CN111676373A - 一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置及处理方法 - Google Patents

一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置及处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置及处理方法，本发明顶侧复合吹熔池熔炼炉的原料适应性及炉况调整能力更强，富氧浓度提高床能力提高；采用顶侧复合吹熔池熔炼炉‑电炉双炉作业及烟灰有价金属回收利用技术提高铜及贵金属回收率，实现铜基有机固废的资源化处理；采用顶侧复合吹熔池熔炼技术及二燃室烟气燃烧控制技术进行联动控制，实现自热熔炼控制、二噁英源头减控及低烟灰产率，实现铜基有机固废的减量化处理；本发明无二次污染，烟气二噁英及其他成分排放标准高，且产生的少量高含锌、铅烟灰定期开路，实现铜基有机固废的无害化处理。

Description

一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置及处理 方法
技术领域
本发明涉及固废资源化、减量化及火法冶金技术领域，具体是一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置及处理方法。
背景技术
目前火法处理废电路板、电子元器件、废杂铜等铜基固废的方式主要是采用鼓风炉、顶吹熔池熔炼炉及侧吹熔池熔炼炉进行处理。
鼓风炉生产粗放，烟气排放不达标，有价金属回收率低，存在二次污染问题。
顶吹熔池熔炼炉处理电路板有炉体寿命长，物料适应性与工况调整能力强，有色金属及贵金属回收率高，环保效果好等特点。但当工艺风富氧浓度高于50％时，喷枪长时间进行深枪作业时，喷枪寿命缩短。
发明内容
基于上述背景技术中所提到的现有技术中的不足之处，为此本发明提供了一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置及处理方法。
本发明通过采用如下技术方案克服以上技术问题，具体为：
一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置，包括配料装置、连通所述配料装置的顶侧复合吹熔池熔炼炉、与所述顶侧复合吹熔池熔炼炉连接的电炉、送风组件、以及烟气处理装置；
在电炉上设置有第一进渣口，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉同第一进渣口之间通过石墨溜槽连通；在所述电炉一侧设置有第一放铜口，其另一侧设置有第一出渣口，在所述电炉的顶部开设有第一出烟口，在所述顶侧复合吹熔池熔炼炉上设置有二燃室；
所述送风组件包括罗茨鼓风机、压缩风机、富氧阀站和燃油站；
所述烟气处理装置包括依次连通设置的余热锅炉、骤冷塔、布袋收尘器、引风机、碱性吸附塔、电除雾器、及环保烟囱；所述余热锅炉上设置有SNCR脱硝装置，骤冷塔设置有至少一个可喷入水、废碱液、压缩空气中的一种或多种的雾化喷枪，布袋收尘器入口段设置有烟道，所述烟道连接活性炭喷射装置，碱性吸附塔设置有至少两层可循环喷射包含水及NaOH、Na2SO3、Na2CO3中的一种或多种溶液的雾化喷头。
一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，正常进料阶段，侧吹风口往熔池区喷入燃料、空气、氧气和富氧空气中的一种或多种，形成大量分散气泡，使熔体翻腾，加速熔体传热和传质过程，顶吹喷枪混合段提升至烟气区供应混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种，维持工艺参数稳定；
炉况恶化时，侧吹风口关闭，将顶吹喷枪混合段运动至熔池区，将混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种喷射到熔池区，根据进料参数、炉况变化情况及时调整顶吹喷枪枪位；
步骤二，铜基有机固废资源化处理，采用顶侧复合吹熔池熔炼炉(熔炼)-电炉(沉降分离)双炉作业模式，实现冶炼炉渣含铜低水平排放；并将具有回收价值的烟灰压块后搭配其他铜基有机固废进入顶侧复合吹熔池熔炼炉处理，将尾气吸收液蒸发结晶后获取NaBr粗盐；
步骤三，铜基有机固废减量化处理，采用顶侧复合吹熔池熔炼技术及二燃室烟气燃烧控制技术进行联动控制，根据铜基有机固废进料量、辅料及还原剂量，控制顶侧复合吹熔池熔炼炉侧吹风口往熔池区喷入的空气、氧气和富氧空气中的一种或多种的数量，确保熔体翻腾状态及物料充分反应所需氧量，使铜基有机固废中的有机成分充分燃烧并释放大量热量，并将炉内温度控制在1250-1350℃左右；同时，提升至烟气区的顶吹喷枪混合段供应混合有氧气和富氧气体中的一种或多种，确保顶侧复合吹熔池熔炼炉烟气区轻质物料充分燃烧；
步骤四，铜基有机固废无害化处理，废气无害化排放，顶侧复合吹熔池熔炼炉及二燃室内充分燃烧的高温烟气经余热锅炉余热利用及脱硝处理、骤冷塔骤冷降温、活性炭喷射装置吸附处理、布袋收尘器收尘处理、碱性吸附塔脱酸处理、电除雾器除雾后，烟气各成分指标达到环保先进水平，通过环保烟囱排空，且该过程通过引风机进行引导和加速。
采用以上结构后，本发明相较于现有技术，具备以下优点：本发明提供的一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置及处理方法，使顶侧复合吹熔池熔炼炉的原料适应性及炉况调整能力更强，富氧浓度提高床能力提高；利用顶侧复合吹熔池熔炼炉-电炉双炉作业及烟灰有价金属回收利用技术提高铜及贵金属回收率，利用碱性吸附塔脱酸技术及溴盐车间蒸发结晶技术制取NaBr粗盐，实现铜基有机固废的资源化处理；采用顶侧复合吹熔池熔炼技术及二燃室烟气燃烧控制技术进行联动控制，实现自热熔炼控制、二噁英源头减控及低烟灰产率，实现铜基有机固废的减量化处理；本发明无二次污染，烟气二噁英及其他成分排放标准高，且产生的少量高含锌、铅烟灰定期开路，实现铜基有机固废的无害化处理；本发明投资和生产运营成本降低。
附图说明
图1为铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置的结构示意图。
图2为铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置中熔炼炉系统的示意图。
图3为铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置中顶吹喷枪的结构示意图。
图中：1-配料装置、2-顶侧复合吹熔池熔炼炉、21-炉壳、211-进料口、212-喷枪口、213-取样口、214-第二出烟口、215-第二放铜口、216-第二出渣口、217-石墨溜槽、22-铜水套、23-耐火材料、24-顶吹喷枪、241-风冷喷枪、242-水冷喷枪、25-侧吹风口、3-电炉、31-第一进渣口、32-第一放铜口、33-第一出渣口、34-第一出烟口、4-二燃室、41-补风口、42-补燃口、51-罗茨鼓风机、52-压缩风机、6-富氧阀站、7-燃油站、8-余热锅炉、81-SNCR脱硝装置、9-骤冷塔、91-雾化喷枪、10-布袋收尘器、101-活性炭喷射装置、11-引风机、12-碱性吸附塔、121-雾化喷头、13-电除雾器、14-环保烟囱。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以多种不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
另外，本发明中的元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
请参阅图1～3，本发明实施例中，一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置，包括配料装置1、连通所述配料装置1的顶侧复合吹熔池熔炼炉2、与所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2连接的电炉3、送风组件、以及烟气处理装置；
其中，在电炉3上设置有第一进渣口31，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2同第一进渣口31之间通过石墨溜槽217连通；在所述电炉3一侧设置有第一放铜口32，其另一侧设置有第一出渣口33，在所述电炉3的顶部开设有第一出烟口34，在所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2上设置有二燃室4，在所述二燃室4上开设有补风口41和补燃口42；
所述烟气处理装置包括依次连通设置的余热锅炉8、骤冷塔9、布袋收尘器10、引风机11、碱性吸附塔12、电除雾器13、及环保烟囱14；
充分利用顶侧复合吹熔池熔炼炉2资源化、减量化、无害化处理铜基有机固废的工艺及技术优势；顶侧复合吹熔池熔炼炉2综合了顶吹熔池熔炼炉和侧吹熔池熔炼炉的工艺优势，原料适应性及炉况调整能力更强，富氧浓度提高使床能力更强；确保了生产的连续性、稳定性。
在本发明的一个实施例中，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2包括炉壳21、铜水套22、设置在炉壳21上的耐火材料23、设置在所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2上并连通插入顶侧复合吹熔池熔炼炉2底部的顶吹喷枪24、开设于所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2一侧的侧吹风口25，在炉壳21顶部设有连接所述配料装置1的进料口211、供顶吹喷枪24插入的喷枪口212、用于从炉壳21内抽取样料的取样口213、连通所述炉壳21顶部与所述二燃室4的第二出烟口214、设置在所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2底部的第二放铜口215；
所述炉壳21侧壁上设置有用于连通炉壳21与所述石墨溜槽217连通的第二出渣口216；
铜基在炉壳21中进行热熔，使固体的铜加热融化成液体，二燃室4有至少一个用于提供空气、氧气和富氧气体中的一种或多种的补风口41及至少一个用于提供轻质油、天然气、压缩空气中的一种或多种的补燃口42。
在本发明的另一个实施例中，所述顶吹喷枪24连通送风组件，可提供氧气、富氧气体和混合有燃料的压缩空气中的一种或多种，顶吹喷枪24贯穿顶侧复合吹熔池熔炼炉2的顶部，且沿顶侧复合吹熔池熔炼炉2的高度方向上下往复活动设置；顶侧复合吹熔池熔炼炉2侧壁设置有至少一个用于提供燃料、空气、氧气和富氧气体中的一种或多种的侧吹风口25，侧吹风口25由顶侧复合吹熔池熔炼炉2的侧壁延伸至所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2的内部，且侧吹风口25设置于熔池渣层。
在本发明的又一个实施例中，所述顶吹喷枪24包括风冷喷枪241和水冷喷枪242两种；风冷喷枪241和水冷喷枪242共用同一吊挂系统、供风系统。
在本发明的又一个实施例中，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉2上的第二出烟口214同电炉3顶部的第一出烟口34均连通所述二燃室4的入口段。
在本发明的又一个实施例中，所述余热锅炉8上设置有SNCR脱硝装置81，骤冷塔9设置有至少一个可喷入水、废碱液、压缩空气中的一种或多种的雾化喷枪91，布袋收尘器10入口段设置有烟道，所述烟道连接活性炭喷射装置101，碱性吸附塔12设置有至少两层可循环喷射包含水及NaOH、Na2SO3、Na2CO3中的一种或多种溶液的雾化喷头121；
需要说明的是，碱性吸附塔12的循环吸收后溶液排出后进入溴盐车间蒸发结晶装置制取NaBr粗盐。
在本发明的又一个实施例中，所述送风组件包括罗茨鼓风机51、压缩风机52、富氧阀站6和燃油站7，所述顶吹喷枪24分别连通所述罗茨鼓风机51、压缩风机52、富氧阀站6和燃油站7；
所述补风口41连通罗茨鼓风机51和富氧阀站6，补燃口42连通燃油站7和压缩风机52，所述二燃室4同所述余热锅炉8连通。
一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置的处理方法，包括如下步骤：
步骤一，正常进料阶段，侧吹风口往熔池区喷入燃料、空气、氧气和富氧空气中的一种或多种，形成大量分散气泡，使熔体翻腾，加速熔体传热和传质过程，顶吹喷枪混合段提升至烟气区供应混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种，维持工艺参数稳定；
炉况恶化时，侧吹风口关闭，将顶吹喷枪混合段运动至熔池区，将混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种喷射到熔池区，根据进料参数、炉况变化情况及时调整顶吹喷枪枪位，最终快速调节炉况维持稳定生产；炉况稳定后，生产组织按正常进料阶段操作；
步骤二，铜基有机固废资源化处理，采用顶侧复合吹熔池熔炼炉(熔炼)-电炉(沉降分离)双炉作业模式，实现冶炼炉渣含铜低水平排放；并将具有回收价值的烟灰压块后搭配其他铜基有机固废进入顶侧复合吹熔池熔炼炉处理，使铜基有机固废中的铜及贵金属回收率高达98％以上；
将尾气吸收液蒸发结晶后获取NaBr粗盐；
具体地，铜及贵金属的具体资源化处理包括：利用不同规格、尺寸的废电路板经破碎机破碎至一定粒度后和废电子元器件、废杂铜、烟灰块等配伍成铜基有机固废由进料口加入到熔池区，燃料及铜基有机固废中的有机物燃烧产生大量热，通过控制物料量、燃料量、富氧量控制炉内温度在1250-1350℃，并维持炉内微还原性气氛；落入熔池内的物料迅速熔化，熔体在富氧空气强烈搅拌作用和高温条件下发生造渣反应。废电路板中的铜箔熔化、沉积在顶侧复合吹熔池熔炼炉底部，形成粗铜，定期可从放铜口排出，经浇铸后成铜锭；顶侧复合吹熔池熔炼炉熔融炉渣从排渣口排到电炉，经过铜二次沉降，炉渣含铜小于0.5％后排放，水淬成水淬渣，作为建筑材料或用于铺路填坑；电炉沉下的粗铜排出做铜锭；
步骤三，铜基有机固废减量化处理，采用顶侧复合吹熔池熔炼技术及二燃室烟气燃烧控制技术进行联动控制，实现自热熔炼控制、二噁英源头减控及低烟灰产率；
具体减量化处理方法为：正常进料阶段，根据铜基有机固废进料量、辅料及还原剂量，控制顶侧复合吹熔池熔炼炉侧吹风口往熔池区喷入的空气、氧气和富氧空气中的一种或多种的数量，确保熔体翻腾状态及物料充分反应所需氧量，使铜基有机固废中的有机成分充分燃烧并释放大量热量，并将炉内温度控制在1250-1350℃左右；同时，提升至烟气区的顶吹喷枪混合段供应混合有氧气和富氧气体中的一种或多种，确保顶侧复合吹熔池熔炼炉烟气区轻质物料充分燃烧，从而实现铜基有机固废的自热熔炼控制，减少燃料量、烟气量等；
另外，根据二燃室的温度、残氧反馈值及时调节补入二燃室的空气、氧气和富氧气体中的一种或多种的补风量及带有压缩空气的轻质油、天然气中的一种或多种的燃料量，实现顶侧复合吹熔池熔炼技术及二燃室烟气燃烧控制技术的联动控制，确保二燃室内烟气及颗粒物燃烧充分，从而实现二噁英源头减控及低烟灰产率；
步骤四，铜基有机固废无害化处理，废气无害化排放，顶侧复合吹熔池熔炼炉及二燃室内充分燃烧的高温烟气经余热锅炉余热利用及脱硝处理、骤冷塔骤冷降温、活性炭喷射装置吸附处理、布袋收尘器收尘处理、碱性吸附塔脱酸处理、电除雾器除雾后，烟气各成分指标达到环保先进水平，通过环保烟囱排空，且该过程通过引风机进行引导和加速；
还包括废水零排放，碱性吸附塔吸收后碱液进入溴盐车间蒸发结晶后产生废碱液可回喷骤冷塔烟气降温用；
此外，固废资源化、减量化是，碱液池底部污泥、余热锅炉和布袋收尘器收集烟灰、原料车间收集重尘等制块后回顶侧复合吹熔池熔炼炉循环处理，且已入炉循环处理的少量高含锌、铅烟灰可定期开路。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

Claims (7)

1.一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置，其特征在于，包括配料装置(1)、连通所述配料装置(1)的顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)、与所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)连接的电炉(3)、送风组件、以及烟气处理装置；
在电炉(3)上设置有第一进渣口(31)，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)同第一进渣口(31)之间通过石墨溜槽(217)连通；在所述电炉(3)一侧设置有第一放铜口(32)，其另一侧设置有第一出渣口(33)，在所述电炉(3)的顶部开设有第一出烟口(34)，在所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)上设置有二燃室(4)；
所述送风组件包括罗茨鼓风机(51)、压缩风机(52)、富氧阀站(6)和燃油站(7)；
所述烟气处理装置包括依次连通设置的余热锅炉(8)、骤冷塔(9)、布袋收尘器(10)、引风机(11)、碱性吸附塔(12)、电除雾器(13)、及环保烟囱(14)；所述余热锅炉(8)上设置有SNCR脱硝装置(81)，骤冷塔(9)设置有至少一个可喷入水、废碱液、压缩空气中的一种或多种的雾化喷枪(91)，布袋收尘器(10)入口段设置有烟道，所述烟道连接活性炭喷射装置(101)，碱性吸附塔(12)设置有至少两层可循环喷射包含水及NaOH、Na2SO3、Na2CO3中的一种或多种溶液的雾化喷头(121)。
2.根据权利要求1所述的一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置，其特征在于，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)包括炉壳(21)、铜水套(22)、设置在炉壳(21)上的耐火材料(23)、设置在所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)上并连通插入顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)底部的顶吹喷枪(24)、开设于所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)一侧的侧吹风口(25)，在炉壳(21)顶部设有连接所述配料装置(1)的进料口(211)、供顶吹喷枪(24)插入的喷枪口(212)、用于从炉壳(21)内抽取样料的取样口(213)、连通所述炉壳(21)顶部与所述二燃室(4)的第二出烟口(214)、设置在所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)底部的第二放铜口(215)；
所述炉壳(21)侧壁上设置有用于连通炉壳(21)与所述石墨溜槽(217)连通的第二出渣口(216)。
3.根据权利要求2所述的一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置，其特征在于，所述顶吹喷枪(24)连通送风组件，顶吹喷枪(24)贯穿顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)的顶部，且沿顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)的高度方向上下往复活动设置；侧吹风口(25)由顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)的侧壁延伸至所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)的内部，且侧吹风口(25)设置于熔池渣层。
4.根据权利要求2所述的一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置，其特征在于，所述顶吹喷枪(24)包括风冷喷枪(241)和水冷喷枪(242)两种；风冷喷枪(241)和水冷喷枪(242)共用同一吊挂系统、供风系统。
5.根据权利要求2所述的一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置，其特征在于，所述顶侧复合吹熔池熔炼炉(2)上的第二出烟口(214)同电炉(3)顶部的第一出烟口(34)均连通所述二燃室(4)的入口段。
6.根据权利要求2所述的一种铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置，其特征在于，所述顶吹喷枪(24)分别连通所述罗茨鼓风机(51)、压缩风机(52)、富氧阀站(6)和燃油站(7)；
在所述二燃室(4)上开设有补风口(41)和补燃口(42)；所述补风口(41)连通罗茨鼓风机(51)和富氧阀站(6)，补燃口(42)连通燃油站(7)和压缩风机(52)，所述二燃室(4)同所述余热锅炉(8)连通。
7.一种如权利要求1-6任一所述的铜基有机固废资源化、减量化、无害化处理装置的处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，正常进料阶段，侧吹风口往熔池区喷入燃料、空气、氧气和富氧空气中的一种或多种，形成大量分散气泡，使熔体翻腾，加速熔体传热和传质过程，顶吹喷枪混合段提升至烟气区供应混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种，维持工艺参数稳定；
炉况恶化时，侧吹风口关闭，将顶吹喷枪混合段运动至熔池区，将混合有燃料的压缩空气、氧气和富氧气体中的一种或多种喷射到熔池区，根据进料参数、炉况变化情况及时调整顶吹喷枪枪位；
步骤二，铜基有机固废资源化处理，采用顶侧复合吹熔池熔炼炉(熔炼)-电炉(沉降分离)双炉作业模式，实现冶炼炉渣含铜低水平排放；并将具有回收价值的烟灰压块后搭配其他铜基有机固废进入顶侧复合吹熔池熔炼炉处理，将尾气吸收液蒸发结晶后获取NaBr粗盐；
步骤三，铜基有机固废减量化处理，采用顶侧复合吹熔池熔炼技术及二燃室烟气燃烧控制技术进行联动控制，根据铜基有机固废进料量、辅料及还原剂量，控制顶侧复合吹熔池熔炼炉侧吹风口往熔池区喷入的空气、氧气和富氧空气中的一种或多种的数量，确保熔体翻腾状态及物料充分反应所需氧量，使铜基有机固废中的有机成分充分燃烧并释放大量热量，并将炉内温度控制在1250-1350℃左右；同时，提升至烟气区的顶吹喷枪混合段供应混合有氧气和富氧气体中的一种或多种，确保顶侧复合吹熔池熔炼炉烟气区轻质物料充分燃烧；
步骤四，铜基有机固废无害化处理，废气无害化排放，顶侧复合吹熔池熔炼炉及二燃室内充分燃烧的高温烟气经余热锅炉余热利用及脱硝处理、骤冷塔骤冷降温、活性炭喷射装置吸附处理、布袋收尘器收尘处理、碱性吸附塔脱酸处理、电除雾器除雾后，烟气各成分指标达到环保先进水平，通过环保烟囱排空，且该过程通过引风机进行引导和加速。
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