CN109402399A - 处理危险废物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理危险废物的方法。该方法包括以下步骤：将危险废物和活性炭送入回转窑焙烧，回转窑产出的焙烧料排出后以热装、热送的方式送至侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉进行熔炼，回转窑烟气进入第一烟气处理系统；侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉内加入石灰石和赤铁矿进行调整渣型，采用天然气作为燃料，以富氧侧吹的方式进行浸没式熔池熔炼，熔池熔炼产出的渣经水碎后得到玻璃态无害渣，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉烟气进入第二烟气处理系统。本发明工艺流程简单，易于实现高水平自动化，占地面积相对较小，还可以实现含重金属污泥、烟尘、残渣、废催化剂等固体危废中有价金属的回收率达到98％以上，实现资源能源综合利用的同时达到节能、环保的目的。
Description
技术领域
本发明涉及工业废物处理技术领域，具体而言，涉及一种处理危险废物的方法。
背景技术
随着城市化进程的加快，生活废水和工业废水的排放量日益增多，作为污水处理副产物的污泥产量也相应增多。污泥成分复杂，含水率极高且不易脱水，含有较多难降解的有机污染物、有害重金属及病原微生物等，严重威胁着人类的生存、健康和发展。实践证明污泥资源化利用是污泥处理的必然出路。
固体危险废物主要来源于表面处理行业、印刷电路板业、电镀行业产生、玻璃制造行业、基础化学制造行业、炼铁炼钢行业、环境治理行业及其它相关行业产生的污泥、粉尘及残渣等。所处理的废催化剂主要来源于石油化工、基础化学原料制造、生物化学医药行业及其它相关行业等。含重金属污泥、烟尘、残渣、废催化剂等固体废物的污染主要通过水、大气或土壤介质影响人类赖以生存的生物圈，给人类健康带来危害。如固体废物经过雨水的淋洗，被浸渍出来的有害化学物质会随雨水流入水系中，同时有害化学物质也会改变土壤性质和结构。所以固体废物的治理是保护环境的重要部分。
现今国内外对工业固体危险废物的处置方式主要是有安全填埋法、湿法浸出、火法冶炼等。其中，1)安全填埋：在危险废物进行填埋前，需根据不同废物的物理化学性质进行固化稳定处理，使之达到危险废物填埋污染控制标准的要求。但是固化处理不仅不能使得危险废物减量化，还占用了大量的土地资源，从长远的社会发展角度来说并不可取；2)湿法浸出：固废原料的处理流程是通过酸性浸出将物料中的有价金属浸出，钙、硅及其它未能浸出的元素则留在浸出渣中，浸出渣依然是危废，需要进一步处理；3)火法工艺：现有的火法工艺主要针对含铜污泥回收铜，工艺包括压榨、混料、竖窑焙烧、制砖、和鼓风炉熔炼等五个工序，主要工艺流程为含水较高的污泥通过压滤机压滤或干燥，脱除部分水的污泥经过混料机混料后加入竖窑进行焙烧，焙烧后的物料经过破碎分为块料和细粉，大块直接加入鼓风炉，细粉送制砖工序，经过制砖工序将污泥及各种粉状固体危废进行制砖，砖块制好后经过自然晾晒1～2天后转移至堆砖场再经过约15天左右时间的晾晒砖块才能达到合适的强度。然后加入鼓风炉进行熔炼。熔炼回收铜，熔炼渣水碎后变为无害渣。此工艺缺点是工艺流程复杂，占地面积大，能耗高，生产自动化水平低，工人劳动强度大，作业环境差。
发明内容
本发明旨在提供一种处理危险废物的方法，以解决现有技术中危险废物处理流程复杂、占地面积大的技术问题。
为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种处理危险废物的方法。该方法包括以下步骤：将危险废物和活性炭送入回转窑焙烧，回转窑产出的焙烧料排出后以热装、热送的方式送至侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉进行熔炼，回转窑烟气进入第一烟气处理系统；侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉内加入石灰石和赤铁矿进行调整渣型，采用天然气作为燃料，以富氧侧吹的方式进行浸没式熔池熔炼，熔炼产出的渣经水碎后得到玻璃态无害渣，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉烟气进入第二烟气处理系统。
进一步地，危险废物包括固体危险废物和液体危险废物，危险废物包括含重金属的污泥、烟尘、残渣和废催化剂中的一种或多种。
进一步地，活性炭为废活性炭，废活性炭的添加量为危险废物重量的10％～30％。
进一步地，固体危废物经制粒机制粒或混料机进行混料后再与活性炭一同送入回转窑。
进一步地，回转窑采用粒煤作为辅助燃料，粒煤由喷枪喷入回转窑内，采用天然气进行补热。
进一步地，危险废物含有铜时，危险废物经过熔池熔炼，金属相黑铜从侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉的金属放出口放出。
进一步地，回转窑包括焙烧区和烟气二次燃烧区，焙烧区的温度为900～1200℃，烟气二次燃烧区的燃烧温度为1100℃以上。
进一步地，回转窑烟气经第一余热锅炉进行余热发电后进入第一烟气处理系统；侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉烟气经第二余热锅炉进行余热发电后进入第二烟气处理系统。
进一步地，第一烟气处理系统和第二烟气处理系统排除的烟尘作为危险废物进行下一轮处理。
进一步地，当烟尘中含锌大于40％，方法还包括锌回收步骤。
应用本发明的技术方案，采用回转窑焙烧危险废物，使危险废物预先的减量化，且回转窑对物料的适应性比较强，所以各种固体、液体危废均能使用回转窑进行焙烧处理，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉可以使金属很好的从渣中分离沉降，提高有价金属的回收率，总之，本发明的技术方案不仅工艺流程简单，易于实现高水平自动化，占地面积相对较小，还可以实现含重金属污泥、烟尘、残渣、废催化剂等固体危废中有价金属的回收率达到98％以上，实现资源能源综合利用的同时达到节能、环保的目的。
附图说明
构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1示出了根据实施例1的处理危险废物的方法的流程示意图；以及
图2示出了根据实施例1的侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
针对现有技术中危险废物处理存在的一系列问题，本发明的发明人提出了下列技术方案。
根据本发明一种典型的实施方式，提供一种处理危险废物的方法。该方法包括以下步骤：将危险废物和活性炭送入回转窑焙烧，回转窑产出的焙烧料排出后以热装和/或热送的方式送至侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉进行熔炼，回转窑烟气进入第一烟气处理系统；侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉内加入石灰石和赤铁矿进行调整渣型，采用天然气作为燃料，以富氧侧吹的方式进行浸没式熔池熔炼，熔炼产出的渣经水碎后得到无害渣，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉烟气进入第二烟气处理系统。
应用本发明的技术方案，采用回转窑焙烧危险废物，使危险废物预先减量化，且回转窑对物料的适应性比较强，所以各种固体、液体危废均能使用回转窑进行焙烧处理，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉可以使金属很好的从渣中分离沉降，提高有价金属的回收率，总之，本发明的技术方案不仅工艺流程简单，易于实现高水平自动化，占地面积相对较小，还可以实现含重金属污泥、烟尘、残渣、废催化剂等固体危废中有价金属的回收率达到98％以上，实现资源能源综合利用的同时达到节能、环保的目的。
由于回转窑对物料的适应性比较强，各种固体、液体危废都可以使用回转窑进行焙烧处理，根据本发明一种典型的实施方式，危险废物包括固体危险废物和液体危险废物，危险废物包括含重金属的污泥、烟尘、残渣和废催化剂中的一种或多种。
活性炭在本发明中的作用是保持回转窑内的弱还原性气氛，优选的，活性炭为废活性炭，废活性炭的使用进一步节约了废物处理的成本。废活性炭的添加量为危险废物重量的10～30％。
优选的，固体危废物经制粒机制粒或混料机进行混料后再与活性炭一同送入回转窑，这样可以使固体危废物在较短的时间内得到充分的焙烧。更优选的，回转窑采用粒煤作为辅助燃料，粒煤由喷枪喷入回转窑内，采用天然气进行点火补热，从而便于回转窑内温度的控制。
根据本发明一种典型的实施方式，危险废物含有铜时经过熔池熔炼，金属相黑铜从侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉的金属放出口放出。
根据本发明一种典型的实施方式，回转窑包括焙烧区和烟气二次燃烧区(窑尾)，焙烧区的温度为900～1200℃，烟气二次燃烧区的燃烧温度为1100℃以上，大大降低二噁英的生成。
根据本发明一种典型的实施方式，回转窑烟气经第一余热锅炉进行余热发电后进入第一烟气处理系统；侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉烟气经第二余热锅炉进行余热发电后进入第二烟气处理系统，经烟气处理系统进行收尘及除二噁英脱S、脱F、脱硝等，烟气达到外排标准后外排，从而方便烟气的处理，易于实现自动化，并进一步降低污染。
根据本发明一种典型的实施方式，第一烟气处理系统和第二烟气处理系统排除的烟尘作为危险废物进行下一轮处理。
根据本发明一种典型的实施方式，当烟尘中含锌大于40％，方法还包括锌回收步骤，提高有价金属的回收价值。
根据本发明一种典型的实施方式，上述方法可以通过以下处理危险废物的装置实现。该处理危险废物的装置包括回转窑和侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉，回转窑的焙烧料排出口与侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉的物料入口相连通，且回转窑的烟气出口与第一烟气处理系统相连通，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉的烟气出口与第二烟气处理系统相连通。
采用回转窑焙烧危险废物，使危险废物预先减量化，且回转窑对物料的适应性比较强，所以各种固体、液体危废均能使用回转窑进行焙烧处理，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉可以使金属很好的从渣中分离沉降，提高有价金属的回收率，总之，本发明的技术方案不仅工艺流程简单，易于实现高水平自动化，占地面积相对较小，还可以实现含重金属污泥、烟尘、残渣、废催化剂等固体危废中有价金属的回收率达到98％以上，实现资源能源综合利用的同时达到节能、环保的目的。
根据本发明一种典型的实施方式，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉包括炉体和设置在炉体上且与炉体连通的上升烟道，炉体分为熔池熔炼区域和渣相与金属相贫化分离区域，其中，渣相与金属相贫化分离区域设置有富氧顶吹喷枪、放渣口和金属放出口；熔池熔炼区域设置有浸没式侧吹熔炼喷枪。侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉的渣相与金属相贫化分离区域设富氧顶吹喷枪，给熔池补热，保障熔体的温度，使金属能很好的从渣中分离沉降，提高有价金属的回收率。
优选的，上升烟道上设置有二次风口，由此鼓入空气，使燃烧还原反应生成的而未燃尽的CO得以完全燃烧。
优选的，回转窑的烟气出口和侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉的烟气出口分别与第一余热锅炉和第二余热锅炉对接，第一余热锅炉和第二余热锅炉的烟气出口分别连通第一烟气处理系统和第二烟气处理系统，出烟口与余热锅炉对接，烟气带走大部分热量，由余热锅炉进行热量回收利用，提高了能源利用率。
根据本发明一种典型的实施方式，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉包括多个物料入口，回转窑的焙烧料排出口与多个物料入口中的一个相连通，用于调整渣型的石灰石和赤铁矿在另外的物料入口加入。
优选的，炉体包括砖体和骨架，其中，砖体包括侧墙和端墙，骨架包括设置在侧墙和端墙外的多根立柱，多根立柱之间通过横向及纵向拉杆连接，拉杆的螺母处设有弹簧。这样根据炉体烘炉过程中炉体的膨胀情况，通过调整弹簧压力可保证骨架对炉体的夹紧。骨架有足够的强度、刚度及弹性，足以承受炉体重量和膨胀力，保持炉体稳定，防止炉体变形。
优选的，处理危险废物的装置还包制粒机或混料机，设置在回转窑的上游，危险废物进行制粒或混料后送入回转窑可以使固体危废物在较短的时间内得到充分的焙烧。
根据本发明一种典型的实施方式，第一烟气处理系统和第二烟气处理系统的烟尘排除口与回转窑的物料入口相连通。
优选的，处理危险废物的装置含锌回收装置，锌回收装置与第一烟气处理系统和第二烟气处理系统的烟尘排除口相连通，提高有价金属的回收价值。
下面将结合实施例进一步说明本发明的有益效果。
实施例1
1.工艺方案如下(参见图1)：
含重金属污泥、烟尘、残渣、废催化剂等固体危废物料(简称含金属固体危废)，经配料后进入圆盘制粒机制粒(或混料机进行混料)，制好的粒料(或混好的物料)和废活性炭按比例配好后送入回转窑，回转窑采用粒煤作为辅助燃料，粒煤由喷枪喷入回转窑内。物料在回转窑内将自由水和结晶水脱除，并煅烧分解。800℃的焙烧料由窑头排出，排出后以热装、热送的方式运至侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉内。
回转窑内维持弱还原性气氛，烟气在窑尾的二次燃烧区内进行充分燃烧，燃烧温度需达到1100℃以上(可采用天然气进行补热)，充分燃烧后的烟气送余热锅炉进行余热发电，烟气经余热锅炉发电后送第一烟气处理系统进行收尘及除二噁英，脱S、脱F、脱硝等，达标烟气外排。
回转窑产出的焙烧料(焙砂)进入侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉熔炼。熔炼炉采用天然气作为燃料，以富氧侧吹的方式进行浸没式熔池熔炼。熔炼需要加入石灰石和赤铁矿进行调整渣型。熔炼后产出的渣经水碎后变为玻璃态无害渣。金属相黑铜从金属放出口放出后铸锭。侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉烟气在炉膛上部(上升烟道)进行二次燃烧后进入余热锅炉进行余热发电，经余热锅炉后的进入第二烟气处理系统经收尘、化工专业净化处理达标后外排，回转窑和侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉产生的烟尘一部分返回系统，若物料中含Zn较高，烟尘可以作为含次氧化锌的产品外售。
本实施例中的侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉参见图2。
固态废料经过破碎、制粒等预处理后由炉顶经物料入口1加入炉膛，熔池区域的两侧炉墙上设有喷枪，富氧空气及燃料(天然气、煤粉、热解气或热解油等)经喷枪送入，给熔池补热，熔化固废并进行还原熔炼反应。在本发明的具体实施例中，熔池两侧喷枪及顶吹喷枪可以均为多通道喷枪，喷枪内可喷入天然气、煤粉或其他有热值的危废物料，与富氧空气进行充分燃烧，富氧空气的浓度为40～60％。浸没式侧吹熔炼喷枪2设在渣线以下，气体直接鼓入熔池，熔池搅拌动能大，加速熔池中物料及热量的传递，使得还原熔炼快速进行。
上升烟道C区域侧墙上设有二次风口7，鼓入空气，使燃烧还原反应生成的而未燃尽的CO得以完全燃烧。第二烟气出口6与第二余热锅炉对接，烟气带走大部分热量，由余热锅炉进行热量回收。
加入的固体物料经熔化还原后形成渣相及金属相，为将其充分沉降分离，在炉体端部设熔池熔炼区域A和渣相与金属相贫化分离区域B，渣相与金属相贫化分离区域B设置富氧顶吹喷枪3、放渣口4及金属放出口5，富氧顶吹喷枪3给熔池补热，保障熔体的温度，使金属能很好的从渣中分离沉降，提高有价金属的回收率，渣和金属根据存量，定期排放。熔池熔炼区域A设浸没式侧吹熔炼喷枪2，气体直接鼓入熔池，熔池搅拌动能大，加速熔池中物料及热量的传递，使得还原熔炼快速进行。
处理10万t/a含铜重金属污泥(干基含铜约7％)，搭配约0.5万t/a废杂铜、2万t/a废活性炭，经过回转窑焙烧、侧吹浸没燃烧熔池熔炼，可以有效的回收铜镍等有价金属约5000t/a，侧吹浸没燃烧熔池熔炼需要加入石灰石和赤铁矿调整渣型，使熔炼渣的铁硅比在1.0，钙硅比在0.7左右。最后侧吹炉熔炼渣含铜可以控制在0.5％以下。铜的回收率达到90％以上。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种处理危险废物的方法，其特征在于，包括以下步骤：
将危险废物和活性炭送入回转窑焙烧，所述回转窑产出的焙烧料排出后以热装、热送的方式送至侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉进行熔炼，回转窑烟气进入第一烟气处理系统；
所述侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉内加入石灰石和赤铁矿进行调整渣型，采用天然气作为燃料，以富氧侧吹的方式进行浸没式熔池熔炼，熔炼产出的渣经水碎后得到玻璃态无害渣，侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉烟气进入第二烟气处理系统。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述危险废物包括固体危险废物和液体危险废物，所述危险废物包括含重金属的污泥、烟尘、残渣和废催化剂中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活性炭为废活性炭，所述废活性炭的添加量为所述危险废物重量的10～30％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述固体危废物经制粒机制粒或混料机进行混料后再与活性炭一同送入所述回转窑。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回转窑采用粒煤作为辅助燃料，粒煤由喷枪喷入所述回转窑内，采用天然气进行点火补热。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述危险废物含有铜时，所述危险废物经过熔池熔炼，金属相黑铜从所述侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉的金属放出口放出。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回转窑包括焙烧区和烟气二次燃烧区，所述焙烧区的温度为900～1200℃，所述烟气二次燃烧区的燃烧温度为1100℃以上。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述回转窑烟气经第一余热锅炉进行余热发电后进入所述第一烟气处理系统；所述侧吹浸没燃烧熔池熔炼炉烟气经第二余热锅炉进行余热发电后进入所述第二烟气处理系统。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一烟气处理系统和所述第二烟气处理系统排除的烟尘作为危险废物进行下一轮处理。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述烟尘中含锌大于40％，所述方法还包括锌回收步骤。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20190301 |