CN113151675B - 一种固废协同烧结、球团的处置工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种固废协同烧结、球团的处置工艺，通过将多源固废经过焚烧和/或热解处理后的固废渣进行筛分处理后，将粗粒径固废渣与烧结原料混合输送至烧结工序，将细粒径固废渣与球团原料混合输送至球团工序，固废渣一方面可以替代一部分燃料，降低生产成本；另一方面有选择性的加入烧结工序或球团工序也可以避免细颗粒固废渣直接配入烧结原料中降低烧结质量粗颗粒固废渣进入球团原料不理利于成球。同时，固废在焚烧工序和/或热解工序中产生的热源还可以进入到高含水矿预处理系统作为热源。为实现多种固废的全流程处置提供新的途径，保证烧结矿和球团矿的品质的前提下，彻底消除固废对环境的影响和二次污染的风险。

Description

一种固废协同烧结、球团的处置工艺
技术领域
本发明涉及固废处理工艺，具体涉及一种固废协同烧结、球团的处置工艺；属于多源固废协同烧结、球团处理的技术领域。
背景技术
固体废物是人们在正常生产、生活中产生的、并失去了原有使用价值的废弃物质。固体废物特别是危险废物集中处置设施由于选址难、运行成本高，邻避效应严重等，导致固体废物处置能力缺口严重。当前，我国固体废物大量堆存已经使脆弱的环境承载力难以支撑，成为“邻避”事件的主要诱因。实现固废源头减量、资源化利用与无害化处置成为当前迫切和重大的民生需求。因此，探寻多源固废协同资源化处置技术新路径，是当前固废处置技术发展的重要方向。
所谓多源固废协同资源化处置，是将多源固废进行分类，并以一定的方式进行预处理和配伍后，加入到现有的工业生产流程中，通过对生产工艺的热工制度和污染排放进行适当调控，在不影响原生产工艺的产品产量、质量和污染物排放的前提下，对固废中的资源和能源进行合理化利用，并对固废中的有害物质进行无害化处置。
现阶段，在钢铁工艺流程中，烧结和球团工序在固废协同处置方面的优势主要体现在以下几个方面：①烟气治理容量大，烟气净化系统工艺成熟，可达到标准排放，甚至超低排放。烧结球团引入废弃物，若引起烟气污染物浓度波动，现有烧结净化系统有能力消化。②烧结工序对原料粒度适应性强。对于过细或过粗的粒级，现有工艺中有混匀制粒装置和破碎设备。若水分超过10％，需干燥处理。如超细颗粒比例过大，需增设专门的制粒工艺。③对原料化学成分波动接受度高。以磁铁矿为主的原料，TFe含量范围为60～67％，波动范围±0.5％；以赤铁矿为主的原料，TFe含量范围为55～65％，波动范围±0.5％。S的波动范围为0.10～0.40％，P的波动范围为0.05～0.20％，其它杂质元素的波动范围接受度亦较高。④烧结球团工序具有规模大、原料适应性强、温度高的特点。引入废弃物占比小，对烧结和球团工序影响可控。以固废配比1％计算，单台660m2烧结机固废最大消纳量可达7～10万吨/年。
在现有的技术中，固废处置流程往往不完善、不闭环，如：有机固废特别是危废的焚烧残渣及飞灰还是危废，其中含有较多的重金属元素，仍然具有浸出毒性。目前的焚烧残渣和飞灰往往是用水泥、石灰、水进行简单的稳定固化，然后进行安全填埋，这样的处置工艺是对残渣资源的浪费，也并没有完全消除其环境影响，仍然具有二次污染的风险。
在烧结协同处置固废方面，已有专利提到了部分工艺，如专利文献CN101476032中提到将城市生活垃圾焚烧飞灰以3～15％的重量比掺杂到烧结原料中，制成含铁料小球参与烧结。专利文献CN1052716248中提到将含水率为20～50％的重金属污泥与钙基固氟剂混匀、干燥、粉碎得到钙基污泥后掺杂到烧结原料中，经烧结过程与高炉冶炼的协同处置，使大部分金属元素得到有效回收。专利文献CN201210370837中提到了将含铁固废提前分类和预处理之后，参与烧结生产，对含铁固废中的铁元素进行了有效回收。上述的专利文献中仅仅涉及单一的固废处置，处置的固废类别十分有限，不能适应钢铁厂纷繁复杂的固废产量，烧结和球团工序在钢铁厂固废处置中的作用和地位没有得到充分的发挥。
现有技术中，将固废经过预处理的渣相直接与烧结原料或球团原料进行混合，然后输送至烧结工序或球团工序。由于烧结工序和球团工序对原料的要求不同，导致爱烧结原料和球团原料中加入固废后，进入烧结工序或球团工序的原料制粒效果不佳，粒径不均匀，进而导致烧结矿和球团矿的品质较低。
此外，在传统的烧结工序中，通常有一些含水量较高的矿种，如红土镍矿、褐铁矿等，其中会有较高的结晶水，以高含水矿种作为生产原料的烧结机点火炉经常要遭受料面崩溅产生的磨损、玷污。这是由于物料以冷态进入点火炉后，表层烧结矿瞬间受到点火烧嘴高达1100℃以上的直接加热，高含水矿种中的水分瞬间膨胀，使块矿爆裂，严重影响点火炉的使用寿命。而固废的焚烧渣或热解渣是在经过高温焚烧或热解后，水分被烘干，并且具有一定的疏水性，不易对水分复吸。因此，将一部分烧结渣和/或热解渣与高含水的矿料(包括但不限于红土镍矿、褐铁矿等)混合，以稀释矿料中的水分，将烧结渣和/或热解渣均匀混合在原有烧结矿中以抵挡入炉的热冲击，可以缓解高含水烧结料块矿爆裂带来的磨损，延长点火炉使用寿命。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了固废协同烧结、球团的处置工艺。有机固废进行焚烧和/或热解会产生焚烧渣或热解渣。这些固废预处理渣中通常还具有一定的热值，将其与烧结原料和/或球团原料混合；一方面可以替代一部分燃料，降低生产成本。另一方面，固废热解产生的热解气可以作为烧结工序或球团工序的燃料，进一步降低生产成本，同时，固废焚烧工序产生的高温烟气则可与烧结工序和/或球团工序产生的废气一并处理。该工艺对固废种类的适应性广，可实现多种固废的共同处理，最终实现多种固废的全流程处置，彻底消除固废对环境的影响和二次污染的风险。而又不会影响烧结工序和/或球团工序产品的质量。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案具体如下所述：
一种固废协同烧结、球团的处置工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)固废预处理：将固废进行热解工序和/或焚烧工序，得到固废渣。
(2)筛分：将步骤(1)得到的固废渣进行筛分，得到粗粒径固废渣和细粒径固废渣。
(3)协同处置：将步骤(2)得到的粗粒径固废渣与烧结原料混合输送至烧结工序，将步骤(2)得到的细粒径固废渣与球团原料混合输送至球团工序。
作为优选，所述粗粒径固废渣的平均粒径D粗大于等于D0，细粒径固废渣的平均粒径D细小于D0。其中：D0为160-240目，优选为180-220目。
作为优选，所述固废为有机固废、含铁高锌固废、含铁低盐低锌固废、含铁高盐固废中的一种或多种。优选为有机固废。
作为优选，固废进行热解工序和/或焚烧工序后，得到的固废渣中的挥发分含量低于H0％，其中：H0为4-12，优选为5-10。
作为优选，固废进行热解工序和/或焚烧工序，还得到热解气和/或高温烟气。所述热解气输送至烧结机，通过喷吹的方式喷在烧结机内烧结混合料的料面，用作烧结燃料。或者，将热解气输送至球团工序中，用作球团氧化焙烧的燃料。所述高温烟气与烧结工序和/或球团工序产生的废气一并处理。
作为优选，所述焚烧工序和/或热解工序均通过热处理回转窑进行。该热处理回转窑包括窑头、窑身和排料口。所述窑头上设置有物料入口通道、助燃空气通道和环形进气通道。窑身包括炉衬和炉膛以及埋入式窑身进风管道。所述物料入口通道和助燃风道均贯穿窑头后连通至炉膛。所述环形进气通道设置在窑头的内部。所述埋入式窑身进风管道设置在炉衬的内部。所述埋入式窑身进风管道的一端与环形进气通道相连通。所述埋入式窑身进风管道的另一端与炉膛相连通。所述环形进气通道上还连接有进风管道。
作为优选，该热处理回转窑还包括有多个所述埋入式窑身进风管道。多个所述埋入式窑身进风管道均匀分布设置在炉衬的内部。多个所述埋入式窑身进风管道在窑头延伸至窑身方向上的长度相同或不相同。
作为优选，该热处理回转窑还包括有进气喷头，所述进气喷头设置在炉膛内并与埋入式窑身进风管道的出气口相连。优选，所述进气喷头的喷气口处设置有隔网。
作为优选，该热处理回转窑还包括有进气管道阀门。所述进气管道阀门设置在埋入式窑身进风管道对应的炉衬上。通过调节进气管道阀门控制埋入式窑身进风管道的开合度。所述进气管道阀门的数量与埋入式窑身进风管道的数量一致。
作为优选，该热处理回转窑还包括有温度探头。所述温度探头设置在埋入式窑身进风管道出口处的炉膛内。
作为优选，通过控制热解工序和/或焚烧工序的工艺条件，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％，具体为：
201)根据物料的走向，固废经由物料入口通道投放至炉膛内进行热解或焚烧处理。同时助燃空气经由助燃空气通道进入炉膛内为固废的热解或焚烧提供氧气。完成热解或焚烧后的固废渣和烟气经由排料口排出。
202)固废在炉膛内热解或焚烧时，通过实时检测炉膛内热解或焚烧温度的变化情况，通过调节投放至炉膛内的固废的投放量或调节助燃气体输送量。
203)在热处理回转窑旋转固废的过程中，通过实时检测炉膛内不同热解或焚烧区域温度的变化情况，通过调节固废的投放量或者通过调节进气管道阀门控制不同的埋入式窑身进风管道对炉膛内的不同热解或焚烧区域的补风量的输入量，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％。
作为优选，所述烧结原料为高含水矿，将步骤(2)得到的粗粒径固废渣与高含水矿混合输送至烧结工序。
作为优选，所述高含水矿为含水率质量分数大于W％的矿石。W为5-15。优选W为8-13。更优选W为10-12。
作为优选，所述高含水矿为块矿，优选为红土镍矿和/或褐铁矿。
作为优选，所述粗粒径固废渣中的含水率质量分数小于P％。P为0.5-5。优选P为0.5-3。更优选P为0.5-2。
作为优选，该工艺还包括：检测高含水矿中的水分含量W0：
A)若高含水矿中的水分含量W0小于Wmax，则按照上述方法将粗粒径固废渣与高含水矿输送至烧结工序处理。
B)若高含水矿中的水分含量W0大于等于Wmax，则将高含水矿经过预处理，使得高含水矿中的水分含量W0小于Wmax。
其中：Wmax为10％-15％。
作为优选，所述高含水矿的预处理采用预处理系统进行。该预处理系统包括预处理回转窑、套接式干燥筛分装置和热介质输送管道。预处理回转窑上设有高含水矿进料口、高含水矿出料口、热介质入口和热介质出口。所述套接式干燥筛分装置设置在预处理回转窑的内部。套接式干燥筛分装置的一端与高含水矿进料口相连通，其另一端与高含水矿出料口相连通。热介质输送管道连接至热介质入口。
作为优选，所述套接式干燥筛分装置包括内胆和套筒。其中，内胆和套筒互为同心圆筒。所述套筒设置在预处理回转窑侧壁的内部。所述内胆与套筒的内壁贴合设置。内胆的一端设有进料口，所述进料口与预处理回转窑的高含水矿进料口相连通。所述内胆的另一端伸入套筒的内腔内。套筒在背离内胆的一端设有排料口，所述排料口与预处理回转窑的高含水矿出料口相连通。
作为优选，所述套筒的筒壁上设有筛孔。在套筒内，套筒与内胆相重合的腔室为预干燥腔室，套筒内未与内胆重合的剩余部分腔室则构成干燥筛分腔室。所述套筒与预处理回转窑的侧壁之间具有夹层。干燥筛分腔室通过筛孔与夹层相连通。所述夹层上还设置有细料排料口。所述细料排料口设置在预处理回转窑的侧壁上，且位于靠近高含水矿出料口的位置。
优选的是，所述内胆为伸缩式结构。作为优选，所述筛孔的孔径为5～20mm，优选为6～15mm，更优选为7～10mm。
作为优选，在预处理回转窑上的高含水矿进料口处设有第一水分检测装置、第一物料流量检测装置、第一物料温度检测装置。预处理回转窑内的套接式干燥筛分装置上设有第一物料流速检测装置。
作为优选，在预处理回转窑的高含水矿出料口处设有第二水分检测装置。
作为优选，所述高含水矿的预处理具体为：
B1)将待处理的高含水矿输送至预处理回转窑，同时向预处理回转窑内通入热介质。
B2)待处理的高含水矿在预处理回转窑内经由套接式干燥筛分装置同时进行干燥和筛分处理，得到干燥的大颗粒高含水矿。
作为优选，在预处理回转窑的高含水矿进料口处设有第一水分检测装置、第一物料流量检测装置、第一物料温度检测装置。在预处理回转窑内的套接式干燥筛分装置上设有第一物料流速检测装置。第一水分检测装置检测进入预处理回转窑的高含水矿内的水分含量，记为W0，％。第一物料流量检测装置检测单次投放进入预处理回转窑的高含水矿量，记为M0，m3。第一物料温度检测装置检测进入预处理回转窑的高含水矿温度，记为T0，℃。第一物料流速检测装置检测高含水矿在预处理回转窑内的移动速度，记为V1，m/s。根据烧结工序条件需要，设定进入烧结工序前的高含水矿的水分含量上限为Wmax，％。计算高含水矿在预处理回转窑内的干燥筛分腔室需要流经的总位移L，m。
Figure BDA0003025221590000051
其中：C物为高含水矿的比热容，C介为热介质的比热容。ρ物为高含水矿的堆密度，ρ介为热介质的密度。T为热介质输入预处理回转窑时的温度，V2为热介质的流速，S介为热介质入口的截面积。
热介质在预处理回转窑内对高含水矿进行干燥处理，调节高含水矿在预处理回转窑内的干燥筛分腔室流经的总位移不小于L，使得从高含水矿出料口排出的大颗粒高含水矿的水分含量低于Wmax。
在现有技术中，固废处置流程往往不完善、不闭环；有机危废的焚烧残渣及飞灰还是危废，其中含有较多的重金属元素，仍然有浸出毒性。目前的焚烧残渣和飞灰往往是用水泥、石灰、水进行简单的稳定固化，然后进行安全填埋，这样的处置工艺是对残渣资源的浪费，也并没有完全消除其环境影响，仍然有二次污染的风险。而在烧结协同处置固废方面，往往仅仅涉及单一的固废与烧结进行协同处置，处置的固废类别十分有限，不能适应钢铁厂纷繁复杂的固废产量，烧结和球团工序在钢铁厂固废处置中的作用和地位没有得到充分的发挥。
在本发明中，针对钢铁企业固废和/或城市市政固废的多源化、复杂成分的特性，结合烧结和球团工序的处置及容纳并消化固废的特点，通过将固废统一进行预处理(焚烧或热解)后，并将预处理产生的预处理渣进入到烧结和/或球团工序进行终端的处置(例如将得到的预处理渣与烧结原料和/或球团原料混合，然后将混合后的混合料输送至烧结工序和/或球团工序)；进一步地，预处理产生的热解气用作烧结工序和/或球团工序的燃料进行利用，同时预处理产生的废热烟气则汇入到烧结烟气和/或球团废气中进行协同净化，预处理产生的废水与烧结工序和/或球团工序产生的废水一并进行废水处理。最终实现多种固废的全流程处置，彻底消除固废对环境的影响和二次污染的风险。
在本发明中，不管是烧结原料还是球团原料，其中均配有一定的炭粉以提供反应所需要的热量，而固废焚烧和/或热解后的固废渣一般还具有一定的热值，将其与烧结原料或球团原料混合，可以替代一部分燃料，降低生产成本。固废经过焚烧或热解后，固废渣通常具有一定的脆性，在经焚烧炉或热解炉反应后以及物料相互之间的磨损、挤压会使得固废渣具有不同的粒度。如果将粒度过细(一般为低于200目)的固废渣直接配入烧结原料中，会影响烧结的透气性，降低烧结质量。而对球团造球工序而言，粒度过细(一般为低于200目)的粉状固废渣则又将有助于原料的造球过程，更有利于成球。因此，固废渣从焚烧或热解炉出来后，通过筛分工序，将其中细粒径固废渣加入球团原料，进入后续的球团生产工序；将其中粗粒径固废渣加入烧结原料直接与烧结矿混匀进入烧结处置(一般的固废渣经过热处理后挥发分低于8％左右，满足烧结机进料的要求)。通过将多源固废进行集中热处理(焚烧和/或热解)后，再通过筛分处理，使得不同粒径的固废渣分别匹配烧结工序和球团工序要求；既可以实现多源固废的集中处理，又可以针对烧结工序或球团工序对固废消化置的特性，进而实现固废全流程处置的同时，也能够对烧结工序和球团工序起到促进作用，降低生产成本。
在本发明中，改变现有技术中将固废经过预处理后的渣相直接混入烧结原料或球团原料的这一手段，本发明将经过预处理后得到的固废渣经过筛分处理，将粗粒径固废渣与烧结原料混合输送至烧结工序，将细粒径固废渣与球团原料混合输送至球团工序。其作用有：一、进入烧结工序的细颗粒物料过多，会影响烧结混合料制粒效果，增加制粒成本。同时，粗颗粒(＞1mm)的固废渣进入烧结可以增加核心粒子的数量，有利于烧结制粒；二、粗颗粒固废渣如果进入球团原料，会降低混合料比表面积，降低对球团生球质量的影响。
在本发明中，固废中含有有机碳(可燃烧的碳)的固废为有机固废，通过对有机固废(也可适用于其他固废)的焚烧渣或热解渣中的有机物进行一定程度的保留，以便于在后续烧结或球团工序中进行利用，进而降低烧结工序或球团工序的燃料配入量，降低成本。在有机固废的实际焚烧和/或热解过程中，气体可燃物(主要是热解气)从有机固废中析出，由于固体的燃烧速率大大低于气体的燃烧速度，因此可以控制合理的燃烧温度、燃烧时间、供氧量等，进而保证气体可燃物充分燃烧或者将可燃气体输送至烧结工序和/球团工序用作燃料，同时固体残渣仍然残留一部分有机可燃物，并与烧结原料和/或球团原料进行混合。一般通过控制有机固废在氧化焚烧工序中的输氧量、焚烧时间、焚烧温度，控制氧化焚烧工序的焚烧程度或者控制热解工序的热解率。使得有机固废中的总热量有可控的分配到固废渣和热解气中。进而实现烧结工序或球团工序中的最佳减碳目的。
在本发明中，焚烧工序和/或热解工序均通过热处理回转窑进行，该热处理回转窑为具有炉膛温度检测机制和埋入式窑身进风机制的回转窑，能够检测炉膛内各个区域的温度分布，并实现了通过窑身进风实时控制，同时根据当前检测到的炉膛内温度分布状况进而对窑身进风制度进行实时调节，有效的保证了回转窑炉膛内的焚烧或热解效果，避免回转窑炉膛内过高和过低温的出现，同时实现了窑温的精准控制，提高了有机固废焚烧程度或热解率调控的精准性和灵活性。
在本发明中，为了有效控制焚烧回转窑炉膛内的温度，本发明所述热处理回转窑的窑头上分别设置有互不相通的物料入口通道、助燃空气通道和埋入式窑身进风管道，在热处理回转窑的窑身的炉衬中设置有多条埋入式窑身进风管道，多条埋入式窑身进风管道的长度依次递增，即多条埋入式窑身进风管道的出气口沿着窑头至窑尾方向均匀分布，从而使得输送进入炉膛内的助燃气体分布均匀，进而使得炉膛内的温度调控灵活精准。其中，多条所述埋入式窑身进风管道的出气口出均设置有具有一定高度的进气喷头，进气喷头从窑衬伸入炉膛，喷头的开口方向是背对着物料来料的方向，并且喷口的出口平面布置了网状钢结构的隔网，防止物料行进过程中落入气管，造成气管堵塞。同时，为进一步提高焚烧或热解效果，热处理回转窑的炉衬由具有保温效果材质构成，所述炉衬厚度为3-50cm(优选为5-30cm，更优选为8-15cm)，所述炉衬完全包覆了所述炉膛，降低热损失。也避免了向外界排放过多的热辐射。
在本发明中，通过在炉膛内设置有多个温度探头(温度探头设置在进气喷头喷气方向上的交近处，每个进气喷头的附件至少设置有一个温度探头)实时监测炉膛内各个区域的温度变化，根据该该变化对系统做出调整，使得炉膛内各个区域的温度均匀且处于最佳理想热处理温度范围内。在热处理回转窑旋转固废的过程中，通过实时检测炉膛内不同热解或焚烧区域温度的变化情况，通过调节固废的投放量或者通过调节进气管道阀门控制不同的埋入式窑身进风管道对炉膛内的不同热解或焚烧区域的补风量的输入量，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％。过程具体如下：
i)通过多个所述温度检测探头实时监测炉膛内不同热处理区域的温度为Ti，℃；i为1、2、3、……、x中的任一整数。x为温度检测探头的总个数。炉膛内的平均温度记为Tp，℃。则：
Tp＝(T1+T2+T3+...+Tx)/x...式III。
ST＝[(T1-Tp)2+(T2-Tp)2+(T3-Tp)2+...(Tx-Tp)2]/x...式IV。
式IV中，ST为温度的方差。
ii)根据焚烧程度或热解率的需要，设定炉膛内热处理理想温度为Ta，℃，理想温度波动温值为C；判定：
当Tp＜(Ta-C)时，通过物料入口通道增加炉膛内的有机固废投放量或在有机固废投放量不变的前提下投入热值更大的有机固废，使得Tp＝(Ta±C)。
当Tp＞(Ta+C)时，通过物料入口通道降低炉膛内的有机固废投放量或在有机固废投放量不变的前提下投入热值更小的有机固废，(调节入炉物料热值：回转窑入炉物料是通过配伍而成的混合物料，因此也可以通过调整配伍方案的方式，直接调节入炉物料的热值)，使得Tp＝(Ta±C)。
当Tp＝(Ta±C)时，进行步骤iii)：
iii)设定系统理想温度方差为STa，判定：
当ST≤STa时，系统维持当前状态继续运行，不做任何调节。
当ST＞STa时，则依次进行如下计算：
Ty＝丨Ti-Tp丨...式V。
式V中，Ty为各个温度检测点的温度与平均温度差的绝对值，取Ty最大时所相对应的温度值Ti，进行判定：
当Ti＞Tp时，降低该处对应的埋入式窑身进风管道的进风量直至该温度点的Ti＝(Ta±C)。
当Ti＜Tp时，增加该处对应的埋入式窑身进风管道的进风量直至该温度点的Ti＝(Ta±C)。
完成调节后，返回步骤i)，继续监测。
进一步地，在步骤ii)中，当Tp＜(Ta-C)时，通过物料入口通道增加炉膛内的有机固废投放量或在有机固废投放量不变的前提下投入热值更大的有机固废为分步进行。当Tp＞(Ta+C)时，通过物料入口通道降低炉膛内的有机固废投放量或在有机固废投放量不变的前提下投入热值更小的有机固废为分步进行。
进一步地，每步增加或降低的物料的调整量为k％，基于单次有机固废投放总质量的百分比。所述k的取值为1-15，优选为2-12，更优选为3-9。较佳的调节建议如下：总有机固废调节百分比为负值表示降低物料投放量，为正值表示增加有机固废投放量。(此处不能作为对本发明方案限制的依据)
Tp-Ta 物料调节百分比k％
>150℃ -15～-12％
100～150℃ -12～-9％
60～100℃ -9～-6％
20～60℃ -6～-3％
-60～-20℃ +3～+6％
-100～-60℃ +6～+9％
-150～-100℃ +9～+12％
<-150℃ +12～+15％
或，投入热值更大或更小的有机固废调整量为g％，基于单次有机固废投放总热值的百分比。所述g的取值为1-15，优选为2-12，更优选为3-9。较佳的调节建议如下：总物料调节百分比为负值表示降低有机固废的热值，为正值表示增加有机固废的热值。(此处不能作为对本发明方案限制的依据)
Figure BDA0003025221590000091
Figure BDA0003025221590000101
进一步地，当ST＞STa时，通过埋入式窑身进风管道降低或增加的进风量为分步进行，每步降低或增加的进风调整量为f％，基于总进风量的百分比。所述p的取值为1-10，优选为2-8，更优选为3-5。较佳的调节建议如下：进风量调节百分比为负值表示降低进风量，为正值表示增加进风量。(此处不能作为对本发明方案限制的依据)
Ty-Ta 气量调节百分比f％
>100℃ -10％
80～100℃ -8％
50～80℃ -5％
20～50℃ -3％
-50～-20℃ +3％
-80～-50℃ +5％
-100～-80℃ +8％
<-100℃ +10％
在本发明中，当烧结原料为高含水矿时(高含水矿为含水率质量分数大于W％的矿石。W为5-15。优选W为8-13。更优选W为10-12)。由于这部分高含水矿(例如红土镍矿、褐铁矿等)含有较高的水分，以高含水矿种作为生产原料的烧结机点火炉经常要遭受料面崩溅产生的磨损、玷污。这是由于物料以冷态进入点火炉后，表层烧结矿瞬间受到点火烧嘴高达1100℃以上的直接加热，高含水矿种中的水分瞬间膨胀，使块矿爆裂，严重影响点火炉的使用寿命。在本发明中，固废进行热解工序和/或焚烧工序处理后得到低含水量的固废渣。固废渣经过高温处理后，其水分被烘干，并且具有一定的疏水性，不易对水分复吸。因此通过将一部分固废渣与高含水矿进行混料厚再进入到烧结工序中去，可以有效抵挡入炉的热冲击，缓解高含水矿烧结矿爆裂带来的磨损，延长点火炉使用寿命。同时也为固废的残渣处置提供新的途径，以彻底消除固废对环境的影响和二次污染的风险。
一般地，固废渣与高含水矿直接按照一定的比例(例如混合料中固废渣与高含水矿的质量比为1:10-100，优选为1:12-80，更优选为1:15-50)进行混合，二者的混合比例需根据各自具体含水量以及质量进行确定，使得混合后的混合料的含水量满足烧结工序的要求。其次是将固废渣与部分高含水矿进行混合，然后再烧结台车内将混合料均匀铺在剩余部分高含水矿烧结原料的表面(例如铺设厚度为5-100mm，优选为10-80mm，更优选为20-50mm)；再就是在烧结台车内，直接将固废渣均匀铺在所有高含水矿烧结原料的表面(例如铺设厚度为1-80mm，优选为3-60mm，更优选为5-40mm)。以上三种固废渣与高含水矿的协同处置方式均能够很好的抵挡入炉的热冲击，避免表层烧结矿瞬间受到高温时而导致高含水矿种中的水分瞬间膨胀，使块矿爆裂的问题。有效的延长了点火炉的使用寿命。
在本发明中，一般地，与固废渣同时进入烧结工序前的高含水矿的最高含水量应限制在10-15wt％。由于固废渣参与到烧结工序的用量有限制，因此，对于含水量较高(含水量大于10-15wt％)的高含水矿而言，有限量的混入固废渣并不能很好的缓解矿料爆裂的问题。而对于这部分水分含量大于上述限制范围的高含水矿，则需对这部分高含水矿进行预处理，使得它们的水分含量落入上述限制的水分含量范围内。通过研究表明，利用热介质在储料仓中对高含水矿进行干燥预处理是可行的，不仅可以有效地减少高含水矿的水分，而且还可以大幅度降低干燥所需能耗，干燥后的高含水矿可更加契合固废渣，由此提高点火炉的安全。此外，通过研究发现，高含水矿在储料仓中以堆积状态存在，尤其是细粒物料的存在，导致料仓整体物料透气性偏差，热气流无法顺利穿透料体，导致干燥效果欠佳，而且料仓上部温度低于水分露点温度易导致水汽冷凝，对除尘系统造成危害。
在本发明中，针对高含水矿料存在的水分含量过大的难题，提出了直接采用预处理回转窑进行干燥和筛分的预处理方法；高含水矿在预处理回转窑中进行干燥和筛分预处理，脱除高含水矿的水分的同时筛选出粗物料和细物料(高含水矿根据粒度或粒径进行筛分后，然后将经过粒径筛选、水分减低后的高含水矿(筛上粗物料)输送至烧结台车内。而筛下细物料可以输送至烧结配料系统)。干燥所需热源优选来自钢厂热废气(例如高炉产生的热废气或者固废焚烧或热解产生的热源)。本发明提出的预处理方法简易、实用、可靠，利于工程化推广应用，与传统的圆筒干燥流程工艺相比，本发明采用成熟的回转窑进行干燥和筛分的预处理技术，由于预处理回转窑相对来说是一个封闭的环境，高含水矿的水分脱除效率高，解决了块矿含水量大直接入烧结难的难题，提高了高含水矿的水分含量和透气性水平，有效降低了烧结生产成本，提高了烧结机的顺行水平。本发明的推广具有良好的经济效益、社会效益和环境效益。
在本发明中，所述热介质可以是温度较高的热废气，也可以是经过加热处理后的热风。一般地，热介质的温度高于或等于100℃即可。采用预处理回转窑对高含水矿进行干燥预处理，通过向预处理回转窑输送热介质；在预处理回转窑内，热介质对高含水矿进行干燥和筛分，将高含水矿内的水分蒸发、带走，随着换热后的热介质一起排出回转窑，达到降低高含水矿含水量的目的，同时也在此过程中也实现了高含水矿粗、细物料的筛分分离步骤。一般地，高含水矿在预处理回转窑中以堆积状态存在，尤其是细粒物料的存在，导致回转窑整体物料透气性偏差，影响干燥效果。部分细粒物料在局部高温作用下易粘结于预处理回转窑壁面上，缩短预处理回转窑寿命。本发明将待处理的高含水矿输送至预处理回转窑进行干燥的同时，对待处理的高含水矿也进行筛分处理，高含水矿在回转窑内下行过程中，细小的物料持续从筛孔落入至夹层中，从而提高了粗料通道(套接式干燥筛分装置中)中高含水矿间的间隙，保证了粗料通道的透气性，提高了热介质对高含水矿的干燥效果。
在本发明中，利用固废焚烧和/或热解所产生的热气在储料仓中对高含水矿进行干燥处置是可行的，不仅可以有效地减少入炉高含水矿水分，而且可以大幅度降低干燥所需能耗，干燥后的高含水矿可一定程度上提高入炉比例，由此降低烧成本。同时也使得固废固废焚烧和/或热解的热废气得到进一步的利用，提高了固废全流程处理的效果，降低甚至杜绝了固废的二次污染，实现了固废处理的污染物零排放。
在本发明中，通过在预处理回转窑的物料进料口位置设置第一水分检测装置、第一物料流量检测装置、第一物料温度检测装置，在预处理回转窑内的套接式干燥筛分装置上设置第一物料流速检测装置，第一水分检测装置检测进入预处理回转窑的高含水矿内的水分含量，第一物料流量检测装置检测单次投放进入预处理回转窑的高含水矿量，第一物料温度检测装置检测进入预处理回转窑的高含水矿温度，第一物料流速检测装置高含水矿在预处理回转窑内的移动速度。设定进入烧结工序前高含水矿的含水率上限为Wmax，％。通过计算可以精准的得知单次投放的高含水矿在预处理回转窑内的干燥筛分腔室需要流经的总位移，从而保证进入烧结工序前高含水矿的含水率低于Wmax，％。
在本发明中，在预处理回转窑的高含水矿进料口处设有第一水分检测装置，设定输送至预处理回转窑的热介质的初始气流速度，第一水分检测装置检测进入预处理回转窑的块矿内的水分含量，设定进入烧结工序前高含水矿的含水率上限为Wmax，％。通过检测到的进料口处高含水矿中的水分含量与进入烧结工序前高含水矿的含水率上限进行比较，调整单次投放的高含水矿在预处理回转窑内的干燥筛分腔室需要流经的实时总位移，从而保证进入烧结工序前高含水矿的含水率低于Wmax，％。
在本发明中，在预处理回转窑的高含水矿出料口处设有第二水分检测装置，设定输送至预处理回转窑的热介质的初始气流速度，第二水分检测装置检测预处理回转窑排出高含水矿内的水分含量，设定进入烧结工序前高含水矿的含水率上限为Wmax，通过检测到的出料口处高含水矿中的水分含量与进入烧结工序前高含水矿的含水率上限进行比较，调整单次投放的高含水矿在预处理回转窑内的干燥筛分腔室需要流经的实时总位移，从而保证进入烧结工序前高含水矿的含水率低于Wmax，％。
本发明设计带筛孔的套接式干燥筛分装置，通过一道工序即可实现高含水矿的干燥和筛分。无需额外设置高含水矿筛分装置对高含水矿进行筛分，降低了生产成本，同时也极大的提高了生产效率。需要说明的是，如果额外设置独立的筛分装置，在将筛分后获得的大颗粒高含水矿输送至干燥装置的过程中，由于高含水矿间的磨损而不可避免的会产生新的细物料，进而影响高含水矿干燥效果和后续烧结冶炼效果。
采用本发明提供的技术方案，可以高含水矿与固废渣的混料性能，使得高含水矿进入烧结工序后，可在固废渣的保护下，避免瞬间受到高温而发生爆裂现象，降低了对点火炉的磨损，既保证了烧结工序的稳定性，又实现了固废渣的再处理，避免了固废的二次污染。
与现有技术相比较，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
1、本发明根据烧结工序和球团工序的不同特性，将细粒径固废渣(一般为低于200目)配入到球团工序，将粗粒径固废渣配入到烧结工序，一方面避免了细粒径固废渣直接配入烧结原料中的话会影响烧结的透气性，降低烧结质量。另一方面也避免了粗粒径固废渣直接进入球团原料不利于成球的问题。
2、由于固废渣具有一定的热值，将其与烧结原料或球团原料混合，可以替代一部分燃料，同时，固废热处理产生的可燃气可作为烧结工序和球团工序的燃料，废烟气则可随烧结或球团烟气进行集中处理，进而实现固废全流程处置的同时，也能够对烧结工序和球团工序起到促进作用，降低生产成本。
3、本发明所述热处理回转窑焚烧系统采用了窑身分段进风的机制，通过埋入式窑身进风管道对物料的燃烧进行送风，实现了窑身二次进风和要窑头一次进风的有机结合，根据当前检测到的炉膛内温度分布状况进而对窑身进风制度进行实时调节，有效的保证了炉膛内的焚烧或热解效果，避免回转窑炉膛内过高和过低温的出现，同时实现了窑温的精准控制，提高了有机固废焚烧程度或热解率调控的精准性和灵活性。
4、本发明采用预处理回转窑对高含水矿进行预处理，通过向预处理回转窑输送热介质，热介质对高含水矿进行干燥以降低高含水矿内的水分含量，并针对高含水矿在预处理回转窑中烘干存在的缺点，采用具有伸缩式的套接式干燥筛分装置进行干燥及筛分的方法，多个套接式干燥筛分装置均匀布置，大颗粒高含水矿从套筒排至物料汇集室，而小颗粒高含水矿则直接从套筒和回转窑侧壁之间的夹层排出。热介质与高含水矿进行直接换热，大大提高了高含水矿在回转窑内的干燥效果。
5、本发明预处理回转窑的内胆为可调节的伸缩式结构，通过调节内胆伸入至套筒内的长度，实现了调节高含水矿预干燥腔室与干燥筛分腔室长度的目的，进而保证了高含水矿的换热效果，从而保证高含水矿的含水率满足烧结工序生产需求。
附图说明
图1为本发明固废协同烧结、球团的处置工艺流程图。
图2为本发明的固全流程处置工艺图。
图3为本发明热处理回转窑的结构示意图。
图4为本发明热处理回转窑的A-A截面图。
图5为本发明热处理回转窑的B-B截面图。
图6为本发明热处理回转窑的C向视图。
图7为本发明固废渣和高含水矿协同处置流程图。
图8为本发明高含水矿预处理回转窑的结构图。
图9为本发明具有检测机制的预处理回转窑的结构图。
图10为本发明对高含水矿进行预处理的流程图。
附图标记：1：窑头；2、炉膛；3：排料口；101：物料入口通道；102：助燃空气通道；103：环形进气通道；104：进风管道；201：炉衬；202：炉膛；203：埋入式窑身进风管道；204：进气喷头；205：隔网；206：进气管道阀门；207：温度探头；4：预处理回转窑；401：高含水矿进料口；402：高含水矿出料口；403：热介质入口；404：热介质出口；405：细料排料口；406：第一水分检测装置；407：第一物料流量检测装置；408：第一物料温度检测装置；409：第二水分检测装置；5：套接式干燥筛分装置；501：内胆；502：套筒；503：筛孔；504：预干燥腔室；505：干燥筛分腔室；506：夹层；507：第一物料流速检测装置；L1：热介质输送管道。
具体实施方式
下面对本发明的技术方案进行举例说明，本发明请求保护的范围包括但不限于以下实施例。
实施例1
如图1所示，一种固废协同烧结、球团的处置工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)固废预处理：将固废进行焚烧工序，得到固废渣。
(2)筛分：将步骤(1)得到的固废渣进行筛分，得到粗粒径固废渣和细粒径固废渣。
(3)协同处置：将步骤(2)得到的粗粒径固废渣与烧结原料混合输送至烧结工序，将步骤(2)得到的细粒径固废渣与球团原料混合输送至球团工序。
所述粗粒径固废渣的平均粒径D粗大于等于D0，细粒径固废渣的平均粒径D细小于D0。其中：D0为160-240目。
实施例2
如图1所示，一种固废协同烧结、球团的处置工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)固废预处理：将固废进行热解工序，得到固废渣。
(2)筛分：将步骤(1)得到的固废渣进行筛分，得到粗粒径固废渣和细粒径固废渣。
(3)协同处置：将步骤(2)得到的粗粒径固废渣与烧结原料混合输送至烧结工序，将步骤(2)得到的细粒径固废渣与球团原料混合输送至球团工序。
所述粗粒径固废渣的平均粒径D粗大于等于D0，细粒径固废渣的平均粒径D细小于D0。其中：D0为180-220目。
实施例3
重复实施例1，所述固废为有机固废。固废进行热解工序后，得到的固废渣中的挥发分含量低于H0％，其中：H0为4-12。
实施例4
重复实施例2，所述固废为有机固废。固废进行焚烧工序后，得到的固废渣中的挥发分含量低于H0％，其中：H0为5-10。
实施例5
重复实施例3，如图2所示，只是固废进行热解工序，还得到热解气。所述热解气输送至烧结机，通过喷吹的方式喷在烧结机内烧结混合料的料面，用作烧结燃料。
实施例6
重复实施例5，只是将热解气输送至球团工序中，用作球团氧化焙烧的燃料。
实施例7
重复实施例4，如图2所示，只是固废进行焚烧工序，还得到高温烟气。所述高温烟气与烧结工序和球团工序产生的废气一并处理。
实施例8
如图3-6所示，只是所述焚烧工序和热解工序均通过热处理回转窑进行。该热处理回转窑包括窑头1、窑身2和排料口3。所述窑头1上设置有物料入口通道101、助燃空气通道102和环形进气通道103。窑身2包括炉衬201和炉膛202以及埋入式窑身进风管道203。所述物料入口通道101和助燃风道102均贯穿窑头1后连通至炉膛202。所述环形进气通道103设置在窑头1的内部。所述埋入式窑身进风管道203设置在炉衬201的内部。所述埋入式窑身进风管道203的一端与环形进气通道103相连通。所述埋入式窑身进风管道203的另一端与炉膛202相连通。所述环形进气通道103上还连接有进风管道104。
实施例9
重复实施例8，只是该热处理回转窑还包括有多个所述埋入式窑身进风管道203。多个所述埋入式窑身进风管道203均匀分布设置在炉衬201的内部。多个所述埋入式窑身进风管道203在窑头1延伸至窑身2方向上的长度相同或不相同。
实施例10
重复实施例9，只是该热处理回转窑还包括有进气喷头204，所述进气喷头204设置在炉膛202内并与埋入式窑身进风管道203的出气口相连。所述进气喷头204的喷气口处设置有隔网205。
实施例11
重复实施例10，只是该热处理回转窑还包括有进气管道阀门206。所述进气管道阀门206设置在埋入式窑身进风管道203对应的炉衬201上。通过调节进气管道阀门206控制埋入式窑身进风管道203的开合度。所述进气管道阀门206的数量与埋入式窑身进风管道203的数量一致。
实施例12
重复实施例11，只是该热处理回转窑还包括有温度探头207。所述温度探头207设置在埋入式窑身进风管道203出口处的炉膛202内。
实施例13
重复实施例12，通过控制热解工序的工艺条件，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％，具体为：
201)根据物料的走向，固废经由物料入口通道101投放至炉膛202内进行热解处理。同时助燃空气经由助燃空气通道102进入炉膛202内为固废的热解提供氧气。完成热解后的固废渣和烟气经由排料口3排出。
202)固废在炉膛202内热解时，通过实时检测炉膛202内热解温度的变化情况，通过调节投放至炉膛202内的固废的投放量或调节助燃气体输送量。
203)在热处理回转窑旋转固废的过程中，通过实时检测炉膛202内不同热解区域温度的变化情况，通过调节固废的投放量或者通过调节进气管道阀门206控制不同的埋入式窑身进风管道203对炉膛202内的不同热解区域的补风量的输入量，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％。
所述烧结原料为高含水矿，将步骤(2)得到的粗粒径固废渣与高含水矿混合输送至烧结工序。所述高含水矿为含水率质量分数大于W％的矿石。W为5-15。所述高含水矿为红土镍矿。
实施例14
重复实施例13，只是W为10-12，所述高含水矿为褐铁矿。
实施例15
重复实施例12，通过控制焚烧工序的工艺条件，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％，具体为：
201)根据物料的走向，固废经由物料入口通道101投放至炉膛202内进行焚烧处理。同时助燃空气经由助燃空气通道102进入炉膛202内为固废的焚烧提供氧气。完成焚烧后的固废渣和烟气经由排料口3排出。
202)固废在炉膛202内焚烧时，通过实时检测炉膛202内焚烧温度的变化情况，通过调节投放至炉膛202内的固废的投放量或调节助燃气体输送量。
203)在热处理回转窑旋转固废的过程中，通过实时检测炉膛202内不同焚烧区域温度的变化情况，通过调节固废的投放量或者通过调节进气管道阀门206控制不同的埋入式窑身进风管道203对炉膛202内的不同焚烧区域的补风量的输入量，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％。
所述烧结原料为高含水矿，将步骤(2)得到的粗粒径固废渣与高含水矿混合输送至烧结工序。所述高含水矿为含水率质量分数大于W％的矿石。W为8-13。所述高含水矿为褐铁矿。
实施例15
重复实施例14，只是W为10-12，所述高含水矿为红土镍矿。
实施例16
重复实施例15，只是所述粗粒径固废渣中的含水率质量分数小于P％。P为4。
实施例17
重复实施例16，只是P为2。
实施例18
重复实施例17，只是P为1。
实施例19
重复实施例18，如图7所示，只是该工艺还包括：检测高含水矿中的水分含量W0：
A)若高含水矿中的水分含量W0小于Wmax，则按照上述方法将粗粒径固废渣与高含水矿输送至烧结工序处理。
B)若高含水矿中的水分含量W0大于等于Wmax，则将高含水矿经过预处理，使得高含水矿中的水分含量W0小于Wmax。
其中：Wmax为15％。
实施例20
重复实施例19，如图8所示，只是所述高含水矿的预处理采用预处理系统进行。该预处理系统包括预处理回转窑4、套接式干燥筛分装置5和热介质输送管道L1。预处理回转窑4上设有高含水矿进料口401、高含水矿出料口402、热介质入口403和热介质出口404。所述套接式干燥筛分装置5设置在预处理回转窑4的内部。套接式干燥筛分装置5的一端与高含水矿进料口401相连通，其另一端与高含水矿出料口402相连通。热介质输送管道L1连接至热介质入口403。
实施例21
重复实施例20，如图9所示，只是所述套接式干燥筛分装置5包括内胆501和套筒502。其中，内胆501和套筒502互为同心圆筒。所述套筒502设置在预处理回转窑4侧壁的内部。所述内胆501与套筒502的内壁贴合设置。内胆501的一端设有进料口，所述进料口与预处理回转窑4的高含水矿进料口401相连通。所述内胆501的另一端伸入套筒502的内腔内。套筒502在背离内胆501的一端设有排料口，所述排料口与预处理回转窑4的高含水矿出料口402相连通。
实施例22
重复实施例21，只是所述套筒502的筒壁上设有筛孔503。在套筒502内，套筒502与内胆501相重合的腔室为预干燥腔室504，套筒502内未与内胆501重合的剩余部分腔室则构成干燥筛分腔室505。所述套筒502与预处理回转窑4的侧壁之间具有夹层506。干燥筛分腔室505通过筛孔503与夹层506相连通。所述夹层506上还设置有细料排料口405。所述细料排料口405设置在预处理回转窑4的侧壁上，且位于靠近高含水矿出料口402的位置。
实施例22
重复实施例21，只是所述内胆501为伸缩式结构。所述筛孔503的孔径为5～20mm。
实施例23
重复实施例22，只是所述筛孔503的孔径为6～15mm。
实施例24
重复实施例23，只是所述筛孔503的孔径为7～10mm。
实施例25
重复实施例24，只是在预处理回转窑4上的高含水矿进料口401处设有第一水分检测装置406、第一物料流量检测装置407、第一物料温度检测装置408。预处理回转窑4内的套接式干燥筛分装置5上设有第一物料流速检测装置507。
实施例26
重复实施例25，只是在预处理回转窑4的高含水矿出料口402处设有第二水分检测装置409。
实施例27
重复实施例25，只是所述高含水矿的预处理具体为：
B1)将待处理的高含水矿输送至预处理回转窑4，同时向预处理回转窑4内通入热介质。
B2)待处理的高含水矿在预处理回转窑4内经由套接式干燥筛分装置5同时进行干燥和筛分处理，得到干燥的大颗粒高含水矿。
实施例28
重复实施例27，如图10所示，只是在预处理回转窑4的高含水矿进料口401处设有第一水分检测装置406、第一物料流量检测装置407、第一物料温度检测装置408。在预处理回转窑4内的套接式干燥筛分装置5上设有第一物料流速检测装置507。第一水分检测装置406检测进入预处理回转窑4的高含水矿内的水分含量，记为W0，％。第一物料流量检测装置407检测单次投放进入预处理回转窑4的高含水矿量，记为M0，m3。第一物料温度检测装置408检测进入预处理回转窑4的高含水矿温度，记为T0，℃。第一物料流速检测装置507检测高含水矿在预处理回转窑4内的移动速度，记为V1，m/s。根据烧结工序条件需要，设定进入烧结工序前的高含水矿的水分含量上限为Wmax，％。计算高含水矿在预处理回转窑4内的干燥筛分腔室505需要流经的总位移L，m。
Figure BDA0003025221590000201
其中：C物为高含水矿的比热容，C介为热介质的比热容。ρ物为高含水矿的堆密度，ρ介为热介质的密度。T为热介质输入预处理回转窑4时的温度，V2为热介质的流速，S介为热介质入口的截面积。
热介质在预处理回转窑4内对高含水矿进行干燥处理，调节高含水矿在预处理回转窑4内的干燥筛分腔室505流经的总位移不小于L，使得从高含水矿出料口402排出的大颗粒高含水矿的水分含量低于Wmax。
应用实施例1
采用实施例28对高含水矿进行预处理：第一水分检测装置406检测进入预处理回转窑4的高含水矿内的水分含量，为16％。第一物料流量检测装置407检测单次投放进入预处理回转窑4的高含水矿量，为120m3。第一物料温度检测装置408检测进入预处理回转窑4的块高含水矿温度，为24℃。第一物料流速检测装置507检测高含水矿在预处理回转窑4内的移动速度，为0.001m/s。根据烧结工序条件需要，设定进入烧结工序前高含水矿的含水率上限为11％。高含水矿的比热容为440[kJ/(m3·℃)]；高含水矿的堆密度为2800kg/m3；热介质的比热容为1300[kJ/(m3·℃)]；热介质的密度为1.36kg/m3；热介质的流速为1.5m/s；热介质输出口的截面积为0.3m2；热介质输入预处理回转窑4时的温度为179℃，计算高含水矿在预处理回转窑4的干燥筛分腔室505内需要流经的总位移L，m：
Figure BDA0003025221590000202
热介质在预处理回转窑4内对高含水矿进行干燥处理，调节高含水矿在预处理回转窑4内的干燥筛分腔室505流经的总位移不小于8.94m，使得从高含水矿出料口402排出的大颗粒高含水矿的水分含量低于11％。
应用实施例2
采用实施例28对高含水矿进行预处理：第一水分检测装置406检测进入预处理回转窑4的高含水矿内的水分含量，为17％。第一物料流量检测装置407检测单次投放进入预处理回转窑4的高含水矿量，为120m3。第一物料温度检测装置408检测进入预处理回转窑4的块高含水矿温度，为22℃。第一物料流速检测装置507检测高含水矿在预处理回转窑4内的移动速度，为0.002m/s。根据烧结工序条件需要，设定进入烧结工序前高含水矿的含水率上限为13％。高含水矿的比热容为440[kJ/(m3·℃)]；高含水矿的堆密度为2800kg/m3；热介质的比热容为1300[kJ/(m3·℃)]；热介质的密度为1.36kg/m3；热介质的流速为2m/s；热介质输出口的截面积为0.4m2；热介质输入预处理回转窑4时的温度为180℃，计算高含水矿在预处理回转窑4的干燥筛分腔室505内需要流经的总位移L，m：
Figure BDA0003025221590000211
热介质在预处理回转窑4内对高含水矿进行干燥处理，调节高含水矿在预处理回转窑4内的干燥筛分腔室505流经的总位移不小于8.15m，使得从高含水矿出料口402排出的大颗粒高含水矿的水分含量低于13％。

Claims (25)

1.一种固废协同烧结、球团的处置工艺，该工艺包括以下步骤：
(1)固废预处理：将固废进行热解工序和/或焚烧工序，得到固废渣；
(2)筛分：将步骤(1)得到的固废渣进行筛分，得到粗粒径固废渣和细粒径固废渣；所述粗粒径固废渣的平均粒径D粗大于等于D0，细粒径固废渣的平均粒径D细小于D0；其中：D0为160-240目；
(3)协同处置：将步骤(2)得到的粗粒径固废渣与烧结原料混合输送至烧结工序，将步骤(2)得到的细粒径固废渣与球团原料混合输送至球团工序；
所述焚烧工序和/或热解工序均通过热处理回转窑进行；该热处理回转窑包括窑头(1)、窑身(2)和排料口(3)；所述窑头(1)上设置有物料入口通道(101)、助燃空气通道(102)和环形进气通道(103)；窑身(2)包括炉衬(201)和炉膛(202)以及埋入式窑身进风管道(203)；所述物料入口通道(101)和助燃空气通道(102)均贯穿窑头(1)后连通至炉膛(202)；所述环形进气通道(103)设置在窑头(1)的内部；所述埋入式窑身进风管道(203)设置在炉衬(201)的内部；所述埋入式窑身进风管道(203)的一端与环形进气通道(103)相连通；所述埋入式窑身进风管道(203)的另一端与炉膛(202)相连通；所述环形进气通道(103)上还连接有进风管道(104)。
2.根据权利要求1所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述固废为有机固废、含铁高锌固废、含铁低盐低锌固废、含铁高盐固废中的一种或多种。
3.根据权利要求2所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：D0为180-220目；和/或
所述固废为有机固废。
4.根据权利要求2所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：固废进行热解工序和/或焚烧工序后，得到的固废渣中的挥发分含量低于H0％，其中：H0为4-12；和/或
固废进行热解工序和/或焚烧工序，还得到热解气和/或高温烟气；所述热解气输送至烧结机，通过喷吹的方式喷在烧结机内烧结混合料的料面，用作烧结燃料；或者，将热解气输送至球团工序中，用作球团氧化焙烧的燃料；所述高温烟气与烧结工序和/或球团工序产生的废气一并处理。
5.根据权利要求4所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：H0为5-10。
6.根据权利要求4所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：该热处理回转窑还包括有多个所述埋入式窑身进风管道(203)；多个所述埋入式窑身进风管道(203)均匀分布设置在炉衬(201)的内部；多个所述埋入式窑身进风管道(203)在窑头(1)延伸至窑身(2)方向上的长度相同或不相同；和/或
该热处理回转窑还包括有进气喷头(204)，所述进气喷头(204)设置在炉膛(202)内并与埋入式窑身进风管道(203)的出气口相连；和/或
该热处理回转窑还包括有进气管道阀门(206)；所述进气管道阀门(206)设置在埋入式窑身进风管道(203)对应的炉衬(201)上；通过调节进气管道阀门(206)控制埋入式窑身进风管道(203)的开合度；所述进气管道阀门(206)的数量与埋入式窑身进风管道(203)的数量一致；和/或
该热处理回转窑还包括有温度探头(207)；所述温度探头(207)设置在埋入式窑身进风管道(203)出口处的炉膛(202)内。
7.根据权利要求6所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述进气喷头(204)的喷气口处设置有隔网(205)。
8.根据权利要求6所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：通过控制热解工序和/或焚烧工序的工艺条件，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％，具体为：
201)根据物料的走向，固废经由物料入口通道(101)投放至炉膛(202)内进行热解或焚烧处理；同时助燃空气经由助燃空气通道(102)进入炉膛(202)内为固废的热解或焚烧提供氧气；完成热解或焚烧后的固废渣和烟气经由排料口(3)排出；
202)固废在炉膛(202)内热解或焚烧时，通过实时检测炉膛(202)内热解或焚烧温度的变化情况，通过调节投放至炉膛(202)内的固废的投放量或调节助燃气体输送量；
203)在热处理回转窑旋转固废的过程中，通过实时检测炉膛(202)内不同热解或焚烧区域温度的变化情况，通过调节固废的投放量或者通过调节进气管道阀门(206)控制不同的埋入式窑身进风管道(203)对炉膛(202)内的不同热解或焚烧区域的补风量的输入量，从而保证固废渣中的挥发分含量低于H0％。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述烧结原料为高含水矿，将步骤(2)得到的粗粒径固废渣与高含水矿混合输送至烧结工序。
10.根据权利要求9所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述高含水矿为含水率质量分数大于W％的矿石；W为5-15。
11.根据权利要求10所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：W为8-13。
12.根据权利要求11所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：W为10-12。
13.根据权利要求9所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述高含水矿为块矿；和/或
所述粗粒径固废渣中的含水率质量分数小于P％；P为0.5-5。
14.根据权利要求13所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述高含水矿为红土镍矿和/或褐铁矿；和/或
P为0.5-3。
15.根据权利要求14所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：P为0.5-2。
16.根据权利要求13所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：该工艺还包括：检测高含水矿中的水分含量W0：
A)若高含水矿中的水分含量W0小于Wmax，则按照上述工艺将粗粒径固废渣与高含水矿输送至烧结工序处理；
B)若高含水矿中的水分含量W0大于等于Wmax，则将高含水矿经过预处理，使得高含水矿中的水分含量W0小于Wmax；
其中：Wmax为10％-15％。
17.根据权利要求16所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述高含水矿的预处理采用预处理系统进行；该预处理系统包括预处理回转窑(4)、套接式干燥筛分装置(5)和热介质输送管道(L1)；预处理回转窑(4)上设有高含水矿进料口(401)、高含水矿出料口(402)、热介质入口(403)和热介质出口(404)；所述套接式干燥筛分装置(5)设置在预处理回转窑(4)的内部；套接式干燥筛分装置(5)的一端与高含水矿进料口(401)相连通，其另一端与高含水矿出料口(402)相连通；热介质输送管道(L1)连接至热介质入口(403)；
所述套接式干燥筛分装置(5)包括内胆(501)和套筒(502)；其中，内胆(501)和套筒(502)互为同心圆筒；所述套筒(502)设置在预处理回转窑(4)侧壁的内部；所述内胆(501)与套筒(502)的内壁贴合设置；内胆(501)的一端设有进料口，所述进料口与预处理回转窑(4)的高含水矿进料口(401)相连通；所述内胆(501)的另一端伸入套筒(502)的内腔内；套筒(502)在背离内胆(501)的一端设有排料口，所述排料口与预处理回转窑(4)的高含水矿出料口(402)相连通。
18.根据权利要求17所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述套筒(502)的筒壁上设有筛孔(503)；在套筒(502)内，套筒(502)与内胆(501)相重合的腔室为预干燥腔室(504)，套筒(502)内未与内胆(501)重合的剩余部分腔室则构成干燥筛分腔室(505)；所述套筒(502)与预处理回转窑(4)的侧壁之间具有夹层(506)；干燥筛分腔室(505)通过筛孔(503)与夹层(506)相连通；所述夹层(506)上还设置有细料排料口(405)；所述细料排料口(405)设置在预处理回转窑(4)的侧壁上，且位于靠近高含水矿出料口(402)的位置。
19.根据权利要求18所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述内胆(501)为伸缩式结构。
20.根据权利要求18所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述筛孔(503)的孔径为5～20mm。
21.根据权利要求18所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述筛孔(503)的孔径为6～15mm。
22.根据权利要求18所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述筛孔(503)的孔径为7～10mm。
23.根据权利要求18所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：在预处理回转窑(4)上的高含水矿进料口(401)处设有第一水分检测装置(406)、第一物料流量检测装置(407)、第一物料温度检测装置(408)；预处理回转窑(4)内的套接式干燥筛分装置(5)上设有第一物料流速检测装置(507)；和/或
在预处理回转窑(4)的高含水矿出料口(402)处设有第二水分检测装置(409)。
24.根据权利要求16-23中任一项所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：所述高含水矿的预处理具体为：
B1)将待处理的高含水矿输送至预处理回转窑(4)，同时向预处理回转窑(4)内通入热介质；
B2)待处理的高含水矿在预处理回转窑(4)内经由套接式干燥筛分装置(5)同时进行干燥和筛分处理，得到干燥的大颗粒高含水矿。
25.根据权利要求24所述的固废协同烧结、球团的处置工艺，其特征在于：在预处理回转窑(4)的高含水矿进料口(401)处设有第一水分检测装置(406)、第一物料流量检测装置(407)、第一物料温度检测装置(408)；在预处理回转窑(4)内的套接式干燥筛分装置(5)上设有第一物料流速检测装置(507)；第一水分检测装置(406)检测进入预处理回转窑(4)的高含水矿内的水分含量，记为W0，％；第一物料流量检测装置(407)检测单次投放进入预处理回转窑(4)的高含水矿量，记为M0，m3；第一物料温度检测装置(408)检测进入预处理回转窑(4)的高含水矿温度，记为T0，℃；第一物料流速检测装置(507)检测高含水矿在预处理回转窑(4)内的移动速度，记为V1，m/s；根据烧结工序条件需要，设定进入烧结工序前的高含水矿的水分含量上限为Wmax，％；计算高含水矿在预处理回转窑(4)内的干燥筛分腔室(505)需要流经的总位移L，m；
Figure FDA0003889361970000051
其中：C物为高含水矿的比热容，C介为热介质的比热容；ρ物为高含水矿的堆密度，ρ介为热介质的密度；T为热介质输入预处理回转窑(4)时的温度，V2为热介质的流速，S介为热介质入口的截面积；
热介质在预处理回转窑(4)内对高含水矿进行干燥处理，调节高含水矿在预处理回转窑(4)内的干燥筛分腔室(505)流经的总位移不小于L，使得从高含水矿出料口(402)排出的大颗粒高含水矿的水分含量低于Wmax。
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