CN109652653A - 一种无机危废系统工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机危废系统工艺，首先，将无机危废料与辅料混合均匀，然后送入圆筒制粒机内制粒；然后，将混合制粒的无机危废料粒送入立式烘干机内，通过立式烘干机烘干后，由制砖机制成烘干块；最后，将烘干块送入富氧侧吹炉内，在富氧侧吹炉中熔炼后得到合金锭和水淬渣。本发明熔炼过程中，废残极、炭渣燃烧放出的热量使炉料熔化，并使熔体过热以使得锌和其它易挥发的有色金属及其化合物挥发进入气相，熔剂从熔融的合金中去除气态和固态的金属包裹物和金属杂质，同时形成一定的还原气氛，一般不需要在炉中造成强还原气氛。炉料中Cu和其它金属大部分呈游离态或合金形态存在，易于被还原，最终得到合金锭。

Description

一种无机危废系统工艺

技术领域

本发明涉及无机危废处理技术领域，尤其涉及一种无机危废系统工艺。处置的危废类别有感光材料废物（HW16）、表面处理废物（HW17）、焚烧处置残渣（HW18）、含铜废物（HW22）、含锌废物（HW23）、含镍废物（HW46）、有色金属冶炼废物（HW48）、其他废物（HW49）、废催化剂（HW50）等。

背景技术

无机危废原料为含铜、镍、锡、锌等金属的危险废物，主要来自于石油化工、表面处理、电镀、电子及环保治理等行业，这些物料具有成分复杂、品位高低不一、水分高等特点。目前国内的无机危废原料一般采用委托有资质单位焚烧、填埋处置的方式。无机危废原料处置方法以焚烧、湿法和填埋法为主，目前没有专门从事无机危废综合处置的企业。尤其是园区内的企业对固体废物的处理目前只能通过自建环保设施处理或者委托市外的其他有资质环保企业进行处理，对废物统一管理和监管机制不完善，对园区未来的产业发展形成制约。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无机危废系统工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种无机危废系统工艺，具体包括以下步骤：

S1，将无机危废料与辅料混合均匀，然后送入圆筒制粒机内制粒；

S2，将混合制粒的无机危废料粒送入立式烘干机内，通过立式烘干机烘干后，由制砖机制成烘干块；

S3，将烘干块送入富氧侧吹炉内，在富氧侧吹炉中熔炼后得到合金锭和水淬渣。

作为优选地，在S1中，无机危废料包括湿法渣、焚烧处置残渣粉末、有色金属冶炼废物粉末、废催化剂、含水污泥，无机危废料通过破碎机进行碎料处理后干燥储存备用。

作为优选地，在S1中，辅料混合包括石灰、废残极粉末，由定量给料机加入无机危废料和辅料混合后，通过双轴搅拌机搅拌均匀。

作为优选地，在S2中，由旋转布料机和布料卷扬机对无机危废料对无机危废料粒进行充分受热，同时与未成粒的粉末分离，然后将筛选后的无机危废料粒在立式烘干机内进行烘干处理。

作为优选地，在S2中，通过布袋收尘器收集烟尘和来自有机危废系统的炭渣、水和石灰，并将收集的烟尘、炭渣、水和石灰与无机危废料混合制成砖块，由立式烘干机烘干后，由制砖机制成烘干块。

作为优选地，在S3中，在富氧侧吹炉中鼓入富氧空气，由废残极、炭渣燃烧放出热量将烘干块熔化，熔体过热的情况下使得锌和其它易挥发的有色金属及其化合物会发进入气相，熔剂从熔融的合金中去除气态和固态的金属包裹物和金属杂质，同时形成一定的还原气氛，炉料中Cu和其它金属大部分呈游离状态或合金形态，易于被还原，最终熔炼得到合金锭。

作为优选地，在S3中，水淬渣经筛分、烘干后得到细水淬渣、粗水淬渣，再经过危险废物鉴别后综合利用。

作为优选地，在S1和S2中产生的废气通过引风机收集，沉积后添加作为S1的混合料进行制粒。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明采用富氧熔炼对无机危险废物中的金属进行提取，废残极（还原剂）、炭渣（燃料）、石英石（造渣剂）、石灰、石灰石等辅料与烘干块、有色金属冶炼废物、焚烧处置残渣等无机危险废物一同送入富氧侧吹炉，无机危险废物在鼓入富氧空气的情况下进行熔炼，以获得合金锭。熔炼过程中，废残极、炭渣燃烧放出的热量使炉料熔化，并使熔体过热以使得锌和其它易挥发的有色金属及其化合物挥发进入气相，熔剂从熔融的合金中去除气态和固态的金属包裹物和金属杂质，同时形成一定的还原气氛，一般不需要在炉中造成强还原气氛。炉料中Cu和其它金属大部分呈游离态或合金形态存在，易于被还原，最终得到合金锭。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

S1，将无机危废料与辅料混合均匀，然后送入圆筒制粒机内制粒；

在S1中，无机危废料包括湿法渣、焚烧处置残渣粉末、有色金属冶炼废物粉末、废催化剂、含水污泥，无机危废料通过破碎机进行碎料处理后干燥储存备用。

在S1中，辅料混合包括石灰、废残极粉末，由定量给料机加入无机危废料和辅料混合后，通过双轴搅拌机搅拌均匀。

污泥、有色金属冶炼废物（粉状）、焚烧处置残渣（粉状）、废催化剂、其他废物，颗粒较小，污泥水分高，但富氧熔炼对粒度、水分都有一定的要求，因此对这些物料需进行预处理，以进行后续的熔炼流程。采用抓斗起重机将各类原料运到各料仓，物料按配料单经电子皮带秤计量，分别从各料仓中均匀给料，经廊式皮带输送机送到双轴搅拌机中搅拌均匀，然后进入圆筒制粒机制粒。搅拌、制粒过程产生的废气经集气罩收集后经布袋除尘器处理后高空排放，布袋收集的粉尘去制砖。

①制砖工序：主要根据原料粒度、水分和粘性控制配料。

a.根据物料的不同粒度，进行大小搭配，并通过筛分控制物料平均粒度小于10mm；

b.根据物料的不同水分，进行高低搭配，控制物料平均水分25%左右；

c. 根据物料的不同粘性互相搭配，并配入约5~10%的熟石灰，确保物料具备一定的粘性。

S2，将混合制粒的无机危废料粒送入立式烘干机内，通过立式烘干机烘干后，由制砖机制成烘干块；

在S2中，由旋转布料机和布料卷扬机对无机危废料对无机危废料粒进行充分受热，同时与未成粒的粉末分离，然后将筛选后的无机危废料粒在立式烘干机内进行烘干处理。

在S2中，通过布袋收尘器收集烟尘和来自有机危废系统的炭渣、水和石灰，并将收集的烟尘、炭渣、水和石灰与无机危废料混合制成砖块，由立式烘干机烘干后，由制砖机制成烘干块。

制粒后的球料输送入抪料机（抪料机位于立式烘干机顶部），经抪料机均匀撒入烘干机内，烘干需要的热量由废残极末燃烧供热。物料从入炉到结块，大致分预热分解，熔融及冷却三个阶段。

在烘干机上部，料粒经由下往上的热气流加热，水分分解蒸发。随着料柱往下移动，在烘干机中部温度约800℃，生料粒从外表到中心燃烧，直至块料形成。罗茨鼓风机将空气从烘干机的底部鼓入，自下而上地与炽热的块料进行热交换，使鼓入的冷风充分加热后进入锻烧区；在烘干机下部，熔融的物料在下行过程遇到往上的空气而冷却，这样既充分利用了熔融的物料的余热以降低能耗，又使从底部排出的烘干料冷却后处于常温状态。冷却后的烘干料由底部卸料篦子卸出，经密闭圆筒筛进行筛分，使块、粉分离，筛上的块料由廊式输送皮带送往贮仓暂存，后续送入富氧侧吹炉熔炼；筛下的粉料去制砖工序。

加料过程产生的废气经集气罩收集后经布袋除尘器处理后高空排放，烘干产生的烘干废气经管道收集后经“旋风除尘+活性炭喷射+布袋除尘”处理后去脱酸塔。旋风除尘、布袋除尘收集的粉尘去制砖。

②立式烘干工序：主要根据原料热值、水分和粘性控制配料。

a.根据物料的不同热值进行高低搭配，热值不够时配入5~7%左右的煤粉；

b.根据物料的不同水分，进行高低搭配，控制制粒前物料平均水分25~45%左右，制粒后块度约50mm左右；

c.根据物料的不同粘性互相搭配，并配入约5~7%的石灰，确保物料入炉前成块强度。

在S1和S2中产生的废气通过引风机收集，沉积后添加作为S1的混合料进行制粒。

S3，将烘干块送入富氧侧吹炉内，在富氧侧吹炉中熔炼后得到合金锭和水淬渣。

在S3中，在富氧侧吹炉中鼓入富氧空气，由废残极、炭渣燃烧放出热量将烘干块熔化，熔体过热的情况下使得锌和其它易挥发的有色金属及其化合物会发进入气相，熔剂从熔融的合金中去除气态和固态的金属包裹物和金属杂质，同时形成一定的还原气氛，炉料中Cu和其它金属大部分呈游离状态或合金形态，易于被还原，最终熔炼得到合金锭。

烘干块料、砖块、有色金属冶炼废物（块状）、焚烧处置残渣（块状）等入炉原料配以石英石、石灰石以及废残极等经计量后，装入加料小车，由加料小车经升降机分别加入富氧侧吹炉内，炉料进入富氧侧吹炉后，依次进行干燥、分解、还原、造锍、造渣和渣铜分离等过程。

拟建项目采用的富氧侧吹炉技术先进，生产设备的自动化和信息化水平高。采用富氧节能环保措施，能耗低，节能效益好。炉渣金属含量低，提高了资源综合利用水平；采用切实有效的污染防治措施，清洁生产水平较高。

液氧通过气化器转换为氧气，氧气与鼓风机输出的空气混合后，富氧空气从富氧侧吹炉下部的两侧鼓入，原料从炉顶加入，炉气沿着炉料往上预热物料，炉料随着风口区炉料的熔化而不断下移，烟气从炉顶烟道排出进入收尘系统。炉子上部为预热区，温度为250~600℃到1000~1100℃。炉料进入炉后受到上升炉气的加热，被干燥脱水；随着温度逐渐升高，砖块等发生烧结作用。在预热区的高温下，炉料中的铜盐等重金属盐分解为氧化物；炉料中的高价硫化物，如铜蓝（CuS）等受到上升炉气的加热后，将按下列反应进行分解：

4CuS→2Cu2S+S2

富氧侧吹炉以炭渣为燃料，以废残极为还原剂，风口区为炉料熔化并发生冶金反应的区域，风口区在炭渣的燃烧作用下，温度高达1250~1300℃，主要存在赤热的残极和石英石积存层，使炉料过热熔化成熔体，同时形成一定的还原气氛，燃烧过程的主要反应式如下：

C+O2=CO2

CO2+C=2CO

在高温及还原气氛作用下，炉料熔化并使铜及其它金属发生冶金反应，金属铜、镍被熔化，氧化铜和氧化镍和氧化锡等与一氧化碳发生气液反应，还原为单质铜、镍和锡等金属，得到含铜量约67.5%的合金；该过程的主要反应式如下：

2CuO+CO=Cu2O+CO2

Cu2O+CO=2Cu+CO2

还原产生的FeO与炉料中的SiO2及CaO等造渣物质形成熔渣，含铜0.4~0.7%；生成的熔渣与合金一起流入本床。该过程的主要反应式如下：

Cu2O+FeS=Cu2S+FeO

Cu2S+FeS=Cu2S·FeS

2FeS+3O2+SiO2→2FeO·SiO2+2SO2+1079kJ

本床区位于风口区下面，温度为1200~1250℃。在该区域中，各种熔体产物汇集在这里，并进行充分的交互反应，在本床区进行交互反应调整熔体成分的过程中，最主要的反应是溶解在炉渣中的少量Cu2O被铜锍中的FeS再硫化以及产物中的Fe3O4也会被FeS还原，这就保证了富氧熔炼产物中的Fe3O4大大降低和渣含铜损失减少。其反应是：

（Cu2O）+[FeS]==(FeO)+[Cu2S]

3(Fe3O4)+[FeS]+5SiO2==5(2FeO·SiO2)+SO2

由于合金与熔渣不相互溶解，并且比重相差较大，合金沉入本床底部，熔渣浮在合金液上面，从而实现渣合金分离；渣和合金不断累积，分别定期从渣口和合金口放出。熔渣经水淬后得到水淬渣，金属液铸成合金锭，从而得到以铜为主、同时含有其它有色金属和贵金属的合金锭产品。

富氧侧吹炉产生的熔炼废气经管道收集后经“冷却+沉灰筒+旋风除尘+活性炭喷射+布袋除尘”处理后去脱酸塔，急冷、沉灰筒、旋风除尘收集的粉尘去制砖。

在S3中，水淬渣经筛分、烘干后得到细水淬渣、粗水淬渣，再经过危险废物鉴别后综合利用。

熔炼炉熔炼过程为连续运行。拟建项目在富氧侧吹炉下部设置炉渣排放口，出渣为间歇操作，约20分钟放渣一次，每次放渣时间约10分钟。出渣口设置一套集烟装置、抽烟系统，将逸出的粉尘等污染物捕集送入“活性炭喷射+布袋除尘”装置处理后高空排放。炉渣排放口下端设置水淬池，炉渣定期排入水淬池内进行水淬。定期向水池内补充新鲜水、回用的初期雨水，水淬渣达到一定容量时，进行定期清理，进入水淬渣加工工序。

③富氧熔炼工序：主要根据入炉料化学成分、水分和块度进行配料

a. 根据炉料的不同水分，进行高低搭配，控制炉料入炉平均水分小于15%；

b.炉料的含铜、镍金属高低不一，为了能保证合金锭的金属品位，以含金属高的污泥及湿法系统渣搭配其他含金属低的物料；

c.为了使熔炼运行稳定，在炉料硅或钙不够时，配入适量的石英石、石灰石；

d.根据炉料含硫、氯的不同进行高低搭配，配料后含硫小于1%，含氯气小于0.25%。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无机危废系统工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1，将无机危废料与辅料混合均匀，然后送入圆筒制粒机内制粒；

S2，将混合制粒的无机危废料粒送入立式烘干机内，通过立式烘干机烘干后，由制砖机制成烘干块；

S3，将烘干块送入富氧侧吹炉内，在富氧侧吹炉中熔炼后得到合金锭和水淬渣。

2.根据权利要求1所述的一种无机危废系统工艺，其特征在于，在S1中，无机危废料包括湿法渣、焚烧处置残渣粉末、有色金属冶炼废物粉末、废催化剂、含水污泥，无机危废料通过破碎机进行碎料处理后干燥储存备用。

3.根据权利要求2所述的一种无机危废系统工艺，其特征在于，在S1中，辅料混合包括石灰、废残极粉末，由定量给料机加入无机危废料和辅料混合后，通过双轴搅拌机搅拌均匀。

4.根据权利要求3所述的一种无机危废系统工艺，其特征在于，在S2中，由旋转布料机和布料卷扬机对无机危废料对无机危废料粒进行充分受热，同时与未成粒的粉末分离，然后将筛选后的无机危废料粒在立式烘干机内进行烘干处理。

5.根据权利要求4所述的一种无机危废系统工艺，其特征在于，在S2中，通过布袋收尘器收集烟尘和来自有机危废系统的炭渣、水和石灰，并将收集的烟尘、炭渣、水和石灰与无机危废料混合制成砖块，由立式烘干机烘干后，由制砖机制成烘干块。

6.根据权利要求1-5任一项所述的一种无机危废系统工艺，其特征在于，在S3中，在富氧侧吹炉中鼓入富氧空气，由废残极、炭渣燃烧放出热量将烘干块熔化，熔体过热的情况下使得锌和其它易挥发的有色金属及其化合物会发进入气相，熔剂从熔融的合金中去除气态和固态的金属包裹物和金属杂质，同时形成一定的还原气氛，炉料中Cu和其它金属大部分呈游离状态或合金形态，易于被还原，最终熔炼得到合金锭。

7.根据权利要求1所述的一种无机危废系统工艺，其特征在于，在S3中，水淬渣经筛分、烘干后得到细水淬渣、粗水淬渣，再经过危险废物鉴别后综合利用。

8.根据权利要求1所述的一种无机危废系统工艺，其特征在于，在S1和S2中产生的废气通过引风机收集，沉积后添加作为S1的混合料进行制粒。