CN110590160A - 一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺 - Google Patents

一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多种无机危废协同电熔融无害化处理与资源化利用的工艺。该工艺将粉状、泥状无机危废、危废处理后的无机残渣等，以污水处理的高含盐浓缩液为工艺水，添加无机助剂协同混配，造粒后烘干；料球烘干过程载气循环使用；以电为能源将物料升温到1400℃‑1600℃，成为熔体，熔体水淬成建筑骨料，或纺丝成为保温玻璃棉，得以资源化利用。含重金属污泥、粉状无机危废、危废处理后的无机残渣、无机污泥、废水处理高含盐浓缩液等无害化彻底，工艺简单、可靠，达到了多种无机危废协同无害化处理，最终资源化利用的目的，解决了单独无机危废处置投入高，工艺流程长，残余物难处理等问题，大大降低了危废处理过程的二次污染排放。

Description

一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺
技术领域：
本发明涉及无机危废处理与综合利用领域，尤其涉及一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺。
背景技术：
无机危废原料为含铜、镍、锡、锌、镉、铬、铅、汞、砷等重金属的危险废物，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。随着工业的发展，重金属污染越来越严重，重金属的废水污染通过食物链的传播将会对于环境产生深远的影响，重金属的废水污染也逐渐成为全球性的研究课题。
目前国内的无机危废的处置方法以固化填埋处理为主，将重金属污泥在大型搅拌机里加入水泥砂石，螯合剂等稳定剂后通过搅拌混匀后制成硬块，在连接至安全填埋场进行安全填埋处理。
固化填埋的主要缺陷有：(1)增量处理技术，落后，正逐步淘汰。(2)占用宝贵的土地资源。(3)暂时搁置并没有处置，虽然已经填埋，但其污染隐患依然存在。(4)整个填埋周期需要处理渗滤液，监控防渗膜状况，维护成本高。(5)危废填埋场选址困难，建设投资大，局限性强。
焚烧热处理只能处理有机危废，无机危废不能焚烧，焚烧过程需要大量消耗能源，且减少的量仅为含水量，本身质量、危害性没有任何变化。
发明内容：
本发明的目的除了开辟一条多种无机危废协同低成本无害化处置，资源化利用的技术路线之外，还提出了多种无机固体废弃物与含盐废水、废矿物油等协同处置的技术方法。将粉状无机危废(飞灰等)、危废残渣(有机危废焚烧、热解处理后的残渣)等协同混配以无机污泥(含重金属污泥)，以废水处理含盐浓缩液等为配料工艺水造粒后烘干，再变为能源将物料加热之熔融成为玻璃态，玻璃态熔盐可以经过水淬成为建筑材料，也可以纺丝制成保温岩棉，实现多种危险废弃物的无害化和资源化。物料熔融过程产生的尾气经过二燃室高温焚烧后经急冷、脱硝、脱硫、脱白后达标排放，二燃室烟气极冷降温的余热作为烘干料球的能源，烘干载气循环使用，不排放。
本发明的技术解决措施如下：
一种多种无机危废协同电熔融无害化处理与资源化处理的工艺，其工艺如下：
S1：物料混配，将含重金属污泥、危废处理残渣、粉状无机危废、粉状无机辅料等按照比例混配；
S2：压制成球，将S1中的混配好的原料中加入高含盐污水充分混合后通过造粒机压制成球，制成料球；
S3：烘干，S2中制成的料球进行烘干处理；
S4：电热熔融，将S3中烘干处理后的料球放入电熔炉内进行电热熔融，得到熔盐；
S5：制成玻璃体或者保温棉产品，将S4中经过熔融处理后的熔盐经过水淬处理成玻璃体或者进入离心纺丝机制成各种形状的保温棉产品。
作为优选，S1中的比例混配原则为按照含重金属污泥、危废处理残渣、粉状无机危废中二氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化铝等氧化物含量为基础，按照SiO2-CaO-Fe2O3-Al2O3与多价重金属一起能够形成稳定结构硅酸盐的原则按比例混配。
作为优选，S2中经过压制成球处理后，所述料球直径根据电熔融工艺要求确定，一般为15mm～50mm。
作为优选，S4中电热熔融的温度为1400℃～1600℃。
作为优选，S4中电热熔融处理过程中产生的烟气经过换热器间接换热的降温处理，换热产生的高温气体作为循环热风进入S3中用于烘干处理，换热器降温处理后的烟气进行烟气处理。
作为优选，所述电熔融烟气处理为按照急冷、除尘、脱硫、脱硝、脱白处理后达标排放。
作为优选，S3的烘干过程产生的气体为高含湿气体，先经过水分收集，将气体中的部分水蒸气经过冷却降温液化成烘干水，烘干水进入污水系统处理后作为冷却循环水使用，除去部分水分的气体为低湿气体，低湿气体部分进入S4中的换热器与电热熔融处理后产生的高温烟气进行间接换热，换热后的气体作为循环热风进入S3中用于烘干处理，余下的低湿气体进入热风炉焚烧处理。
本发明的有益效果在于：
1、本发明不仅开辟一条多种无机危废协同低成本无害化处置，资源化利用的技术路线之外，还提出了多种无机固体废弃物与含盐废水、废矿物油等协同处置的技术方法，将粉状无机危废(飞灰等)、危废残渣(有机危废焚烧、热解处理后的残渣)等协同混配以无机污泥(含重金属污泥)，以废水处理含盐浓缩液等为配料工艺水造粒后烘干，再经过电热熔融处理后得到熔盐，熔盐经过水淬处理成玻璃体或经离心纺丝制成保温岩棉，达到了多种无机危废协同无害化处理，最终资源化利用的目的，解决了单独无机危废处置投入高，工艺流程长，残余物难处理等问题，大大降低了危废处理过程的二次污染排放。
2、本发明以污泥含水、废水处理过程的高含盐废水为配料工艺水，免除了污泥烘干过程和高含盐废水的处理过程，大大降低了危废处置的设备投入、污染排放与处理成本。
3、利用无机危废中所含无机物，经合理配方设计和高温熔融，实现重金属的硅酸盐化稳定处置，取代无机危废的填埋处理。
4、多种无机危废生料球的烘干过程载气设计为半循环系统，除了每次循环过程中移出部分进入热风炉作为一次配风，其余全部作为循环热风循环使用，免去了烘干过程的尾气处理系统投入和排放。
附图说明：
图1为本发明的工艺流程图；
具体实施方式：
下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
如图1所示，一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺，其工艺如下：
S1：比例混配，将含重金属污泥、危废处理残渣、粉状无机危废、粉状无机辅料等按比例混配，所述比例混配原则为按照含重金属污泥、危废处理残渣、粉状无机危废中二氧化硅、氧化钙、氧化铁、氧化铝等氧化物含量为基础，按照SiO2-CaO-Fe2O3-Al2O3与多价重金属一起能够形成稳定结构硅酸盐的原则进行，多元硅酸盐稳定体系是SiO2、CaO、Fe2O3、Al2O3等多价金属多元体系在高温下形成熔体，进行熔盐反应之后形成的稳定化合物，除原料中的多价重金属外，SiO2-CaO-Fe2O3-Al2O3组分不足的部分以添加不同数量的粉状无机辅料(粉煤灰(二氧化硅为主)，铝矾土(氧化铝为主)，石灰(氧化钙为主)，铁红(氧化铁为主))方式进行调配；
S2：压制成球，将S1中的混配好的原料中加入污水处理过程产生的高含盐废水充分混合后通过造粒机压制成球，制成料球，所述料球直径15mm～50mm，所述造粒机为本技术领域公知技术，故不加以赘述；
S3：烘干，S2中制成的料球进行烘干处理，烘干过程中会产生高湿气体，先经过水分收集，所述水分收集包括为产生的高湿气体经过冷却降温将其中的部分水蒸气冷凝成烘干水，烘干水进入污水系统处理后作为冷却循环水使用，收水后的低湿气体部分进入S4中的换热器与二燃室高温烟气换热，升温后再次烘干料球，取出部分低湿气体进入热风炉处理。
S4：电热熔融，将S3中烘干处理后的料球放入电熔炉内进行电热熔融得到熔盐，所述电热熔融的温度为1400℃-1600℃，电热熔融处理过程中产生的烟气，经过电热熔炉的二燃室高温焚烧处理，焚烧温度高于1000℃，二燃室的高温烟气经过换热器降温处理，降温处理后的烟气按照急冷、除尘、脱硫、脱硝、脱白处理后达标排放，换热器得到的高温气体作为循环热风进入S3中用于烘干处理，所述电熔融炉包括有主燃室以及主燃室外部的二燃室，所述电熔融炉为本技术领域公知技术，故不加以赘述。
S5：将熔盐制成玻璃体或者玻璃纤维保温棉产品，将S4中经过熔融处理后的熔盐经过水淬处理成玻璃体或者进入离心纺丝机，在离心作用下，纺成长短不一的玻璃纤维，玻璃纤维压型后进入成品系统制成各种形状的保温棉产品。
工艺原理：将含重金属污泥、危废处理残渣、粉状无机危废、粉状无机辅料按照比例混配，以污水处理过程产生的高含盐废水等为配料工艺水混合均匀后造粒、烘干，再经过电热熔融处理后得到的熔盐。熔盐经过水淬处理成玻璃体或者进入离心纺丝机纺制成玻璃纤维棉，玻璃纤维棉经成型得到各种形状的保温棉产品。有效地利用了含重金属污泥、危废处理后的无机残渣、粉状无机危废、高含盐废水中的无机组分，工艺简单、可靠。以玻璃制品方式实现无机危废的终极消纳，避免危废填埋。在料球的烘干处理过程中将烘干载气循环使用，不仅免除烘干过程的尾气排放，同时提高了系统能量利用率。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种多种无机危废协同电熔融无害化处理与资源化处理的工艺，其特征在于：其工艺如下：
S1：物料混配，将含重金属污泥、危废处理残渣、粉状无机危废、粉状无机辅料等按照比例混配；
S2：压制成球，将S1中的混配好的原料中加入高含盐污水充分混合后压制成球，制成料球；
S3：烘干，S2中制成的料球进行烘干处理；
S4：电热熔融，将S3中烘干处理后的料球放入电熔炉内进行电热熔融，得到熔盐；
S5：制成玻璃体或者保温棉产品，将S4中经过熔融处理后的熔盐经过水淬处理成玻璃体或者进入离心纺丝机制成各种形状的保温棉产品。
2.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺，其特征在于：S1中的比例混配原则为按照含重金属污泥、危废处理残渣、粉状无机危废中二氧化硅、氧化铁、氧化钙、氧化铝等氧化物含量为基础，按照SiO2-CaO-Fe2O3-Al2O3与多价重金属一起能够形成稳定结构硅酸盐的原则按比例混配。
3.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺，其特征在于：S2中经过压制成球处理后，所述料球直径根据电熔融工艺要求确定，一般为15mm～50mm。
4.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺，其特征在于：S4中电热熔融的温度为1400℃～1600℃。
5.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺，其特征在于：S4中电热熔融处理过程中产生的烟气经过换热器间接换热的降温处理，换热产生的高温气体作为循环热风进入S3中用于烘干处理，换热器降温处理后的烟气进行烟气处理。
6.根据权利要求5所述的一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺，其特征在于：所述电熔融烟气处理为按照急冷、除尘、脱硫、脱硝、脱白处理后达标排放。
7.根据权利要求1所述的一种多种无机危废协同电熔融无害化与资源化处理的工艺，其特征在于：S3的烘干过程产生的气体为高含湿气体，先经过水分收集，将气体中的部分水蒸气经过冷却降温液化成烘干水，烘干水进入污水系统处理后作为冷却循环水使用，除去部分水分的气体为低湿气体，低湿气体部分进入S4中的换热器与电热熔融处理后产生的高温烟气进行间接换热，换热后的气体作为循环热风进入S3中用于烘干处理，余下的低湿气体进入热风炉焚烧处理。
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