CN113172071B - 一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺,通过将多源固废经过焚烧和/或热解处理后的固废渣与高含水矿一起进入到烧结工序进行终端的处置,可以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;与此同时,固废在焚烧工序和/或热解工序中产生的热源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,以彻底消除固废对环境的影响和二次污染的风险。

Description

一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺
技术领域
本发明涉及固废及矿石的处理工艺,具体涉及一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺;属于有机固废及高含水矿石协同处理技术领域。
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。
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,经烧结过程与烧结台车冶炼的协同处置,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。
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,本发明提出了一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺,通过将多源固废经过焚烧和/或热解处理后,将获得的超低水分含量的焚烧渣和/或热解渣进入到高含水矿的烧结工序进行终端的处置,一方面,可以稀释高含水矿矿料中的水分,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;与此同时,固废焚烧和/或热解工序产生的热源进入到高含水矿预处理系统作为热源。另一方面,可实现多种固废的全流程处置提供新的途径,以彻底消除固废对环境的影响和二次污染的风险。
为实现上述目的,本发明所采用的技术方案具体如下:
一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺,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)固废、高含水矿的协同处置:将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序。
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,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,步骤(2)中所述将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序,具体采用以下任意一种方式:
(a)将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿混合,得到混合矿料I,将混合矿料I输送至烧结工序的台车内,进行点火烧结。或者
(b)将步骤(1)得到的固废渣与部分高含水矿混合,得到混合矿料II,将高含水矿原料输送至烧结工序的台车内,然后将混合矿料II均匀铺在高含水矿原料表面,进行点火烧结。
或者
(c)将高含水矿原料输送至烧结工序的台车内,然后将步骤(1)得到的固废渣均匀铺在高含水矿原料表面,进行点火烧结。
作为优选,步骤(a)中,所述混合矿料I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。
作为优选,步骤(b)中,所述混合矿料II中固废渣与高含水矿的质量比为1:1-10,优选为1:2-8,更优选为1:3-6。混合矿料II铺在高含水矿原料表面,混合矿料II的厚度为5-100mm,优选为10-80mm,更优选为20-50mm。
作为优选,步骤(c)中,固废渣铺在高含水矿原料表面,固废渣的厚度为1-80mm,优选为3-60mm,更优选为5-40mm。
作为优选,该工艺还包括:检测高含水矿中的水分含量W0
若高含水矿中的水分含量W0小于Wmax,则按照上述方法将固废渣与高含水矿输送至烧结工序处理。
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为高含水矿的含水率上限,Wmax取值为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。所述预处理系统包括高含水矿储料仓、螺旋下料器、热介质输送管道。所述螺旋下料器设置在高含水矿储料仓的内部。高含水矿储料仓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。热介质输送管道连接至热介质入口。
作为优选,所述螺旋下料器为双层螺面结构。螺旋下料器包括层螺旋下料板,分别为上层螺旋下料板和下层螺旋下料板。上层螺旋下料板与高含水矿储料仓的内壁之间构成自上而下的粗料通道。上层螺旋下料板、下层螺旋下料板之间构成自上而下的细料通道。上层螺旋下料板上设有筛孔。细料通道位于粗料通道的下方。筛孔连通粗料通道和细料通道。高含水矿进料口和热介质出口均位于高含水矿储料仓的上部,高含水矿出料口和热介质入口均位于高含水矿储料仓的下部。其中,高含水矿进料口和热介质出口均与粗料通道的顶端相连通,高含水矿出料口和热介质入口均与粗料通道的底端相连通。热介质输送管道连接至热介质入口。热介质从位于高含水矿储料仓下部的热介质入口进入,然后向上穿过粗料通道后从位于高含水矿储料仓上部的热介质出口排出。
作为优选,所述螺旋下料器为双层螺面结构。螺旋下料器包括层螺旋下料板,分别为上层螺旋下料板和下层螺旋下料板。上层螺旋下料板与高含水矿储料仓的内壁之间构成自上而下的粗料通道。上层螺旋下料板、下层螺旋下料板之间构成自上而下的细料通道。上层螺旋下料板上设有筛孔。细料通道位于粗料通道的下方。筛孔连通粗料通道和细料通道。高含水矿进料口与热介质出口均位于高含水矿储料仓的上部。高含水矿出料口和热介质入口均位于高含水矿储料仓的下部。其中,高含水矿进料口与粗料通道的顶端相连通,热介质出口与细料通道的排气口相连通,高含水矿出料口和热介质入口均与粗料通道的底端相连通。热介质输送管道连接至热介质入口。热介质从位于高含水矿储料仓下部的热介质入口进入,然后向上穿过粗料通道和细料通道后从与细料通道相连通的热介质出口排出。
作为优选,所述预处理系统还包括补热入口,所述补热入口设置在高含水矿储料仓的侧壁上并与粗料通道相连通。
作为优选,所述预处理系统还包括补热轴管。所述补热轴管为底端开口的管状结构,并位于螺旋下料器竖直方向的中轴线上。所述补热轴管的底端开口与热介质入口相连通。所述补热轴管位于粗料通道内的管壁上开设有通孔。
作为优选,所述高含水矿储料仓的顶部设有物料分配室,高含水矿储料仓的下部设有物料汇集室。螺旋下料器位于物料分配室和物料汇集室之间。高含水矿进料口设置在物料分配室上,高含水矿出料口设置在物料汇集室上。
作为优选,所述预处理系统包括有多个所述螺旋下料器。多个所述螺旋下料器均设置在高含水矿储料仓的内部。所有所述螺旋下料器的下料进料口均与物料分配室相连通。所有所述螺旋下料器的粗料出料口均与物料汇集室相连通。所有所述螺旋下料器的细料出料口均与外界相连通。
作为优选,所述高含水矿的预处理具体为:
A)将待处理的高含水矿输送至高含水矿储料仓,同时向高含水矿储料仓内通入热介质。
B)待处理的高含水矿在高含水矿储料仓内同时进行干燥和筛分处理,得到大颗粒的干燥高含水矿。
作为优选,在高含水矿储料仓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和第一物料温度检测装置。第一水分检测装置检测进入高含水矿储料仓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位时间内进入高含水矿储料仓的高含水矿量,记为M0,m3。第一物料温度检测装置检测进入高含水矿储料仓的高含水矿温度,记为T0,℃。根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%。计算单位时间内输送至高含水矿储料仓的热介质的流量V,m3
Figure BDA0003024720400000051
其中:C为高含水矿的比热容,C为热介质的比热容。ρ为高含水矿的堆密度,ρ为热介质的密度。T为热介质输入高含水矿储料仓时的温度。
单位时间内,输送流量不小于V的热介质至高含水矿储料仓,热介质在高含水矿储料仓内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
作为优选,在高含水矿储料仓的高含水矿进料口处设有第一水分检测装置,设定输送至高含水矿储料仓的热介质的初始气流速度为S0,m/s。第一水分检测装置检测进入高含水矿储料仓的高含水矿内的水分含量,记为W1,%。根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%。判断W1与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓的热介质的实时气流速度S1,m/s。其具体为:
当W1≤Wmax时,停止向高含水矿储料仓内输送热介质。
当W1≥2Wmax时,S1=[1+k1·(W1-2Wmax)]×S0
当2Wmax>W1>1.5Wmax时,S1=S0
当Wmax<W1≤1.5Wmax时,S1=[1-k2·(1.5Wmax-W1)]×S0
其中,k1、k2为气流调节系数,k1的取值范围为3-5,k2的取值范围为1-3。实时检测W1的大小,调整输送至高含水矿储料仓的热介质的实时气流速度为S1,热介质在高含水矿储料仓内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
作为优选,在高含水矿储料仓的高含水矿出料口处设有第二水分检测装置,设定输送至高含水矿储料仓的热介质的初始气流速度S0,m/s。第二水分检测装置检测高含水矿储料仓排出高含水矿内的水分含量,记为W2,%。根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%。判断W2与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S2,m/s。其具体为:
当W2≥Wmax时,S2=[1+k3·(W2-Wmax)]×S0
当0.8Wmax<W2<Wmax时,S1=S0
当W2≤0.8Wmax时,S2=[1-k4·(0.8Wmax-W2)]×S0
其中,k3、k4为气流调节系数,k3的取值范围为1-3,k4的取值范围为0.5-2。实时检测W2的大小,调整输送至高含水矿储料仓的热介质的实时气流速度为S2,热介质在高含水矿储料仓内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
作为优选,所述热介质为钢铁流程产生的热源。作为优选,所述热介质为固废热解工序和/或焚烧工序释放的热源、烧结环冷机热废气、烧结台车热风炉废气、焦炉煤气/烧结台车煤气/转炉煤气燃烧释放的热源,优选为固废热解工序和/或焚烧工序释放的热源、烧结环冷机热废气、烧结台车热风炉废气。
作为优选,所述热介质进入高含水矿储料仓的温度大于100℃,优选为大于150℃。
作为优选,热介质进入高含水矿储料仓的气流速度为0.01~3m/s,优选为0.03~2m/s,更优选为0.05~1m/s。
作为优选,高含水矿在高含水矿储料仓内的停留时间为0.5~24h,优选为1~12h,更优选为2~8h。
作为优选,所述大颗粒的高含水矿的粒径大于5mm,优选为大于6mm,更优选为大于8mm。
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。同时,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。
在本发明中,通过将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。
在本发明中,固废渣与高含水矿的协同处置方式分为以下三种:一是将固废渣与高含水矿直接按照一定的比例进行混合,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。一般地,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。二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。一般地,固废渣与部分高含水矿组成的混合料的铺设厚度为5-100mm,优选为10-80mm,更优选为20-50mm。三是在烧结台车内,直接将固废渣均匀铺在所有高含水矿烧结原料的表面。一般地,固废渣的铺设厚度为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,由于不同地区、不同季节里高含水矿的含水量波动较大,例如雨季高含水矿的含水量与旱季高含水矿的含水量、内陆钢厂露天存放的高含水矿与沿海钢厂露天存放的高含水矿等。由于烧结机点火炉的温度均在1100℃左右,并且固废渣中的含水量相对波动不大(固废渣中的含水量一般0.5-5wt%),因此需对高含水矿的最高含水量进行限制,以使得通过将固废渣参与混料烧结后可有效避免高含水矿瞬间受到高温而爆裂的问题,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%。而对于水分含量大于该范围的高含水矿,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,针对高含水矿在储料仓中烘干预处理所存在的缺点,拟采用带有螺旋式下料器的矿储料仓对其进行预处理,多个螺旋式下料器间隔布置,高含水矿从螺旋式下料器的粗料通道自上而下旋转通过,螺旋式下料器的粗料通道的底板上设置有筛孔,由此可实现将夹杂在高含水矿在中的细颗粒物料经由筛孔分离至位于粗料通道下方的细料通道内,进而实现高含水矿的粗、细物料分离的目的。气流从储料仓下部垂直进入仓内,从上部排放至除尘系统,热气流布满整个储料仓,热气流与高含水矿的接触效果得到改善,仓体透气性获得改进,烘干效果得到加强。该系统简易、实用、可靠,充分利用钢厂热废气资源充足的特点,有效降低高含水矿预处理成本,解决高含水矿水分含量高的难题,提高了高含水矿的透气性和与固废渣契合性,有效的匹配了烧结机的烧结工况,提高了烧结产品质量,延长了点火炉的使用寿命。
此外,本发明还公开了一种高含水矿的带有螺旋式下料器的储料仓预处理系统及预处理的控制方法。本发明针对高含水矿存在的水分大的难题,提出了利用钢铁流程热废气直接在储料仓中对高含水矿进行干燥的方法。首先通入热废气提高储料仓温度,并稳定温度水平一定时间。然后,高含水矿物料从上部加入,从间隔布置的多个螺旋式下料器中旋转式通过,旋转下落的物料在储料仓内停留的时间更加长久,同时高含水矿在旋转下落过程中,高含水矿分布的更加疏散,更长的停留时间和更加疏散的分布方式使得高含水矿与热介质的换热效果得到极大的提升。高含水矿持续地从螺旋式下料器中落下,气流持续地通入储料仓,高含水矿处于流动状态与热废气进行气固交换,热气流布满整个储料仓,由此降低高含水矿的水分含量。气流从储料仓上部排放至除尘系统,干燥后的高含水矿从储料仓下部输送至烧结台车进料系统。储料仓的进料口和/或出料口各设置一个水分检测仪,根据水分检测数据合理调整风机风量。本发明可以大幅度提高热气流与高含水矿的接触效率,仓体透气性获得改进,烘干效果得到加强。本发明专利的推广具有良好的经济效益和环境效益,有望为高含水矿预处理工艺在我国的发展开辟一条更稳定高效的途径。
本发明提出一种在储料仓进行高含水矿预处理及其预处理的系统。针对天然高含水矿存在的水分大的难题,提出了直接采用高含水矿储料仓进行干燥和筛分的预处理方法;高含水矿在高含水矿仓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(高含水矿经过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)输送至烧结的烧结工序。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(例如固废焚烧和/或热解产生的热废气)。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,本发明采用成熟的高含水矿储料仓进行干燥和筛分的预处理技术,由于高含水矿储料仓相对来说是一个封闭的环境,高含水矿的水分脱除效率高,解决了高含水矿入机(烧结机)难的难题,提高了高含水矿与固废渣的契合性透气性水平,有效降低了烧结机生产成本,提高了烧结机顺行水平。本发明的推广具有良好的经济效益、社会效益和环境效益,有望为高含水矿预处理工艺在我国的发展开辟一条更稳定高效的途径。
在本发明中,螺旋下料器为具有单层螺旋下料板的单通道结构或者为具有双层螺旋下料板的双通道结构。当螺旋下料器为具有单层螺旋下料板的单通道结构时,单层螺旋下料板与高含水矿储料仓的内壁构成自上而下的单螺旋式下料通道(仅有一个粗料通道)。当螺旋下料器为具有双层螺旋下料板的双通道结构时,双层螺旋下料板为自上而下的平行式螺旋结构,同时双层螺旋下料板将高含水矿储料仓的内腔分割为两条自上而下的平行式螺旋通道(粗料通道和细料通道,并且细料通道位于粗料通道的下方)。并且在上层螺旋下料板上(即粗料通道的底板上)开设有筛孔,通过筛孔连通粗料通道和细料通道。即,高含水矿从高含水矿储料仓自上而下运动过程中,其中大颗粒高含水矿从粗料通道通过,夹杂在其中的细颗粒物料则由筛孔进入到细料通道中,粗料通道和细料通道分别具有相互独立的出料口,用于收集粗料和细料,进而实现高含水矿的筛分过程。
在本发明中,当所述螺旋下料器为双通道结构时,粗料通道和细料通过自上而下均分为多层,例如,设定粗料通道记为“1”,细料通道记为“2”,则粗料通道和细料通道在高含水矿储料仓中自上而下的分布方式为“1-2-1-2-1-2-1....”。并且任意一层粗料通道上均可选择性的全部设置或部分设置有补热入口(根据实际工况需要进行选择)。任意一层细料通道上均均可选择性的全部设置或部分设置有细料出料口(根据实际工况需要进行选择,但是在细料通道的底端必须设有一个独立的细料出料口)。
进一步地,在本发明中,所述热介质的流程分为三种方式:第一种具体为:螺旋下料器为单层,热介质入口与螺旋下料器的排料口相连通;热介质出口与螺旋下料器的排料口相连通;则,热介质直接从高含水矿储料仓上的热介质入口进入,然后向上穿过螺旋下料器后从矿储料仓上的热介质出口排出。物料自上而下流动,热介质自下而上流动,高含水矿与热介质直接换热实现快速干燥。
第二种为:螺旋下料器为具有粗料通道和细料通道的双层结构,粗料通道和细料通道之间通过筛孔相连通;热介质入口通过物流汇集室与螺旋下料器的排料口相连通;热介质出口通过物料分配室与螺旋下料器的排料口相连通。则,热介质直接从高含水矿储料仓上的热介质入口进入物料汇集室,然后向上穿过螺旋下料器的粗料通道和细料通道后进入到物料分配室,最后从高含水矿储料仓上的热介质出口排出。高含水矿自上而下流动,热介质自下而上流动,高含水矿与热介质直接换热实现快速干燥的同时,高含水矿中的细物料不断筛分至细物料通道中,即在干燥的同时也实现了粗、细物料的分离,提高了工作效率。
第三种为:螺旋下料器为具有粗料通道和细料通道的双层结构,粗料通道和细料通道之间通过筛孔相连通;热介质入口通过物流汇集室与螺旋下料器的排料口相连通;热介质出口直接与细料通道相连通。则,热介质直接从高含水矿储料仓上的热介质入口进入物料汇集室,然后向上穿过螺旋下料器的粗料通道和细料通道后直接从与细料通道相连的热介质出口排出。高含水矿自上而下流动,热介质自下而上流动,高含水矿与热介质直接换热实现快速干燥的同时,高含水矿中的细物料不断筛分至细物料通道中,在干燥的同时也实现了粗、细物料的分离,提高了工作效率。同时,热介质最终均从粗料通道经过筛孔进入细料通道,然后再从热介质出口排出。即在实现高含水矿干燥和筛分的同时,提高了筛分效果,能够有效防止细物料堵塞筛孔,极大的提高了筛分效果。
在本发明中,还可以在高含水矿干燥料仓内设有热介质导流装置,使得热介质在高含水矿干燥料仓内分布均匀,热介质与高含水矿的接触更加充分,更有效的减低高含水矿内的水分含量。使得高含水矿与热介质充分接触,提高高含水矿的脱水效果,保证进入烧结工序前高含水矿中的水分含量符合要求,从而降低烧结台车的能耗,保证烧结台车工序的正常进行,提高烧结台车产物的品质,同时节约生产成本。一般地,热介质导流装置设置在物料汇集室内,热介质导流装置上设有热介质导流入口和热介质导流出口。热介质入口与热介质导流入口连通。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。该系统还包括热介质导流装置,从而保证热介质在高含水矿储料仓内分布均匀。热介质导流装置可以采用一个(或多个)热介质导流入口、多个热介质导流出口的结构,提高热介质的分散性。
在本发明中,利用高含水矿干燥料仓作为对高含水矿干燥工序的场所和装置,充分利用了现有设备资源,实现高含水矿的脱水工序,不额外增加新的设备装置。只需要在原有高含水矿干燥料仓上开设热介质入口和热介质出口即可。
在本发明中,针对高含水矿中水分含量大、作为烧结原料容易瞬间受高温而爆裂等问题,采用高含水矿储料仓对高含水矿进行干燥预处理,通过向高含水矿储料仓输送热介质;在高含水矿储料仓内,热介质对高含水矿进行干燥,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高含水矿储料仓,达到干燥高含水矿的目的。
作为优选,将待处理的高含水矿输送至高含水矿储料仓之前,先采用热介质对高含水矿储料仓进行预热处理,使得高含水矿储料仓的内部温度升高,避免高水分含量的高含水矿进入高含水矿储料仓时,水分凝结,进一步提升高含水矿在高含水矿储料仓内的干燥效果。
作为优选,热介质在高含水矿储料仓内与高含水矿进行换热后,热介质带走高含水矿中的水分,同时热介质能够除去高含水矿表面的粉尘,减少高含水矿储料仓内粉尘的含量,增加热介质在高含水矿储料仓内的透气性,从而提高干燥效率。作为优选,从高含水矿储料仓排出的热介质通过除尘系统进行除尘处理,减少排出热介质对环境的污染。同时,通过除尘系统收集的粉尘颗粒,可以作为烧结原料,实现资源回收利用。
作为优选,将待处理的高含水矿输送至高含水矿储料仓进行干燥的同时,对待处理的高含水矿也进行筛分处理,高含水矿高含水矿储料仓内下行过程中,细小的物料持续从筛孔搂入至细料通道中,从而提高了粗料通道中高含水矿间的间隙,保证了粗料通道以及物料汇集室的透气性,提高了热介质对高含水矿的干燥效果。
在本发明中,高含水矿经过筛分装置(螺旋下料器上设置有筛孔)根据粒度或粒径进行筛分后,筛上符合粒径要求以及符合水分含量要求的筛上物料通过输送装置输送至烧结台车内,保证了进入烧结工序原料的粒径和水分含量的大小,从而保证烧结效果。
在本发明中,通过在高含水矿储料仓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和第一物料温度检测装置,第一水分检测装置检测进入高含水矿储料仓的高含水矿内的水分含量,第一物料流量检测装置检测单位时间内进入高含水矿储料仓的高含水矿量,第一物料温度检测装置检测进入高含水矿储料仓的高含水矿温度,设定进入烧结台车中(即进入烧结工序中)的高含水矿的含水率上限为Wmax,%。通过计算可以精准的得知单位时间内输送至高含水矿储料仓的热介质的流量,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,在高含水矿储料仓的高含水矿进料口处设有第一水分检测装置,设定输送至高含水矿储料仓的热介质的初始气流速度,第一水分检测装置检测进入高含水矿储料仓的高含水矿内的水分含量,设定进入烧结台车中的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台车中的高含水矿的含水率上限进行比较,调节输送至高含水矿储料仓的热介质的实时气流速度,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,在高含水矿储料仓的高含水矿出料口处设有第二水分检测装置,设定输送至高含水矿储料仓的热介质的初始气流速度,第二水分检测装置检测高含水矿储料仓排出高含水矿内的水分含量,设定进入烧结台车中的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台车中的高含水矿的含水率上限进行比较,调节输送至高含水矿储料仓的热介质的实时气流速度,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,利用钢铁流程热废气或固废焚烧和/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。
进一步地,针对高含水矿在高含水矿储料仓与热介质接触不均匀的问题,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。本发明专利针对高含水矿在储料仓中烘干存在的缺点,采用具有螺旋式下料器的高含水矿储料仓,多个螺旋式下料器间隔布置,高含水矿从高含水矿进料口进入物料分配室,然后螺旋式流经螺旋式下料器的粗料通道后进入物料汇集室。热介质入口设置在物料汇集室上。热介质出口设置在物料分配室上。热介质从物料汇集室上的热介质入口进入高含水矿储料仓,与高含水矿直接接触换热后,向上穿过螺旋式下料器后从物料分配室上的热介质出口排出。由此增强气固之间的热交换。气流从储料仓下部垂直进入仓内,从上部排放至除尘系统,热气流布满整个储料仓,热气流与高含水矿的接触效果得到改善,仓体透气性获得改进,烘干效果得到加强。
在本发明中,高含水矿储料仓内设置有螺旋式下料器,螺旋式下料器上设置有粗料通道和细料通道,其中所述粗料通道位于细料通道的上方,在粗料通道的底板面上设置有连通着细料通道的筛孔。高含水矿从高含水矿进料口进入物料分配室,然后穿过粗料通道后进入物料汇集室。再此过程中,夹带在大颗粒高含水矿上的细物料通过筛孔落入到细物料通道,进而实现高含水矿干燥的同时实现粗细物料分离的目的。本发明设计带筛孔的双通道螺旋式下料器,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。
在本发明中,高含水矿储料仓的高度为3-100m,优选为5-80m,更优选为10-50m。
在本发明中,高含水矿储料仓的结构中,物料分配室、螺旋下料器、物料汇集室的高度比为1:0.1-50:0.5-10,优选为1:1-20:1-5。
在本发明中,热交换室的高度与螺旋下料器的长度比为1:0.2-1,优选为1:0.5-0.9,更优选为1:0.6-0.8。
在本发明中,高含水矿进料口设置在高含水矿储料仓的顶部。高含水矿出料口设置在高含水矿储料仓的底部。热介质入口设置在高含水矿储料仓的底部。热介质出口设置在高含水矿储料仓的顶部。粗料出料口设置在粗料通道的底端,并连通粗料通道和物料汇集室。细料出料口设置在细料通道的底端,并穿过螺旋下料器和高含水矿储料仓的外壁后连通细料通道和外界。
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、本发明采用高含水矿储料仓对高含水矿进行干燥预处理,通过向高含水矿储料仓输送热介质;在高含水矿储料仓内,热介质对高含水矿进行干燥,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高含水矿储料仓,达到干燥高含水矿的目的。
2、本发明专利针对高含水矿在储料仓中烘干存在的缺点,采用螺旋式下料干燥及筛分的方法,多个螺旋下料器间隔布置,大颗粒高含水矿从粗料通道中螺旋式下行通过,而小颗粒高含水矿则通过筛孔进入细料通道后排出。热介质与高含水矿进行直接换热,大大提高了高含水矿在高含水矿储料仓内的干燥效果。
3、在本发明中,高含水矿在螺旋下料器内旋转下落过程中,更长的停留时间和更加疏散的分布方式使得高含水矿与热介质的换热效果得到极大的提升。高含水矿持续地从螺旋式下料器中落下,气流持续地通入储料仓,高含水矿处于流动状态与热废气进行气固交换,热气流布满整个储料仓,由此降低高含水矿的水分含量。
4、本发明的系统还包括热介质导流装置,从而保证热介质在高含水矿储料仓内分布均匀。
附图说明
图1为本发明的基于固废、高含水矿的协同处置工艺流程图。
图2为本发明的固废渣、高含水矿混料方式流程图。
图3为本发明高含水矿预处理系统的结构示意图。
图4为本发明双通道螺旋式下料器的剖视示意图。
图5为本发明双层螺旋下料板的结构示意图。
图6为本发明由顶端排气的高含水矿储料仓结构图。
图7为本发明由侧壁排气的高含水矿储料仓结构图。
图8为具有多个螺旋式下料器且由顶端排气的高含水矿储料仓结构图。
图9为具有多个螺旋式下料器且由侧壁排气的高含水矿储料仓结构图。
图10为多个螺旋式下料器的分布示意图。
图11为本发明在储料仓进行高含水矿预处理的流程图。
图12为本发明在进料口进行水分检测及调节控制的流程图。
图13为本发明在出料口进行水分检测及调节控制的流程图。
附图标记:1:高含水矿储料仓;101:高含水矿进料口;102:高含水矿出料口;103:热介质入口;104:热介质出口;105:物料分配室;106:物料汇集室;107:补热入口;108:补热轴管;109:通孔;201:第一水分检测装置;301:第一物料流量检测装置;401:第一物料温度检测装置;202:第二水分检测装置;5:螺旋下料器;501:粗料通道;502:细料通道;503:筛孔;504:下料进料口;505:粗料出料口;506:细料出料口;507:螺旋下料板;50701:上层螺旋下料板;50702:下层螺旋下料板;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,一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺,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)固废、高含水矿的协同处置:将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序。
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。所述高含水矿为红土镍矿。
实施例2
如图1所示,一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺,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)固废、高含水矿的协同处置:将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序。
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。所述高含水矿为褐铁矿。
实施例3
如图1所示,一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺,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焚烧工序,得到固废渣。
(2)固废、高含水矿的协同处置:将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序。
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。所述高含水矿为红土镍矿和褐铁矿。
实施例4
重复实施例3,只是所述高含水矿为含水率质量分数大于W%的矿石。W为5-15。所述固废渣中的含水率质量分数小于P%。P为0.5-5。
实施例5
重复实施例3,只是所述高含水矿为含水率质量分数大于W%的矿石。W为8-13。所述固废渣中的含水率质量分数小于P%。P为0.5-3。
实施例6
重复实施例3,只是所述高含水矿为含水率质量分数大于W%的矿石。W为10-12。所述固废渣中的含水率质量分数小于P%。P为0.5-2。
实施例7
如图2所示,步骤(2)中所述将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序,具体为:将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿混合,得到混合矿料I,将混合矿料I输送至烧结工序的台车内,进行点火烧结。所述混合矿料I中固废渣与高含水矿的质量比为1:10-100。
实施例8
重复实施例7,只是所述混合矿料I中固废渣与高含水矿的质量比为1:12-80。
实施例9
重复实施例8,只是所述混合矿料I中固废渣与高含水矿的质量比为1:15-50。
实施例10
如图2所示,步骤(2)中所述将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序,具体为:将步骤(1)得到的固废渣与部分高含水矿混合,得到混合矿料II,将高含水矿原料输送至烧结工序的台车内,然后将混合矿料II均匀铺在高含水矿原料表面,进行点火烧结。所述混合矿料II中固废渣与高含水矿的质量比为1:1-10。混合矿料II铺在高含水矿原料表面,混合矿料II的厚度为5-100mm。
实施例11
重复实施例10,只是所述混合矿料II中固废渣与高含水矿的质量比为1:2-8。混合矿料II铺在高含水矿原料表面,混合矿料II的厚度为10-80mm。
实施例12
重复实施例11,只是所述混合矿料II中固废渣与高含水矿的质量比为1:3-6。混合矿料II铺在高含水矿原料表面,混合矿料II的厚度为20-50mm。
实施例13
如图2所示,步骤(2)中所述将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序,具体为:将高含水矿原料输送至烧结工序的台车内,然后将步骤(1)得到的固废渣均匀铺在高含水矿原料表面,进行点火烧结。固废渣铺在高含水矿原料表面,固废渣的厚度为1-80mm。
实施例14
重复实施例13,只是固废渣的厚度为3-60mm。
实施例15
重复实施例14,只是固废渣的厚度为5-40mm。
实施例16
重复实施例15,如图1所示,只是该工艺还包括:检测高含水矿中的水分含量W0
若高含水矿中的水分含量W0小于Wmax,则按照上述方法将固废渣与高含水矿输送至烧结工序处理。
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为高含水矿的含水率上限,Wmax取值为10%-15%。
实施例17
重复实施例16,如图3所示,只是所述高含水矿的预处理采用预处理系统进行。所述预处理系统包括高含水矿储料仓1、螺旋下料器5、热介质输送管道L1。所述螺旋下料器5设置在高含水矿储料仓1的内部。高含水矿储料仓1上设有高含水矿进料口101、高含水矿出料口102、热介质入口103和热介质出口104。热介质输送管道L1连接至热介质入口103。
实施例18
重复实施例17,如图4-6所示,只是所述螺旋下料器5为双层螺面结构。螺旋下料器5包括2层螺旋下料板507,分别为上层螺旋下料板50701和下层螺旋下料板50702。上层螺旋下料板50701与高含水矿储料仓1的内壁之间构成自上而下的粗料通道501。上层螺旋下料板50701、下层螺旋下料板50702之间构成自上而下的细料通道502。上层螺旋下料板50701上设有筛孔503。细料通道502位于粗料通道501的下方。筛孔503连通粗料通道501和细料通道502。高含水矿进料口101和热介质出口104均位于高含水矿储料仓1的上部,高含水矿出料口102和热介质入口103均位于高含水矿储料仓1的下部。其中,高含水矿进料口101和热介质出口104均与粗料通道501的顶端相连通,高含水矿出料口102和热介质入口103均与粗料通道501的底端相连通。热介质输送管道L1连接至热介质入口103。热介质从位于高含水矿储料仓1下部的热介质入口103进入,然后向上穿过粗料通道501后从位于高含水矿储料仓1上部的热介质出口104排出。
实施例19
重复实施例17,如图7所示,只是所述螺旋下料器5为双层螺面结构。螺旋下料器5包括2层螺旋下料板507,分别为上层螺旋下料板50701和下层螺旋下料板50702。上层螺旋下料板50701与高含水矿储料仓1的内壁之间构成自上而下的粗料通道501。上层螺旋下料板50701、下层螺旋下料板50702之间构成自上而下的细料通道502。上层螺旋下料板50701上设有筛孔503。细料通道502位于粗料通道501的下方。筛孔503连通粗料通道501和细料通道502。高含水矿进料口101与热介质出口104均位于高含水矿储料仓1的上部。高含水矿出料口102和热介质入口103均位于高含水矿储料仓1的下部。其中,高含水矿进料口101与粗料通道501的顶端相连通,热介质出口104与细料通道502的排气口相连通,高含水矿出料口102和热介质入口103均与粗料通道501的底端相连通。热介质输送管道L1连接至热介质入口103。热介质从位于高含水矿储料仓1下部的热介质入口103进入,然后向上穿过粗料通道501和细料通道502后从与细料通道502相连通的热介质出口104排出。
实施例20
重复实施例19,只是所述预处理系统还包括补热入口107,所述补热入口107设置在高含水矿储料仓1的侧壁上并与粗料通道501相连通。
实施例21
重复实施例20,只是所述预处理系统还包括补热轴管108。所述补热轴管108为底端开口的管状结构,并位于螺旋下料器5竖直方向的中轴线上。所述补热轴管108的底端开口与热介质入口103相连通。所述补热轴管108位于粗料通道501内的管壁上开设有通孔109。
实施例22
重复实施例21,如图6-9所示,只是所述高含水矿储料仓1的顶部设有物料分配室105,高含水矿储料仓1的下部设有物料汇集室106。螺旋下料器5位于物料分配室105和物料汇集室106之间。高含水矿进料口101设置在物料分配室105上,高含水矿出料口102设置在物料汇集室106上。
实施例23
重复实施例22,如图8-10所示,只是所述预处理系统包括有多个所述螺旋下料器5。多个所述螺旋下料器5均设置在高含水矿储料仓1的内部。所有所述螺旋下料器5的下料进料口504均与物料分配室105相连通。所有所述螺旋下料器5的粗料出料口505均与物料汇集室106相连通。所有所述螺旋下料器5的细料出料口506均与外界相连通。
实施例24
重复实施例23,所述高含水矿的预处理具体为:
A)将待处理的高含水矿输送至高含水矿储料仓1,同时向高含水矿储料仓1内通入热介质。
B)待处理的高含水矿在高含水矿储料仓1内同时进行干燥和筛分处理,得到大颗粒的干燥高含水矿。
如图11所示,只是在高含水矿储料仓1的高含水矿进料口101处设有第一水分检测装置201、第一物料流量检测装置301和第一物料温度检测装置401。第一水分检测装置201检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿内的水分含量,记为W0,%。第一物料流量检测装置301检测单位时间内进入高含水矿储料仓1的高含水矿量,记为M0,m3。第一物料温度检测装置401检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿温度,记为T0,℃。根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%。计算单位时间内输送至高含水矿储料仓1的热介质的流量V,m3
Figure BDA0003024720400000182
其中:C为高含水矿的比热容,C为热介质的比热容。ρ为高含水矿的堆密度,ρ为热介质的密度。T为热介质输入高含水矿储料仓1时的温度。
单位时间内,输送流量不小于V的热介质至高含水矿储料仓1,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
实施例25
重复实施例23,所述高含水矿的预处理具体为:
A)将待处理的高含水矿输送至高含水矿储料仓1,同时向高含水矿储料仓1内通入热介质。
B)待处理的高含水矿在高含水矿储料仓1内同时进行干燥和筛分处理,得到大颗粒的干燥高含水矿。
如图12所示,只是在高含水矿储料仓1的高含水矿进料口101处设有第一水分检测装置201,设定输送至高含水矿储料仓1的热介质的初始气流速度为S0,m/s。第一水分检测装置201检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿内的水分含量,记为W1,%。根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%。判断W1与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S1,m/s。其具体为:
当W1≤Wmax时,停止向高含水矿储料仓1内输送热介质。
当W1≥2Wmax时,S1=[1+k1·(W1-2Wmax)]×S0
当2Wmax>W1>1.5Wmax时,S1=S0
当Wmax<W1≤1.5Wmax时,S1=[1-k2·(1.5Wmax-W1)]×S0
其中,k1、k2为气流调节系数,k1的取值范围为3-5,k2的取值范围为1-3。实时检测W1的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度为S1,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
实施例26
重复实施例23,所述高含水矿的预处理具体为:
A)将待处理的高含水矿输送至高含水矿储料仓1,同时向高含水矿储料仓1内通入热介质。
B)待处理的高含水矿在高含水矿储料仓1内同时进行干燥和筛分处理,得到大颗粒的干燥高含水矿。
如图13所示,只是在高含水矿储料仓1的高含水矿出料口102处设有第二水分检测装置202,设定输送至高含水矿储料仓1的热介质的初始气流速度S0,m/s。第二水分检测装置202检测高含水矿储料仓1排出高含水矿内的水分含量,记为W2,%。根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%。判断W2与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S2,m/s。其具体为:
当W2≥Wmax时,S2=[1+k3·(W2-Wmax)]×S0
当0.8Wmax<W2<Wmax时,S1=S0
当W2≤0.8Wmax时,S2=[1-k4·(0.8Wmax-W2)]×S0
其中,k3、k4为气流调节系数,k3的取值范围为1-3,k4的取值范围为0.5-2。实时检测W2的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度为S2,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
实施例27
重复实施例24,只是所述热介质为固废焚烧工序释放的热源。所述热介质进入高含水矿储料仓1的温度大于100℃。热介质进入高含水矿储料仓1的气流速度为0.01~3m/s。高含水矿在高含水矿储料仓1内的停留时间为0.5~24h。所述大颗粒的高含水矿的粒径大于5mm。
实施例28
重复实施例25,只是所述热介质为固废热解工序释放的热源。所述热介质进入高含水矿储料仓1的温度大于120℃。热介质进入高含水矿储料仓1的气流速度为0.03~2m/s。高含水矿在高含水矿储料仓1内的停留时间为1~12h。所述大颗粒的高含水矿的粒径大于6mm。
实施例29
重复实施例26,只是所述热介质为固废焚烧工序和热解工序释放的热源。所述热介质进入高含水矿储料仓1的温度大于150℃。热介质进入高含水矿储料仓1的气流速度为0.05~1m/s。高含水矿在高含水矿储料仓1内的停留时间为2~8h。所述大颗粒的高含水矿的粒径大于8mm。
应用实施例1
采用实施例24对高含水矿进行预处理:第一水分检测装置201检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿内的水分含量,为19%。第一物料流量检测装置301检测单位时间内进入高含水矿储料仓1的高含水矿量,为100m3。第一物料温度检测装置401检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿温度,为23℃。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12%。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;热介质输入高含水矿储料仓1时的温度为180℃,计算单位时间内(按1h计算)输送至高含水矿储料仓1的热介质的流量V,m3
Figure BDA0003024720400000201
单位时间内,输送流量不小于4694.91m3/h的热介质至高含水矿储料仓1,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的含水率低于12%。
应用实施例2
采用实施例24对高含水矿进行预处理:第一水分检测装置201检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿内的水分含量,为20%。第一物料流量检测装置301检测单位时间内进入高含水矿储料仓1的高含水矿量,为100m3。第一物料温度检测装置401检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿温度,为25℃。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14%。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,热介质输入高含水矿储料仓1时的温度为180℃计算单位时间内(按1h计算)输送至高含水矿储料仓1的热介质的流量V,m3
Figure BDA0003024720400000211
单位时间内,输送流量不小于3919.68m3/h的热介质至高含水矿储料仓1,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的含水率低于14%。
应用实施例3
采用实施例25对高含水矿进行预处理:在高含水矿储料仓1的高含水矿进料口处设有第一水分检测装置201,设定输送至高含水矿储料仓1的热介质的初始气流速度S0为0.22m/s。第一水分检测装置201检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿内的水分含量W1,为26%。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Wmax为12%。判断W1与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S1,m/s;k1的取值为3.5;
由于W1≥24%,S1=[1+k1·(W1-24%)]×S0=0.2354m/s;调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度≥0.2354m/s,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的含水率低于12%。
应用实施例4
采用实施例25对高含水矿进行预处理:在高含水矿储料仓1的高含水矿进料口处设有第一水分检测装置201,设定输送至高含水矿储料仓1的热介质的初始气流速度S0为0.25m/s。第一水分检测装置201检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿内的水分含量W1,为19%。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Wmax为12%。判断W1与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S1,m/s;
由于24%>W1>18%,S1=S0;保持0.25m/s的热介质气流速度,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,保证进入烧结工序前高含水矿的含水率低于12%。
应用实施例5
采用实施例25对高含水矿进行预处理:在高含水矿储料仓1的高含水矿进料口处设有第一水分检测装置201,设定输送至高含水矿储料仓1的热介质的初始气流速度S0为0.32m/s。第一水分检测装置201检测进入高含水矿储料仓1的高含水矿内的水分含量W1,为15%。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Wmax为12%。判断W1与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S1,m/s;k2的取值为2.4;
由于12%<W1≤18%,S1=[1-k2·(18%-W1)]×S0=0.2970m/s;调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度为0.2970m/s,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的含水率低于12%。
应用实施例6
采用实施例26对高含水矿进行预处理:在高含水矿储料仓1的高含水矿出料口处设有第二水分检测装置202,设定输送至高含水矿储料仓1的热介质的初始气流速度0.22m/s。第二水分检测装置202检测高含水矿储料仓1排出高含水矿内的水分含量W2为18%。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Wmax为15%。判断W2与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S2,m/s;k3的取值为1.8;其具体为:
由于W2≥15%,计算S2=[1+k3·(W2-15%)]×S0=0.2319m/s;调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度为0.2319m/s,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的含水率低于15%。
应用实施例7
采用实施例26对高含水矿进行预处理:在高含水矿储料仓1的高含水矿出料口处设有第二水分检测装置202,设定输送至高含水矿储料仓1的热介质的初始气流速度0.26m/s。第二水分检测装置202检测高含水矿储料仓1排出高含水矿内的水分含量W2为14%。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Wmax为15%。判断W2与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S2,m/s;其具体为:
由于12%<W2<15%,S1=S0;保持0.26m/s的热介质气流速度,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,保证进入烧结工序前高含水矿的含水率低于15%。
应用实施例8
采用实施例26对高含水矿进行预处理:在高含水矿储料仓1的高含水矿出料口处设有第二水分检测装置202,设定输送至高含水矿储料仓1的热介质的初始气流速度0.33m/s。第二水分检测装置202检测高含水矿储料仓1排出高含水矿内的水分含量W2为10%。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Wmax为15%。判断W2与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度S2,m/s;k4的取值为1.6;其具体为:
由于W2≤12%,S2=[1-k4·(12%-W2)]×S0=0.3194m/s;调整输送至高含水矿储料仓1的热介质的实时气流速度为0.3194m/s,热介质在高含水矿储料仓1内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的含水率低于15%。

Claims (27)

1.一种基于固废、高含水矿的协同处置工艺,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)固废、高含水矿的协同处置:将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿输送至烧结工序;具体采用以下任意一种方式:(a)将步骤(1)得到的固废渣与高含水矿混合,得到混合矿料I,将混合矿料I输送至烧结工序的台车内,进行点火烧结;或者,(b)将步骤(1)得到的固废渣与部分高含水矿混合,得到混合矿料II,将高含水矿原料输送至烧结工序的台车内,然后将混合矿料II均匀铺在高含水矿原料表面,进行点火烧结;或者,(c)将高含水矿原料输送至烧结工序的台车内,然后将步骤(1)得到的固废渣均匀铺在高含水矿原料表面,进行点火烧结;
其中:所述固废渣中的含水率质量分数小于P%,P为0.5-5;所述高含水矿为含水率质量分数大于W%的矿石,W为5-15。
2.根据权利要求1所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,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;和/或
W为8-13。
3.根据权利要求1所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述固废为有机固废;和/或
W为10-12。
4.根据权利要求1所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述高含水矿为块矿;和/或
P为0.5-3。
5.根据权利要求1所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,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0.5-2。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:步骤(a)中,所述混合矿料I中固废渣与高含水矿的质量比为1:10-100;和/或
步骤(b)中,所述混合矿料II中固废渣与高含水矿的质量比为1:1-10;混合矿料II铺在高含水矿原料表面,混合矿料II的厚度为5-100mm;和/或
步骤(c)中,固废渣铺在高含水矿原料表面,固废渣的厚度为1-80mm。
7.根据权利要求6所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:步骤(a)中,所述混合矿料I中固废渣与高含水矿的质量比为1:12-80;和/或
步骤(b)中,所述混合矿料II中固废渣与高含水矿的质量比为1:2-8;混合矿料II铺在高含水矿原料表面,混合矿料II的厚度为10-80mm;和/或
步骤(c)中,固废渣铺在高含水矿原料表面,固废渣的厚度为3-60mm。
8.根据权利要求6所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:步骤(a)中,所述混合矿料I中固废渣与高含水矿的质量比为1:15-50;和/或
步骤(b)中,所述混合矿料II中固废渣与高含水矿的质量比为1:3-6;混合矿料II铺在高含水矿原料表面,混合矿料II的厚度为20-50mm;和/或
步骤(c)中,固废渣铺在高含水矿原料表面,固废渣的厚度为5-40mm。
9.根据权利要求1-5中任一项所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:该工艺还包括:检测高含水矿中的水分含量W0
若高含水矿中的水分含量W0小于Wmax,则将固废渣与高含水矿输送至烧结工序处理;
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为高含水矿的含水率上限,Wmax取值为10%-15%。
10.根据权利要求7或8所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:该工艺还包括:检测高含水矿中的水分含量W0
若高含水矿中的水分含量W0小于Wmax,则将固废渣与高含水矿输送至烧结工序处理;
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为高含水矿的含水率上限,Wmax取值为10%-15%。
11.根据权利要求9所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述高含水矿的预处理采用预处理系统进行;所述预处理系统包括高含水矿储料仓(1)、螺旋下料器(5)、热介质输送管道(L1);所述螺旋下料器(5)设置在高含水矿储料仓(1)的内部;高含水矿储料仓(1)上设有高含水矿进料口(101)、高含水矿出料口(102)、热介质入口(103)和热介质出口(104);热介质输送管道(L1)连接至热介质入口(103)。
12.根据权利要求10所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述高含水矿的预处理采用预处理系统进行;所述预处理系统包括高含水矿储料仓(1)、螺旋下料器(5)、热介质输送管道(L1);所述螺旋下料器(5)设置在高含水矿储料仓(1)的内部;高含水矿储料仓(1)上设有高含水矿进料口(101)、高含水矿出料口(102)、热介质入口(103)和热介质出口(104);热介质输送管道(L1)连接至热介质入口(103)。
13.根据权利要求11或12所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述螺旋下料器(5)为双层螺面结构;螺旋下料器(5)包括2层螺旋下料板(507),分别为上层螺旋下料板(50701)和下层螺旋下料板(50702);上层螺旋下料板(50701)与高含水矿储料仓(1)的内壁之间构成自上而下的粗料通道(501);上层螺旋下料板(50701)、下层螺旋下料板(50702)之间构成自上而下的细料通道(502);上层螺旋下料板(50701)上设有筛孔(503);细料通道(502)位于粗料通道(501)的下方;筛孔(503)连通粗料通道(501)和细料通道(502);高含水矿进料口(101)和热介质出口(104)均位于高含水矿储料仓(1)的上部,高含水矿出料口(102)和热介质入口(103)均位于高含水矿储料仓(1)的下部;其中,高含水矿进料口(101)和热介质出口(104)均与粗料通道(501)的顶端相连通,高含水矿出料口(102)和热介质入口(103)均与粗料通道(501)的底端相连通;热介质输送管道(L1)连接至热介质入口(103);热介质从位于高含水矿储料仓(1)下部的热介质入口(103)进入,然后向上穿过粗料通道(501)后从位于高含水矿储料仓(1)上部的热介质出口(104)排出。
14.根据权利要求11或12所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述螺旋下料器(5)为双层螺面结构;螺旋下料器(5)包括2层螺旋下料板(507),分别为上层螺旋下料板(50701)和下层螺旋下料板(50702);上层螺旋下料板(50701)与高含水矿储料仓(1)的内壁之间构成自上而下的粗料通道(501);上层螺旋下料板(50701)、下层螺旋下料板(50702)之间构成自上而下的细料通道(502);上层螺旋下料板(50701)上设有筛孔(503);细料通道(502)位于粗料通道(501)的下方;筛孔(503)连通粗料通道(501)和细料通道(502);高含水矿进料口(101)与热介质出口(104)均位于高含水矿储料仓(1)的上部;高含水矿出料口(102)和热介质入口(103)均位于高含水矿储料仓(1)的下部;其中,高含水矿进料口(101)与粗料通道(501)的顶端相连通,热介质出口(104)与细料通道(502)的排气口相连通,高含水矿出料口(102)和热介质入口(103)均与粗料通道(501)的底端相连通;热介质输送管道(L1)连接至热介质入口(103);热介质从位于高含水矿储料仓(1)下部的热介质入口(103)进入,然后向上穿过粗料通道(501)和细料通道(502)后从与细料通道(502)相连通的热介质出口(104)排出。
15.根据权利要求13所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述预处理系统还包括补热入口(107),所述补热入口(107)设置在高含水矿储料仓(1)的侧壁上并与粗料通道(501)相连通;和/或
所述预处理系统还包括补热轴管(108);所述补热轴管(108)为底端开口的管状结构,并位于螺旋下料器(5)竖直方向的中轴线上;所述补热轴管(108)的底端开口与热介质入口(103)相连通;所述补热轴管(108)位于粗料通道(501)内的管壁上开设有通孔(109)。
16.根据权利要求14所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述预处理系统还包括补热入口(107),所述补热入口(107)设置在高含水矿储料仓(1)的侧壁上并与粗料通道(501)相连通;和/或
所述预处理系统还包括补热轴管(108);所述补热轴管(108)为底端开口的管状结构,并位于螺旋下料器(5)竖直方向的中轴线上;所述补热轴管(108)的底端开口与热介质入口(103)相连通;所述补热轴管(108)位于粗料通道(501)内的管壁上开设有通孔(109)。
17.根据权利要求11-12、15-16中任一项所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述高含水矿储料仓(1)的顶部设有物料分配室(105),高含水矿储料仓(1)的下部设有物料汇集室(106);螺旋下料器(5)位于物料分配室(105)和物料汇集室(106)之间;高含水矿进料口(101)设置在物料分配室(105)上,高含水矿出料口(102)设置在物料汇集室(106)上;和/或
所述预处理系统包括有多个所述螺旋下料器(5);多个所述螺旋下料器(5)均设置在高含水矿储料仓(1)的内部;所有所述螺旋下料器(5)的下料进料口(504)均与物料分配室(105)相连通;所有所述螺旋下料器(5)的粗料出料口(505)均与物料汇集室(106)相连通;所有所述螺旋下料器(5)的细料出料口(506)均与外界相连通。
18.根据权利要求11-12、15-16中任一项所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述高含水矿的预处理具体为:
A)将待处理的高含水矿输送至的高含水矿储料仓(1),同时向高含水矿储料仓(1)内通入热介质;
B)待处理的高含水矿在高含水矿储料仓(1)内同时进行干燥和筛分处理,得到大颗粒的干燥高含水矿。
19.根据权利要求18所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:在高含水矿储料仓(1)的高含水矿进料口(101)处设有第一水分检测装置(201)、第一物料流量检测装置(301)和第一物料温度检测装置(401);第一水分检测装置(201)检测进入高含水矿储料仓(1)的高含水矿内的水分含量,记为W0,%;第一物料流量检测装置(301)检测单位时间内进入高含水矿储料仓(1)的高含水矿量,记为M0,m3;第一物料温度检测装置(401)检测进入高含水矿储料仓(1)的高含水矿温度,记为T0,℃;根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%;计算单位时间内输送至高含水矿储料仓(1)的热介质的流量V,m3
Figure FDA0003413601450000051
其中:C为高含水矿的比热容,C为热介质的比热容;ρ为高含水矿的堆密度,ρ为热介质的密度;T为热介质输入高含水矿储料仓(1)时的温度;
单位时间内,输送流量不小于V的热介质至高含水矿储料仓(1),热介质在高含水矿储料仓(1)内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
20.根据权利要求18所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:在高含水矿储料仓(1)的高含水矿进料口(101)处设有第一水分检测装置(201),设定输送至高含水矿储料仓(1)的热介质的初始气流速度为S0,m/s;第一水分检测装置(201)检测进入高含水矿储料仓(1)的高含水矿内的水分含量,记为W1,%;根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%;判断W1与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓(1)的热介质的实时气流速度S1,m/s;其具体为:
当W1≤Wmax时,停止向高含水矿储料仓(1)内输送热介质;
当W1≥2Wmax时,S1=[1+k1·(W1-2Wmax)]×S0
当2Wmax>W1>1.5Wmax时,S1=S0
当Wmax<W1≤1.5Wmax时,S1=[1-k2·(1.5Wmax-W1)]×S0
其中,k1、k2为气流调节系数,k1的取值范围为3-5,k2的取值范围为1-3;实时检测W1的大小,调整输送至高含水矿储料仓(1)的热介质的实时气流速度为S1,热介质在高含水矿储料仓(1)内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
21.根据权利要求18所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:在高含水矿储料仓(1)的高含水矿出料口(102)处设有第二水分检测装置(202),设定输送至高含水矿储料仓(1)的热介质的初始气流速度S0,m/s;第二水分检测装置(202)检测高含水矿储料仓(1)排出高含水矿内的水分含量,记为W2,%;根据烧结工序条件需要,设定进入烧结工序前高含水矿的水分含量上限为Wmax,%;判断W2与Wmax的大小,调整输送至高含水矿储料仓(1)的热介质的实时气流速度S2,m/s;其具体为:
当W2≥Wmax时,S2=[1+k3·(W2-Wmax)]×S0
当0.8Wmax<W2<Wmax时,S1=S0
当W2≤0.8Wmax时,S2=[1-k4·(0.8Wmax-W2)]×S0
其中,k3、k4为气流调节系数,k3的取值范围为1-3,k4的取值范围为0.5-2;实时检测W2的大小,调整输送至高含水矿储料仓(1)的热介质的实时气流速度为S2,热介质在高含水矿储料仓(1)内对高含水矿进行干燥处理,使得进入烧结工序前高含水矿的水分含量低于Wmax,%。
22.根据权利要求18所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述热介质为钢铁流程产生的热源;和/或
所述热介质进入高含水矿储料仓(1)的温度大于100℃。
23.根据权利要求18所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述热介质为固废热解工序和/或焚烧工序释放的热源、烧结环冷机热废气、烧结台车热风炉废气、焦炉煤气/烧结台车煤气/转炉煤气燃烧释放的热源;和/或
所述热介质进入高含水矿储料仓(1)的温度大于150℃。
24.根据权利要求18所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:所述热介质为固废热解工序和/或焚烧工序释放的热源、烧结环冷机热废气、烧结台车热风炉废气。
25.根据权利要求22-24中任一项所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:热介质进入高含水矿储料仓(1)的气流速度为0.01~3m/s;和/或
高含水矿在高含水矿储料仓(1)内的停留时间为0.5~24h;和/或
所述大颗粒的高含水矿的粒径大于5mm。
26.根据权利要求22-24中任一项所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:热介质进入高含水矿储料仓(1)的气流速度为0.03~2m/s;和/或
高含水矿在高含水矿储料仓(1)内的停留时间为1~12h;和/或
所述大颗粒的高含水矿的粒径大于6mm。
27.根据权利要求22-24中任一项所述的固废、高含水矿的协同处置工艺,其特征在于:热介质进入高含水矿储料仓(1)的气流速度为0.05~1m/s;和/或
高含水矿在高含水矿储料仓(1)内的停留时间为2~8h;和/或
所述大颗粒的高含水矿的粒径大于8mm。
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