CN113048490B - 一种危废处理工艺及其处理装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种危废处理工艺及其处理装置，涉及危废处理技术领域。一种危废处理工艺，包括以下步骤：S1一次焚烧：将含铜危废料于820‑880℃焚烧，生成残渣和一次烟气；S2二次燃烧：将一次烟气通入950‑1000℃燃烧装置，一次烟气在燃烧装置的流通时间不少于2s，一次烟气燃烧形成二次烟气；所述燃烧装置中设置有催化涂层，所述催化涂层主要由包括以下重量份的原料制得：铈锆固溶体粉25‑35份，分子筛粉35‑45份，氯化锰5‑8份，粘结剂1‑3份。危废处理工艺具有运行成本低的优点。

Description

一种危废处理工艺及其处理装置

技术领域

本申请涉及危废处理技术领域，尤其涉及一种危废处理工艺及其处理装置。

背景技术

随着工业的快速发展，工业生产中产生的危险废弃物越来越多，给生态环境和人类健康带来巨大威胁。随着人们生活水平的提高，人们越来越重视对危险废弃物的治理。其中含铜固废是比较常见的一种危险废弃物，含铜固废的来源广泛，成分复杂，主要包括含重金属净化处理过程中产生的铜泥、电镀工业产生的电镀污泥、各类制造工业产生的海绵铜以及废旧线路板等。

CN110976481A公开了一种含铜危废处理工艺，包括Ⅰ类危废焚烧、Ⅱ类危废预处理、制砖和铜砖熔炼；Ⅰ类危废焚烧包括：S11:配料：将危废原料中除HW49外的其它危险废物首先经人工配料，使混合原料的含水率、含铜率符合入炉要求；S12:焚烧：将混合完毕后的原料送入回转窑焚烧炉焚烧，收集废物燃烧后的熟料；Ⅱ类危废预处理包括：将HW49类危废经预处理脱除有机物后收集含铜粉末；制砖：将S12中收集的熟料与Ⅱ类危废预处理中收集的含铜粉末混合并进行压块处理，制成含铜砖块；铜砖熔炼：将含铜砖块送入侧吹炉进行熔炼，产出冰铜。为了降低烟气中污染物的含量，该技术方案还包括含有二次燃烧的烟气处理工序，二次燃烧过程为：炉窑产出的高温含尘烟气，经过旋风收尘器除去大粒径颗粒物后，进入二燃室，鼓入助燃风、天然气，使未燃尽物料及烟气中的CO在高于1200℃温度下充分燃烧。该技术方案通过在高于1200℃条件下进行二次燃烧，降低烟气中CO等有害物质的含量，有助于提高含铜危废处理工艺的环保性。

针对上述相关技术，发明人认为，在高于1200℃温度下进行二次燃烧，二次燃烧温度高，能耗大，增加了含铜危废处理工艺的运行成本。

发明内容

为了降低危废处理工艺的运行成本，本申请提供一种危废处理工艺及其处理装置。

第一方面，本申请提供一种危废处理工艺，采用如下的技术方案：

一种危废处理工艺，包括以下步骤：

S1一次焚烧：将含铜危废料于820-880℃焚烧，生成残渣和一次烟气；

S2二次燃烧：将一次烟气通入950-1000℃燃烧装置，一次烟气在燃烧装置的流通时间不少于2s，一次烟气燃烧形成二次烟气；

所述燃烧装置中设置有催化涂层，所述催化涂层主要由包括以下重量份的原料制得：铈锆固溶体粉25-35份，分子筛粉35-45份，氯化锰5-8份，粘结剂1-3份。

通过采用上述技术方案，对含铜危废料进行一次焚烧，含铜危废料中的有机物大部分燃烧生成二氧化碳和水，还有一部分未充分燃烧形成的一氧化碳等有毒物质，形成含铜残渣和一次烟气。一氧化碳和二氧化碳等气相组分随着一次烟气进入燃烧装置，燃烧装置中含有催化涂层，催化涂层中含有锰离子、分子筛粉和铈锆固溶体粉，锰离子具有催化一氧化碳等还原性组分氧化燃烧的作用，而铈锆固溶体粉中的铈离子具有正三价和正四价两种价态，对氧气具有一定的吸附作用，当一次烟气中一氧化碳等还原性组分含量较多时，铈锆固溶体粉释放出氧原子，对一氧化碳等还原性组分进行氧化，促进一氧化碳生成对环境友好的二氧化碳。而氧化铈以铈锆固溶体粉的形式存在与催化剂涂层中，锆离子具有优异的耐高温稳定性，有助于防止铈离子聚集和流失，有助于更好地发挥催化燃烧作用；而加入高比表面积的分子筛粉，锰离子吸附在高比表面积的分子筛粉上，增大了锰离子与一氧化碳等还原性组分的接触面积，增大反应几率，更好地发挥催化氧化作用。本申请通过在燃烧装置中设置含有锰离子、分子筛粉和铈锆固溶体粉的催化涂层，催化一氧化碳等还原性组分发生氧化反应，生成对环境友好的二氧化碳等物质，提高环保性，降低了二次燃烧的反应温度，有助于降低能耗，降低危废处理工艺的运行成本。

优选的，所述含铜危废料由HW12染料、涂料废料、HW17表面处理物、HW22含铜废物、HW45含有机卤化物废物、HW46含镍废物、HW48有色金属冶炼废物、HW50废催化剂和HW04农药废物经混合配料制得，所述含铜危废料的含铜率为20-25％。

通过采用上述技术方案，使用HW22含铜废物将危废调配成合适的含铜率，一方面铜离子在一次焚烧过程中具有一定的催化氧化作用，有助于更好地氧化危废中的有机物，有助于促使残渣中有机残留物燃烧后随烟气进入燃烧装置，再收集含铜残渣，有助于防止残渣对环境的污染。另一方面，含铜残渣可进行后续熔炼提纯，变废为宝，有利于含铜废物的回收利用，提高经济价值。

优选的，所述步骤S2包括以下步骤：

S2A燃烧：将一次烟气通入950-1000℃燃烧装置，一次烟气燃烧形成热烟气；

S2B激冷处理：将热烟气通过激冷装置降温至不高于180℃，形成二次烟气。

通过采用上述技术方案，通过激冷处理，使高温烟气急速降温，显著缩短350-500℃的持续时间，350-500℃是容易生成二噁英的温度区间，快速激冷有助于防止二噁英的生成，改善危废处理工艺的环保性和安全性。

优选的，所述步骤S2B包括以下步骤：

S2B1热交换：将热烟气经余热锅炉进行热交换，回收热烟气中的热量，热烟气降温至580-650℃，制得中温烟气；

S2B2激冷：将中温烟气通过激冷装置降温至不高于180℃，形成二次烟气。

通过采用上述技术方案，将热烟气用余热锅炉进行热交换，尤其对于大规模的工业化危废处理过程，可回收烟气中的热量，回收后的热量产生蒸汽，可用于工厂采暖、供热或发电使用，有助于减少能耗，提高经济价值。

优选的，还包括以下步骤：将二次烟气经除尘处理脱除粉尘，然后经脱硫处理脱除硫化物后再排放。

通过采用上述技术方案，将二次烟气经除尘、脱硫处理后再排放，可使排放的气体中的粉尘、硫化物等有害物质含量低于国家排放标准，有助于改善危废处理工艺的环保性。

优选的，所述铈锆固溶体粉中氧化铈与氧化锆的重量比为0.5-2，所述铈锆固溶体粉的比表面积不小于70㎡/g。

通过采用上述技术方案，使用合适铈锆比的铈锆固溶体粉，使催化涂层具有优异催化性能的同时具有优异的耐热稳定性，有助于延长催化涂层使用寿命。

优选的，所述分子筛粉为ZSM-5分子筛粉，所述ZSM-5分子筛粉中氧化硅含量不少于98％，所述ZSM-5分子筛粉的比表面积不小于350㎡/g。

通过采用上述技术方案，使用高硅的ZSM-5分子筛粉，具有优异的耐高温热稳定性，可在高于1200℃环境下长期运行，有助于延长催化涂层使用寿命。

第二方面，本申请提供一种用于危废处理工艺的处理装置，采用如下的技术方案：

一种用于危废处理工艺的处理装置，包括回转窑和与回转窑连通的燃烧装置，所述燃烧装置中设置有催化涂层。

通过采用上述技术方案，使用回转窑进行一次焚烧，一次焚烧后产生的烟气进入燃烧装置，产生的残渣可从回转窑尾部排出，烟气进入设置有催化涂层的燃烧装置后进行催化燃烧，一氧化碳等有毒物质发生氧化反应生成对环境友好的二氧化碳等物质，提高危废处理工艺的环保性，显著降低了二次燃烧温度，有助于降低能耗，降低危废处理工艺的运行成本。

优选的，所述燃烧装置包括燃烧室和设置在燃烧室内的催化筛网，所述催化筛网上有催化涂层。

通过采用上述技术方案，设置催化筛网，一次烟气通过催化筛网，一次烟气中的一氧化碳等物质与筛网上的催化涂层接触，有助于提高烟气与催化涂层的接触几率，更好地发挥催化氧化作用，有助于减少有害物质的排放，提高环保性。

优选的，所述催化筛网的生产方法包括以下步骤：取氯化锰，加入10-20倍氯化锰重量的水配制成氯化锰水溶液，搅拌，向氯化锰水溶液中加入分子筛粉、铈锆固溶体粉和粘结剂，继续搅拌不少于30min，制得料浆；取筛网，将筛网置于料浆中浸泡不少于10min，部分料浆粘附在筛网表面，用空压机产生的压缩空气吹扫筛网表面，制得催化湿网，将催化湿网于300-400℃焙烧不少于60min，制得催化筛网。更优的，水用量为15倍氯化锰重量。更优的，焙烧温度为350℃。

通过采用上述技术方案，先将氯化锰溶解在水中，再加入分子筛粉和铈锆固溶体粉制成料浆，再将筛网加入料浆浸泡，通过焙烧，氯离子以氯化氢形式被脱除，锰离子以氧化物形式吸附在分子筛粉和铈锆固溶体粉上，有助于锰离子均匀分散在高比表面积的分子筛粉和铈锆固溶体粉上，有助于充分发挥锰离子的催化作用，有助于减少有害物质的排放，提高环保性。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过一次焚烧脱除含铜危废中的有机物形成一次烟气，一次烟气中含有一定量的一氧化碳等有毒物质，再用含有催化涂层的燃烧装置对一次烟气进行二次燃烧，催化涂层中的铈离子和锰离子可催化一氧化碳等物质发生氧化反应生成对环境友好的二氧化碳等物质，而锆离子和分子筛粉有助于提高催化涂层的耐热稳定性，有助于铈离子和锰离子均匀分散在催化涂层中，增大一氧化碳等有毒物质与锰离子或铈离子接触的几率，更好地发挥催化作用，降低烟气中一氧化碳等有毒物质的含量，改善危废处理工艺的环保性，降低二次燃烧处理温度，降低能耗，降低危废处理工艺的运行成本；

2.本申请通过激冷处理，有助于防止对环境不友好的二噁英的生成，提高危废处理工艺的环保性，改善危废处理工艺的环保性和安全性；本申请通过余热锅炉对高温烟气进行热交换，有助于回收烟气中的热量，有助于提高危废处理工艺的经济效益；

3.本申请通过控制铈锆固溶体粉中的铈锆比，控制分子筛粉的比表面积和氧化硅含量，有助于提高催化涂层的耐热稳定性，延长使用寿命，提高催化燃烧效率，改善危废处理工艺的环保性。

附图说明

图1为危废处理工艺用的处理装置结构示意图。

图2为回转窑与燃烧装置的放大示意图。

图3为燃烧装置剖视图。

附图标记：1、回转窑；2、燃烧装置；3、燃烧室；4、催化筛网；5、固体进料口；6、固体排料口；7、第一风机；8、燃烧器；9、调节开关；10、第二风机；11、余热锅炉热交换装置；12、激冷装置；13、活性炭吸附装置；14、脉冲袋式除尘装置；15、脱硫塔；16、排气筒；17、固体进料装置。

具体实施方式

发明人在实践中发现，危废一次焚烧后形成残渣和烟气，烟气中含有一定量的一氧化碳等有毒物质，需要对烟气在高于1200℃进行二次燃烧才能显著降低一氧化碳等有毒物质的含量，二次燃烧温度过高，能耗较高，增加了危废处理工艺的运行成本。

基于上述技术背景，本申请提出一种可降低危废处理工艺运行成本的技术方案，具体通过以下具体实施方式说明。实际工业应用过程中，经激冷处理的烟气先用活性炭吸附残余的有害物质，然后用脉冲袋式除尘器除尘，再用脱硫塔脱硫，再用引风机通过80m高的排气筒排放。一次焚烧用回转窑进行焚烧，回转窑焚烧采用兰炭作燃料进行焚烧，焚烧后的残渣为熟铜料，从回转窑尾部排出，用于后续熔炼提纯处理后回收利用。一次焚烧和二次燃烧过程中均用风机持续通入空气，提高危废的燃烧效率。二次焚烧的燃烧室中设置有燃烧器，燃烧器有调节火势大小的调节开关，通过调节开关调节燃烧室内的温度，使燃烧室内温度保持在950-1000℃。

催化涂层主要由包括以下重量份的原料制得：铈锆固溶体粉25-35份，分子筛粉35-45份，氯化锰5-8份，粘结剂1-3份。更优的，铈锆固溶体粉30份，分子筛粉40份，氯化锰6.5份，粘结剂2份。

以下结合附图对本申请作详细说明。

本申请所涉及的原料均为市售，原料的型号及来源如表1所示。

表1原料的规格型号及来源

含铜危废料由HW12染料、涂料废料、HW17表面处理物、HW22含铜废物、HW45含有机卤化物废物、HW46含镍废物、HW48有色金属冶炼废物、HW50废催化剂和HW04农药废物经混合配料制得，含铜危废料的含铜率为22.3％。以下实施例中使用同一批次的含铜危废料，由洛南环亚源铜业有限公司提供。

制备例

制备例1

取6.5kg氯化锰，加入97.5kg水，配制成氯化锰水溶液，以100转/分钟的转速搅拌，向氯化锰水溶液中加入40kg分子筛粉、30kg铈锆固溶体粉和2kg粘结剂，继续搅拌30min，制得料浆；取若干不锈钢筛网(60目)，将筛网置于料浆中浸泡10min，部分料浆粘附在筛网的不锈钢丝上，用空压机产生的压缩空气(0.6MPa)吹扫筛网表面，防止料浆堵塞筛网，制得催化湿网，将催化湿网于350℃焙烧60min，筛网的不锈钢丝上形成约8μm厚的催化涂层，制得若干催化筛网。

实施例

实施例1：一种危废处理工艺用的处理装置，如图2-3所示，包括回转窑1和与回转窑1连通的燃烧装置2。回转窑1包括固体进料口5和尾部下端的固体排料口6，固体进料口5和固体排料口6均可打开和关闭。回转窑1连接有第一风机7，通过第一风机7鼓风可使回转窑1内保持足够的氧气浓度。燃烧装置2包括燃烧室3，燃烧室3内沿垂直于从靠近回转窑1至远离回转窑1的方向等间距设置有三个催化筛网4(制备例1制得)，催化筛网4上有催化涂层，催化筛网4通过压板和螺钉可拆卸连接在燃烧室3内壁，压板压住催化筛网4的边缘，螺钉将压板固定在燃烧室3内壁。燃烧室3底部有燃烧器8，燃烧器8设置有调节火势大小的调节开关9，通过调节开关9调节燃烧室3内的温度。燃烧室3连接有第二风机10，通过第二风机10鼓风可使燃烧室3内保持足够的氧气浓度。

如图1所示，燃烧装置2后依次连通有余热锅炉热交换装置11、激冷装置12、活性炭吸附装置13、脉冲袋式除尘装置14、脱硫塔15和排气筒16；处理装置还设置有向回转窑1进料的固体进料装置17。

实施例2：一种危废处理工艺，用实施例1的危废处理工艺用的处理装置，包括以下步骤：

S1一次焚烧：取5吨含铜危废料，加入0.5吨兰炭，通过固体进料装置从固体进料口加入850℃的回转窑，通过第一风机补充空气，铜危废料在回转窑内进行一次焚烧。

S2二次焚烧包括以下步骤，S2A燃烧：一次焚烧产生的一次烟气进入燃烧室，调节燃烧器火势大小使燃烧室内保持980℃，控制一次烟气流速使一次烟气在燃烧装置的流通时间为3s，通过第二风机补充空气，在催化涂层的催化作用下，一次烟气中的一氧化碳发生氧化反应生成对环境友好的二氧化碳，一次烟气燃烧形成热烟气。S2B激冷处理包括以下步骤，S2B1热交换：将热烟气经余热锅炉热交换装置进行热交换，回收热烟气中的热量，热烟气降温至600℃，制得中温烟气。S2B2激冷：将中温烟气通过激冷装置降温至160℃，形成二次烟气。将二次烟气经活性炭吸附装置进行吸附，然后通过脉冲袋式除尘装置除尘处理，再经过脱硫塔脱硫处理，最后经排气筒排放。

对比例1

对比例1与实施例2的区别在于，对比例1使用的燃烧室中没有安装催化筛网，其它均与实施例2保持一致。

对比例2

对比例2与对比例1的区别在于，对比例2将燃烧室温度调节为1250℃，其它均与对比例1保持一致。

性能检测

1、一氧化碳浓度检测：参照HJ/T44-1999《固定污染源排气中一氧化碳的测定非色散红外吸收法》，测定二次烟气中一氧化碳浓度，实验结果如表2。

表2不同危废处理工艺处理效果对比表

对比例1使用没有安装催化筛网的危废处理工艺用的处理装置，在980℃的较低温温度下进行二次焚烧，焚烧产生的二次烟气中一氧化碳浓度较高，危废处理工艺的环保性能不佳。对比例2在对比例1的基础上，将二次焚烧温度从980℃提高至1250℃，焚烧产生的二次烟气中一氧化碳浓度显著降低，但由于二次焚烧温度过高，能耗较大，增加了危废处理工艺的运行成本。

实施例2使用含有催化筛网的处理装置进行危废处理，在980℃的较低温温度下进行二次焚烧，焚烧产生的二次烟气中一氧化碳浓度显著降低，在较低温度进行二次焚烧，有助于减少能耗，有助于降低危废处理工艺的运行成本。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种危废处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：

S1一次焚烧：将含铜危废料于820-880℃焚烧，生成残渣和一次烟气；

S2二次燃烧：将一次烟气通入950-1000℃燃烧装置，一次烟气在燃烧装置的流通时间不少于2s，一次烟气燃烧形成二次烟气；

所述燃烧装置中设置有催化涂层，所述催化涂层主要由包括以下重量份的原料制得：铈锆固溶体粉25-35份，分子筛粉35-45份，氯化锰5-8份，粘结剂1-3份；

所述燃烧装置（2）包括燃烧室（3）和设置在燃烧室（3）内的催化筛网（4），所述催化筛网（4）上有催化涂层；

取氯化锰，加入10-20倍氯化锰重量的水配制成氯化锰水溶液，搅拌，向氯化锰水溶液中加入分子筛粉、铈锆固溶体粉和粘结剂，继续搅拌不少于30min，制得料浆；取筛网，将筛网置于料浆中浸泡不少于10min，部分料浆粘附在筛网表面，用空压机产生的压缩空气吹扫筛网表面，制得催化湿网，将催化湿网于300-400℃焙烧不少于60min，制得催化筛网。

2.根据权利要求1所述的一种危废处理工艺，其特征在于：所述含铜危废料由HW12染料、涂料废料、HW17表面处理物、HW22含铜废物、HW45含有机卤化物废物、HW46含镍废物、HW48有色金属冶炼废物、HW50废催化剂和HW04农药废物经混合配料制得，所述含铜危废料的含铜率为20-25%。

3.根据权利要求1所述的一种危废处理工艺，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：

S2A燃烧：将一次烟气通入950-1000℃燃烧装置，一次烟气燃烧形成热烟气；

S2B激冷处理：将热烟气通过激冷装置降温至不高于180℃，形成二次烟气。

4.根据权利要求3所述的一种危废处理工艺，其特征在于，所述步骤S2B包括以下步骤：

S2B1热交换：将热烟气经余热锅炉进行热交换，回收热烟气中的热量，热烟气降温至580-650℃，制得中温烟气；

S2B2激冷：将中温烟气通过激冷装置降温至不高于180℃，形成二次烟气。

5.根据权利要求4所述的一种危废处理工艺，其特征在于，还包括以下步骤：将二次烟气经除尘处理脱除粉尘，然后经脱硫处理脱除硫化物后再排放。

6.根据权利要求1所述的一种危废处理工艺，其特征在于：所述铈锆固溶体粉中氧化铈与氧化锆的重量比为0.5-2，所述铈锆固溶体粉的比表面积不小于70㎡/g。

7.根据权利要求1所述的一种危废处理工艺，其特征在于：所述分子筛粉为ZSM-5分子筛粉，所述ZSM-5分子筛粉中氧化硅含量不少于98%，所述ZSM-5分子筛粉的比表面积不小于350㎡/g。

8.一种用于权利要求1-7任一项所述的危废处理工艺的处理装置，其特征在于：包括回转窑（1）和与回转窑（1）连通的燃烧装置（2），所述燃烧装置（2）中设置有催化涂层。

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