO为45～65％，H2＜2％，CO2为15～25％，O2 为0.4～0.8％，N2为24～38％；转炉煤气发热值在6500～8400KJ/m3。
实施例1
冶炼采用的转炉为120t转炉，采用的废旧轮胎粉粒度在100目(粒径0.15mm)以下。
在转炉煤气回收时，将废旧轮胎粉喷吹到气化冷却烟道中，喷吹载气为氮气，其中氮气的流量为0.2m3/1kg废旧轮胎粉+石灰脱硫剂，脱硫剂掺入量为0％(质量百分比)，废旧轮胎粉喷吹量为0.1kg/m3转炉煤气。
废旧轮胎粉通过喷枪吹入气化冷却烟道中，喷枪设置在气化冷却烟道上，喷枪与转炉炉口之间的距离为气化冷却烟道长度的1/10。
按上述方法进行10次试验，回收的平均煤气量为130m3/吨钢，回收的煤气主要成分按体积百分比为CO 55～85％，CO2 5～11％，H23～5％，O2 0.2～0.4％，余量为氮气等。
不喷吹废旧轮胎粉进行对比试验，煤气回收的平均煤气量为110m3/吨钢，回收的煤气主要成分按体积百分比为CO 45～70％，CO2 10～25％，H20.5～1％，O2 0.4～1.2％，余量为氮气等。
与原有技术相比，每吨钢冶炼后煤气回收量平均增加18％，煤气单位发热值平均提高20％，氧含量平均降低60％。
实施例2
冶炼采用的转炉为100t转炉，采用的废旧轮胎粉粒度在100目(粒径0.15mm)以下。
在转炉煤气回收时，将废旧轮胎粉喷吹到气化冷却烟道中，喷吹载气为氮气，其中氮气的流量为0.2m3/1kg废旧轮胎粉+石灰脱硫剂，脱硫剂掺入量为10％(质量百分比)，废旧轮胎粉喷吹量为0.1kg/m3转炉煤气。
废旧轮胎粉通过喷枪吹入气化冷却烟道中，喷枪设置在气化冷却烟道上，喷枪与转炉炉口之间的距离为气化冷却烟道长度的3/10。
按上述方法进行10次试验，回收的平均煤气量为115m3/吨钢，回收的煤气主要成分按体积百分比为CO 55～75％，CO2 7～13％，H2 1～4％，O2 0.4～0.6％，余量为氮气等。
不喷吹废旧轮胎粉进行对比试验，煤气回收的平均煤气量为100m3/吨钢，回收的煤气主要成分按体积百分比为CO 45～65％，CO2 10～20％，H2 0.5～1％，O2 0.6～1.0％，余量为氮气等。
与原有技术相比，每吨钢冶炼后煤气回收量平均增加15％，煤气单位发热值平均提高15％，氧含量平均降低40％。
实施例3
冶炼采用的转炉为60t转炉，采用的废旧轮胎粉粒度在100目(粒径0.15mm)以下。
在转炉煤气回收时，将废旧轮胎粉喷吹到气化冷却烟道中，喷吹载气为CO2气化剂，其中CO2的流量为0.05m3/1kg废旧轮胎粉+消石灰脱硫剂，脱硫剂掺入量为20％(质量百分比)，废旧轮胎粉喷吹量为0.005kg/m3转炉煤气。
废旧轮胎粉通过喷枪吹入气化冷却烟道中，喷枪设置在气化冷却烟道上，喷枪与转炉炉口之间的距离为气化冷却烟道长度的1/2。
按上述方法进行10次试验，回收的平均煤气量为106m3/吨钢，回收的煤气主要成分按体积百分比为CO 73～85％，CO2 8～14％，H2 1～3％，O2 0.5～0.7％，余量为氮气等。
不喷吹废旧轮胎粉进行对比试验，煤气回收的平均煤气量为95m3/吨钢，回收的煤气主要成分按体积百分比为CO 66～78％，CO2 11～17％，H2 0.5～1％，O2 0.6～0.9％，余量为氮气等。
与原有技术相比，每吨钢冶炼后煤气回收量平均增加12％，煤气单位发热值平均提高13％，氧含量平均降低30％。
实施例4
冶炼采用的转炉为40t转炉，采用的废旧轮胎粉粒度在100目(粒径0.15mm)以下。
在转炉煤气回收时，将废旧轮胎粉喷吹到气化冷却烟道中，喷吹载气为CO2气化剂，其中CO2的流量为0.05m3/1kg(废旧轮胎粉+消石灰脱硫剂，脱硫剂消石灰掺入量为30％(质量百分比)，废旧轮胎粉喷吹量为0.005kg/m3转炉煤气。
废旧轮胎粉通过喷枪吹入气化冷却烟道中，喷枪设置在气化冷却烟道上，喷枪与转炉炉口之间的距离为气化冷却烟道长度的10/10。
按上述方法进行10次试验，回收的平均煤气量为100m3/吨钢，回收的煤气主要成分按体积百分比为CO 40～60％，CO2 15～25％，H2 2～4％，O2 0.7～1.0％，余量为氮气等。
不喷吹废旧轮胎粉进行对比试验，煤气回收的平均煤气量为90m3/吨钢，回收的煤气主要成分按体积百分比为CO 35～55％，CO2 20～30％，H2 0.5～1％，O2 1.0～1.4％，余量为氮气等。
与原有技术相比，每吨钢冶炼后煤气回收量平均增加10％，煤气单位发热值平均提高10％，氧含量平均降低30％。
本发明所列举的各原料，以及本发明各原料的上下限、区间取值，以及工艺参数(如温度、时间等)的上下限、区间取值都能实现本发明，在此不一一列举实施例。
以上所述是本发明的优选实施方式而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和变动，这些改进和变动也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于，包含如下步骤：
在转炉冶炼中转炉煤气回收时，将废旧轮胎粉喷吹到汽化冷却烟道中，喷吹载气为惰性气体或者常规气化剂。
2.如权利要求1所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：所述废旧轮胎粉为普通工业用废旧轮胎粉。
3.如权利要求1所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：所述氮气的流量为0.05～0.2m3/1kg废旧轮胎粉；所述废旧轮胎粉的喷吹量按0.005～0.1kg/m3转炉煤气。
4.如权利要求1所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：所述所述的废旧轮胎粉，粒度在100目以下，即粒径小于0.15mm。
5.如权利要求1所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：所述废旧轮胎粉通过喷枪喷吹到汽化冷却烟道中，喷枪设置在转炉的汽化冷却烟道上。
6.如权利要求5所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：每个转炉的汽化冷却烟道上设置至少一个普通工业用喷枪。
7.如权利要求1所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：所述惰性气体选自氮气；所述常规气化剂选自CO2或者水蒸气。
8.如权利要求1所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：所述废旧轮胎粉中添加占废旧轮胎粉质量分数为0～30％脱硫剂。
9.如权利要求8所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：所述脱硫剂选自普通工业用脱硫剂。
10.如权利要求9所述的废旧轮胎粉的高效综合利用方法，其特征在于：所述所述的普通工业用脱硫剂选自石灰或者消石灰。
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