CN110735043A - 危险废物焚烧残余物的处理方法及处理系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种危险废物焚烧残余物的处理方法及处理系统。该处理方法包括：将危险废物焚烧残余物与含铅锌原料及富氧空气进行氧化熔炼，得到第一含铅金属相和含锌渣；将含锌渣与还原物料进行还原熔炼，得到第二含铅金属相和还原炉渣；使还原炉渣进行烟化处理过程，得到氧化锌烟尘和烟化炉渣。含危险废物焚烧残余物与含铅锌原料共同进行处理能够使上述两种原料中含有的锌元素转化为氧化锌，使铅元素转移至无害的烟化炉渣中。采用上述处理方法不仅能够回收原料中的氧化锌，还能够使危险废物焚烧残余物转化为更为环保的烟化炉渣。上述烟化炉渣可以作为建筑原料，大大提高了危险废物焚烧残余物的经济价值。同时上述处理方法节能环保，工艺简单。

Description

危险废物焚烧残余物的处理方法及处理系统
技术领域
本发明涉及危险废物焚烧残余物处理领域，具体而言，涉及一种危险废物焚烧残余物的处理方法及处理系统。
背景技术
目前危险废物主要通过填埋或者和焚烧工艺进行处置。焚烧处置虽然能对废物进行有效减量，但废物焚烧过程中会产生大量底渣和飞灰。现有的焚烧底渣主要采用填埋的方式进行处理。这不仅会占用大量土地资源，而且其中的重金属成分(如铅)有可能随着雨水的进入水体和土壤，对水体和土壤以及植被和生物等造成危害。大量焚烧底渣进入危险废物填埋场进行填埋处置，必将对填埋场库容造成越来越大的压力。
基于上述问题的出现，有必要提供一种危险废物焚烧残余物的处理方法及装置。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种危险废物焚烧残余物的处理方法及处理系统，以解决现有的危险废物焚烧残余物无法进行有效处理的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种危险废物焚烧残余物的处理方法，该处理方法包括：将危险废物焚烧残余物与含铅锌原料及富氧空气进行氧化熔炼，得到第一含铅金属相和含锌渣；将含锌渣与还原物料进行还原熔炼，得到第二含铅金属相和还原炉渣；使还原炉渣进行烟化处理过程，得到氧化锌烟尘和烟化炉渣。
进一步地，以占危险废物焚烧残余物和含铅锌原料的重量百分含量计，危险废物焚烧残余物的含量为0.1～20％。
进一步地，以占危险废物焚烧残余物和含铅锌原料的重量百分含量计，危险废物焚烧残余物的含量为10～20％。
进一步地，烟化处理过程的温度为1100～1300℃，氧化熔炼过程的温度为1100～1400℃，还原熔炼过程的温度为1100～1400℃。
进一步地，烟化处理过程的温度为1050～1200℃，氧化熔炼过程的温度为1150～1250℃，还原熔炼过程的温度为1200～1300℃。
进一步地，氧化熔炼过程的产物还包括第一烟气，还原熔炼过程的产物还包括第二烟气，烟化处理过程的产物还包括第三烟气，处理方法还包括：将第一烟气、第二烟气和第三烟气进行收尘处理，得固体粉尘和酸气；以酸气为原料制备酸，将固体粉尘再次进行氧化熔炼过程。
进一步地，危险废物焚烧残余物选自燃烧残渣、飞灰和经收尘处理后得到的固态物质中的一种或多种。
本申请的另一方面还提供了一种危险废物焚烧残余物的处理系统，上述处理系统包括：氧化熔炼装置、还原熔炼装置和烟化装置，氧化熔炼装置设置有氧化熔炼入口、第一含铅金属相出口和含锌渣出口，其中，氧化熔炼入口用于加入危险废物焚烧残余物、含铅锌原料及富氧空气；还原熔炼装置设置有还原熔炼入口、第一金属相出口和还原炉渣出口，其中还原熔炼入口与含锌渣出口连通；及烟化装置设置有烟化入口，烟化入口与还原炉渣出口连通。
进一步地，上述处理系统还包括计量装置，用于控制危险废物焚烧残余物与含铅锌原料的重量比。
进一步地，上述氧化熔炼装置还设置有第一烟气出口，还原熔炼还设置有第二烟气出口，烟化装置还设置有第三烟气出口，处理系统还包括收尘装置，收尘装置设置有烟气入口、酸气出口和烟尘出口，烟气入口分别与第一烟气出口、第二烟气出口及第三烟气出口连通。
进一步地，上述处理系统还包括制酸系统，制酸系统设置有酸气入口，酸气入口与酸气出口连通。
进一步地，上述处理系统还包括：危险废物焚烧残余物供应装置和含铅锌原料供应装置，危险废物焚烧残余物供应装置设置有危险废物焚烧残余物供应口；含铅锌原料供应装置设置有含铅锌原料供应口，危险废物焚烧残余物供应口和含铅锌原料供应口均与氧化熔炼入口连通。
进一步地，上述危险废物焚烧残余物供应装置还设置有烟尘回收口，烟尘回收口与烟尘出口连通。
进一步地，上述烟化装置、还原熔炼装置和氧化熔炼装置分别独立地选自电热熔炼装置和熔池熔炼装置。
应用本发明的技术方案，含危险废物焚烧残余物与含铅锌原料共同进行处理能够使上述两种原料中含有的锌元素转化为氧化锌，同时使铅元素转移至无害的烟化炉渣中。采用上述处理方法不仅能够回收含铅锌原料中的氧化锌，还能够同时使危险废物焚烧残余物转化为更为环保的烟化炉渣。上述烟化炉渣后续可以作为建筑原料，大大提高了危险废物焚烧残余物的经济价值。同时上述处理方法节能环保，处理工艺简单。因而上述处理方法提供了一种简单、高效及经济的危险废物残余物的处理方法。
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示出了根据本发明的一种优选的实施方式提供的危险废物焚烧残余物的处理系统的结构示意图。
其中，上述附图包括以下附图标记：
100、危险废物焚烧残余物供应装置；101、危险废物焚烧残余物供应口；102、烟尘回收口；
200、含铅锌原料供应装置；201、含铅锌原料供应口；
300、氧化熔炼装置；301、氧化熔炼入口；302、含锌渣出口；303、第一烟气出口；
400、还原熔炼装置；401、还原熔炼入口；402、还原炉渣出口；403、第二烟气出口；
500、烟化装置；501、烟化入口；502、第三烟气出口；
600、计量装置；
700、收尘装置；701、烟气入口；702、酸气出口；703、烟尘出口；
800、制酸系统；801、酸气入口。
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。下面将结合实施例来详细说明本发明。
正如背景技术所描述的，现有的危险废物焚烧残余物无法进行有效处理的问题。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种危险废物焚烧残余物的处理方法，该处理方法包括：将危险废物焚烧残余物与含铅锌原料及富氧空气进行氧化熔炼，得到第一含铅金属相和含锌渣；将含锌渣与还原物料进行还原熔炼，得到第二含铅金属相和还原炉渣；使还原炉渣进行烟化处理过程，得到氧化锌烟尘和烟化炉渣。
由于危险废物焚烧残余物往往含有较高含量的铅、锌等重金属，因而将危险废物焚烧残余物与含铅锌原料及富氧原料进行氧化熔炼，能够使铅元素以粗铅的形式存在形成第一含铅金属相(第一粗铅)，含铅锌原料中的锌元素留在固渣中形成含锌渣，从而使铅元素和锌元素进行分离；使含锌渣与还原物料进行还原熔炼，能够使含铅废料中的铅元素被还原形成第二金属相(第二粗铅)，以及还原炉渣；上述还原炉渣在后续的烟化处理过程中进行烟化处理，形成氧化锌和无害的烟化炉渣。
含危险废物焚烧残余物与含铅锌原料共同进行处理能够使上述两种原料中含有的锌元素转化为氧化锌，同时使铅元素转移至无害的烟化炉渣中。采用上述处理方法不仅能够回收含铅锌原料中的氧化锌，还能够同时使危险废物焚烧残余物转化为更为环保的烟化炉渣。上述烟化炉渣后续可以作为建筑原料，大大提高了危险废物焚烧残余物的经济价值。同时上述处理方法节能环保，处理工艺简单。因而上述处理方法提供了一种简单、高效及经济的危险废物残余物的处理方法。
在一种优选的实施例中，以占危险废物焚烧残余物和含铅锌原料的重量百分含量计，危险废物焚烧残余物的含量为0.1～20％。危险废物焚烧残余物与含铅锌原料的重量比包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高危险废物焚烧残余物的处理效率。为了进一步提高危险废物焚烧残余物的处理效率，更优选地，以占危险废物焚烧残余物和含铅锌原料的重量百分含量计，危险废物焚烧残余物的含量为10～20％。
在一种优选的实施例中，烟化处理过程的温度为1100～1300℃，氧化熔炼过程的温度为1100～1400℃，还原熔炼过程的温度为1100～1400℃。烟化处理过程、氧化熔炼过程和还原熔炼过程的温度包括但不限于上述范围，而将其限定在上述范围内有利于进一步提高危险废物焚烧残余物的处理效率，同时还有利于提高铅元素和锌元素的回收率。为了进一步提高危险废物焚烧残余物的处理效率和铅元素及锌元素的回收率，更优选地，烟化处理过程的温度为1050～1200℃，所述氧化熔炼过程的温度为1150～1250℃，所述还原熔炼过程的温度为1200～1300℃。
在一种优选的实施例中，氧化熔炼过程的产物还包括第一烟尘，还原熔炼过程的产物还包括第二烟尘，烟化处理过程的产物还包括第三烟尘，上述处理方法还包括：将第一烟尘、第二烟尘和第三烟尘进行收尘处理，得固体粉尘和酸气；以酸气为原料制备酸，将固体粉尘再次进行氧化熔炼过程。通过收尘处理可以将第一烟尘、第二烟尘和第三烟尘中的固体粉尘和酸气进行分离，以便于后续进行有针对性的回收处理。如将烟气收尘后得到的酸气用于制备酸(如盐酸、硫酸)，将固体粉尘与危险废物焚烧残余物一起作为原料再次进行处理。
本申请提供的上述处理方法可以使用本领域所有的危险废物焚烧残余物。在一种优选的实施例中，危险废物焚烧残余物包括但不限于燃烧残渣、飞灰和经收尘处理后得到的固态物质中的一种或多种。
上述处理方法中，熔池熔炼装置中采用的燃料包括但不限于天然气、焦炉煤气、粉煤、废矿物油和柴油中的一种或多种。
本申请的另一方面还提供了一种危险废物焚烧残余物的处理系统，如图1所示，上述处理系统包括：氧化熔炼装置300、还原熔炼装置400和烟化装置500。氧化熔炼装置300设置有氧化熔炼入口301、第一含铅金属相出口和含锌渣出口302，氧化熔炼入口301用于加入危险废物焚烧残余物、含铅锌原料及富氧空气；还原熔炼装置400设置有还原熔炼入口401、第一金属相出口和还原炉渣出口402，其中还原熔炼入口401与含锌渣出口302连通；及与烟化装置500设置有烟化入口501，烟化入口501与还原炉渣出口402连通。
将危险废物焚烧残余物与含铅锌原料及富氧原料在氧化熔炼装置300中进行氧化熔炼，能够使铅元素以粗铅的形式存在形成第一含铅金属相(第一粗铅)，含铅锌原料中的锌元素留在固渣中形成含锌渣，从而使铅元素和锌元素进行分离；使含锌渣与还原物料在还原熔炼装置400进行还原熔炼，能够使含铅废料中的铅元素被还原形成第二金属相(第二粗铅)，以及还原炉渣；上述还原炉渣在烟化装置500中进行烟化处理，形成氧化锌和无害的烟化炉渣。
含危险废物焚烧残余物与含铅锌原料共同进行处理能够使上述两种原料中含有的锌元素转化为氧化锌，同时使铅元素转移至无害的烟化炉渣中。采用上述处理系统不仅能够回收含铅锌原料中的氧化锌，还能够同时使危险废物焚烧残余物转化为更为环保的烟化炉渣。上述烟化炉渣后续可以作为建筑原料，大大提高了危险废物焚烧残余物的经济价值。同时上述处理方法节能环保，处理工艺简单。
在一种优选的实施例中，如图1所示，上述处理系统还包括计量装置600，用于控制危险废物焚烧残余物与含铅锌原料的重量比。计量装置600的设置有利于更好地控制危险废物焚烧残余物与含铅锌原料的重量比，从而有利于进一步提高危险废物焚烧残余物的处理效率。
在一种优选的实施例中，如图1所示，上述氧化熔炼装置300还设置有第一烟气出口303，还原熔炼还设置有第二烟气出口403，烟化装置500还设置有第三烟气出口502，处理系统还包括收尘装置700，收尘装置700设置有烟气入口701、酸气出口702和烟尘出口703，烟气入口701分别与第一烟气出口303、第二烟气出口403及第三烟气出口502连通。通过收尘处理可以将第一烟尘、第二烟尘和第三烟尘中的固体粉尘和酸气进行分离，以便于后续进行有针对性的回收处理。
优选地，如图1所示，上述处理系统还包括制酸系统800，上述制酸系统800设置有酸气入口801，酸气入口801与酸气出口702连通。
为了提高上述处理系统的自动化程度，在一种优选的实施例中，如图1所示，上述处理系统还包括：危险废物焚烧残余物供应装置100和含铅锌原料供应装置200，危险废物焚烧残余物供应装置100设置有危险废物焚烧残余物供应口101，含铅锌原料供应装置200设置有含铅锌原料供应口201，危险废物焚烧残余物供应口101和含铅锌原料供应口201均与氧化熔炼入口301连通。
优选地，如图1所示，上述危险废物焚烧残余物供应装置100还设置有烟尘回收口102，烟尘回收口102与烟尘出口703连通。将烟尘回收口102与烟尘出口703连通有利于进一步提高危险废物焚烧残余物的处理效率。
上述危险废物焚烧残余物与含铅锌原料可以采用本领域常用的加料方式，如直接加入，更优选为采用喷枪喷入。采用喷枪喷入有利于更进一步提高危险废物焚烧残余物与含铅锌原料的处理效率。
在一种优选的实施例中，烟化装置500、还原熔炼装置400和氧化熔炼装置300分别独立地选自电热熔炼装置和熔池熔炼装置。熔池熔炼装置包括但不限于侧吹熔炼装置、顶吹熔炼装置或底吹熔炼装置。
以下结合具体实施例对本申请作进一步详细描述，这些实施例不能理解为限制本申请所要求保护的范围。
以占危险废物焚烧残余物、含铅锌原料及还原物料的混合物的重量百分含量计，实施例中使用的危险废物焚烧残余物的重量百分含量不超过20wt％，且危险废物焚烧残余物与含铅锌原料的混合物中，Pb元素的比例为≥30％，Zn元素的比例为0～20％，Cl元素的比例为≤1％。
实施例1
以天然气为主要燃料，废矿物油为辅助燃料，将重量百分含量为90％的铅精矿、重量百分含量为9％的危险废物焚烧残渣和重量百分含量为1％的垃圾焚烧飞灰的干颗粒三种原料熔化，富氧空气鼓入熔体中进行氧化熔炼。其中，氧化熔炼温度为1200℃，制得一次粗铅产品(铅元素含量为92wt％)和高锌渣(锌元素含量为60wt％)及第一烟气。
将上述高锌渣加入焦炭作为还原物料，进行还原熔炼，其中还原熔炼温度为1300℃，制得二次粗铅产品(铅元素含量为95wt％)和还原炉渣及第二烟气。
将上述还原炉渣进行烟化处理，其中烟化温度为1100℃，得到氧化锌和无害炉渣及第三烟气。排出的无害炉渣进行水淬处理得到水淬渣作为建筑材料；
将上述第一烟气、第二烟气和第三烟气送入制酸系统，分别制备工业硫酸和工业盐酸。
经过上述处理锌元素的回收率为90.2％，铅元素的回收率为93.3％。
实施例2
以天然气为主要燃料，废矿物油为辅助燃料，将重量百分含量为90％的铅精矿、重量百分含量为9％的危险废物焚烧残渣和重量百分含量为1％的垃圾焚烧飞灰的干颗粒三种原料以及焦炭作为还原物料，进行还原熔炼，其中还原熔炼温度为1300℃，制得二次粗铅产品(铅元素含量为90.6wt％)和还原炉渣及第二烟气。
将上述还原炉渣进行烟化处理，其中烟化温度为1100℃，得到氧化锌和无害炉渣及第三烟气。排出的无害炉渣进行水淬处理得到水淬渣作为建筑材料；将上述第二烟气和第三烟气送入制酸系统，分别制备工业硫酸和工业盐酸。
经过上述处理锌元素的回收率为85.9％，铅元素的回收率为91.0％。
实施例3
以天然气为主要燃料，废矿物油为辅助燃料，将重量百分含量为90％的铅精矿、重量百分含量为9％的危险废物焚烧残渣和重量百分含量为1％的垃圾焚烧飞灰的干颗粒三种原料进行烟化处理，其中烟化温度为1100℃，得到氧化锌和无害炉渣及第三烟气。排出的无害炉渣进行水淬处理得到水淬渣作为建筑材料；将第三烟气送入制酸系统，分别制备工业硫酸和工业盐酸。
经过上述处理锌元素的回收率为75.3.％，铅元素的回收率为85.4％。
实施例4
与实施例1的区别为：氧化熔炼的温度为1050℃，还原熔炼过程的温度为1100℃，烟化处理过程的温度为1200℃。
经过上述处理锌元素的回收率为84.3％，铅元素的回收率为90.0％。
实施例5
与实施例1的区别为：氧化熔炼的温度为1400℃，还原熔炼过程的温度为1400℃，烟化处理过程的温度为1300℃。
经过上述处理锌元素的回收率为89.8％，铅元素的回收率为95.6％。
实施例6
与实施例1的区别为：危险废物焚烧残余物的重量百分含量为18％。
经过上述处理锌元素的回收率为90.5％，铅元素的回收率为92.1％。
从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：采用上述处理方法不仅能够回收含铅锌原料中的氧化锌，还能够同时使危险废物焚烧残余物转化为更为环保的烟化炉渣。上述烟化炉渣后续可以作为建筑原料，大大提高了危险废物焚烧残余物的经济价值。同时上述处理方法节能环保，处理工艺简单。因而上述处理方法提供了一种简单、高效及经济的危险废物残余物的处理方法。
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 (14)

1.一种危险废物焚烧残余物的处理方法，其特征在于，所述处理方法包括：
将所述危险废物焚烧残余物与含铅锌原料及富氧空气进行氧化熔炼，得到第一含铅金属相和含锌渣；
将所述含锌渣与还原物料进行还原熔炼，得到第二含铅金属相和还原炉渣；
使所述还原炉渣进行烟化处理过程，得到氧化锌烟尘和烟化炉渣。
2.根据权利要求1所述的处理方法，其特征在于，以占所述危险废物焚烧残余物和所述含铅锌原料的重量百分含量计，所述危险废物焚烧残余物的含量为0.1～20％。
3.根据权利要求2所述的处理方法，其特征在于，以占所述危险废物焚烧残余物和所述含铅锌原料的重量百分含量计，所述危险废物焚烧残余物的含量为10～20％。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的处理方法，其特征在于，所述烟化处理过程的温度为1100～1300℃，所述氧化熔炼过程的温度为1100～1400℃，所述还原熔炼过程的温度为1100～1400℃。
5.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述烟化处理过程的温度为1050～1200℃，所述氧化熔炼过程的温度为1150～1250℃，所述还原熔炼过程的温度为1200～1300℃。
6.根据权利要求4所述的处理方法，其特征在于，所述氧化熔炼过程的产物还包括第一烟气，所述还原熔炼过程的产物还包括第二烟气，所述烟化处理过程的产物还包括第三烟气，所述处理方法还包括：
将所述第一烟气、所述第二烟气和所述第三烟气进行收尘处理，得固体粉尘和酸气；
以所述酸气为原料制备酸，将所述固体粉尘再次进行所述氧化熔炼过程。
7.根据权利要求6所述的处理方法，其特征在于，所述危险废物焚烧残余物选自燃烧残渣、飞灰和经所述收尘处理后得到的固态物质中的一种或多种。
8.一种危险废物焚烧残余物的处理系统，其特征在于，所述处理系统包括：
氧化熔炼装置(300)，所述氧化熔炼装置(300)设置有氧化熔炼入口(301)、第一含铅金属相出口和含锌渣出口(302)，其中，所述氧化熔炼入口(301)用于加入所述危险废物焚烧残余物、含铅锌原料及富氧空气；
还原熔炼装置(400)，所述还原熔炼装置(400)设置有还原熔炼入口(401)、第二含铅金属相出口和还原炉渣出口(402)，其中所述还原熔炼入口(401)与所述含锌渣出口(302)连通；及
烟化装置(500)，所述烟化装置(500)设置有烟化入口(501)，所述烟化入口(501)与所述还原炉渣出口(402)连通。
9.根据权利要求8所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括计量装置(600)，用于控制所述危险废物焚烧残余物与所述含铅锌原料的重量比。
10.根据权利要求8或9所述的处理系统，其特征在于，所述氧化熔炼装置(300)还设置有第一烟气出口(303)，所述还原熔炼还设置有第二烟气出口(403)，所述烟化装置(500)还设置有第三烟气出口(502)，所述处理系统还包括收尘装置(700)，所述收尘装置(700)设置有烟气入口(701)、酸气出口(702)和烟尘出口(703)，所述烟气入口(701)分别与所述第一烟气出口(303)、所述第二烟气出口(403)及所述第三烟气出口(502)连通。
11.根据权利要求10所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括制酸系统(800)，所述制酸系统(800)设置有酸气入口(801)，所述酸气入口(801)与所述酸气出口(702)连通。
12.根据权利要求10所述的处理系统，其特征在于，所述处理系统还包括：
危险废物焚烧残余物供应装置(100)，所述危险废物焚烧残余物供应装置(100)设置有危险废物焚烧残余物供应口(101)；
含铅锌原料供应装置(200)，所述含铅锌原料供应装置(200)设置有含铅锌原料供应口(201)，所述危险废物焚烧残余物供应口(101)和所述含铅锌原料供应口(201)均与所述氧化熔炼入口(301)连通。
13.根据权利要求12所述的处理系统，其特征在于，所述危险废物焚烧残余物供应装置(100)还设置有烟尘回收口(102)，所述烟尘回收口(102)与所述烟尘出口(703)连通。
14.根据权利要求8至13中任一项所述的处理系统，其特征在于，所述烟化装置(500)、所述还原熔炼装置(400)和所述氧化熔炼装置(300)分别独立地选自电热熔炼装置和熔池熔炼装置。
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