CN114951249A - 一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，具体包括如下步骤：取土渗液、粉碎筛分、加料制粒、回转窑和熔融还原炉协同处理。本发明可以将土壤中的污染物高效去除，与传统处理方法处理时间更短，效率更高，且回转窑处理过程中扬尘生产率低下，防止二次污染，本发明中将含锌、铬等重金属污染土壤与焚烧飞灰、煤粉、粘结剂和适量的水进行配比制粒，在粘土的熔化阶段起到助熔作用，使熔体粘度变化对温度的敏感性降低，起到降低烧成温度、节能降耗，提高成品率，不仅实现了土壤的有效处理，而且达到了保护环境的目的。
Description
技术领域
本发明涉及土壤处理技术领域，具体为一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法。
背景技术
土壤是人类赖以生存的主要自然资源之一，也是人类生态环境的重要组成部分；随着环境中无机污染物和有机污染物排放量的增加，土壤污染的形势也越来越严峻；土壤污染不但影响农产品产量与质量，而且涉及大气和水环境质量，可通过食物链危害动物和人类的生命和健康，有些土壤还含有锌、铬等重金属污染物。受污染的土壤难以恢复，对农产品和人体健康带来极大危害。
目前含锌、铬等重金属污染土壤通过回转窑进行高温处理，回转窑是用于土壤治理的设备之一，通过在回转窑滚动带动内部物料运动，再利用内部燃料进行燃烧，回转窑(旋窑)是一个有一定斜度的圆筒状物，借助窑的转动来促进料在回转窑(旋窑)内搅拌，使料互相混合、接触进行反应。窑头喷煤燃烧产生大量的热，热量以火焰的辐射、热气的对流、窑砖(窑皮)传导等方式传给物料。物料依靠窑筒体的斜度及窑的转动在窑内向前运动。回转窑(旋窑)一方面是燃烧设备，煤粉在其中燃烧产生热量；同时也是传热设备，原料吸收气体的热量进行煅烧，但是现如今的含锌、铬等重金属污染土壤通过回转窑处理污染物去除率低下，处理时间长且容易扬尘，造成二次污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，具体包括如下步骤：
S1：将含锌、铬等重金属污染土壤通过翻斗运输车运输至污染土壤存储库中堆放，将污染土壤中的渗液沥出；
S2：将沥出渗液的含锌、铬等重金属污染土壤通过土壤破碎机进行粉碎，并通过土壤筛分机进行筛分，土壤筛分机的筛网目数为30-40目；
S3：将筛分后的含锌、铬等重金属污染土壤运输至搅拌机中，并加入土壤总量2-5％的焚烧飞灰、5-10％的煤粉、3-10％的粘结剂和适量的水，进行搅拌配料，混匀后细化；
S4：自然陈化至含水率为30-40％后，造粒得到土壤粒生料，将土壤粒生料加入干燥箱内干燥至含水量至20-25％；
S5：将风干后的土壤粒生料加入回转窑内，在回转窑的窑尾安装喷淋净化器，同时从窑头通入750-800℃的高温煤气，使团块或球团在窑内预热、升温和进行锌、铬氧化物的预还原，得到预热土壤粒；
S6：从回转窑排出的预热土壤粒连续加入到熔融还原炉内，同时加入燃料，并使燃料分布在熔融还原炉的料面半径范围内；
S7：从熔融还原炉的风口鼓入1300-1400℃的含氧浓度40-45％的热风，并经风口用喷枪喷入250-300kg/t铁的煤粉，在熔融还原炉内经过进一步间接还原、软化熔融和在燃料床内最终还原，并经过成渣、分离过程，变为炉渣。
作为优选，步骤S1中的污染土壤堆放的时间为20-30h。
作为优选，步骤S3中的粘结剂采用膨润土或水玻璃。
作为优选，步骤S3中搅拌机为辊筒搅拌机。
作为优选，步骤S4中造粒机造出的土壤粒生料粒径为10-25mm。
作为优选，步骤S4中干燥箱内的温度为200-300℃。
作为优选，步骤S5中的高温煤气通过熔融还原炉的煤气出口排出的粗煤气，所述粗煤气先进入热旋风除尘器进行一次除尘，除尘后的热煤气与一氧化碳混合后通入回转窑内；热旋风除尘器沉降下来的高含碳粉尘通过喷吹设备从熔融还原炉的风口喷入炉内，进行燃烧放热，循环利用。
作为优选，所述热旋风除尘器用于除去95％以上的5um以上的颗粒物。
作为优选，步骤S5中喷淋净化器所用喷淋液为浓度为0.1-0.15mol/L的乙二胺四乙酸二钠、浓度为0.1-0.15mol/L的柠檬酸以及浓度为0.15-0.25mol/L的氯化钠的复配溶液。
作为优选，步骤S6中燃料具体为块焦、焦丁或焦炭沫
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法可以将土壤中的污染物高效去除，与传统处理方法处理时间更短，效率更高，且回转窑处理过程中扬尘生产率低下，防止二次污染，本发明中将含锌、铬等重金属污染土壤与焚烧飞灰、煤粉、粘结剂和适量的水进行配比制粒，在粘土的熔化阶段起到助熔作用，使熔体粘度变化对温度的敏感性降低，起到降低烧成温度、节能降耗，提高成品率，不仅实现了土壤的有效处理，而且达到了保护环境的目的。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供以下技术方案：
实施例1
一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，具体包括如下步骤：
S1：将含锌、铬等重金属污染土壤通过翻斗运输车运输至污染土壤存储库中堆放，将污染土壤中的渗液沥出；
S2：将沥出渗液的含锌、铬等重金属污染土壤通过土壤破碎机进行粉碎，并通过土壤筛分机进行筛分，土壤筛分机的筛网目数为35目；
S3：将筛分后的含锌、铬等重金属污染土壤运输至搅拌机中，并加入土壤总量3％的焚烧飞灰、8％的煤粉、6％的粘结剂和适量的水，进行搅拌配料，混匀后细化；
S4：自然陈化至含水率为35％后，造粒得到土壤粒生料，将土壤粒生料加入干燥箱内干燥至含水量至22％；
S5：将风干后的土壤粒生料加入回转窑内，在回转窑的窑尾安装喷淋净化器，同时从窑头通入760℃的高温煤气，使团块或球团在窑内预热、升温和进行锌、铬氧化物的预还原，得到预热土壤粒；
S6：从回转窑排出的预热土壤粒连续加入到熔融还原炉内，同时加入燃料，并使燃料分布在熔融还原炉的料面半径范围内；
S7：从熔融还原炉的风口鼓入1350℃的含氧浓度43％的热风，并经风口用喷枪喷入280kg/t铁的煤粉，在熔融还原炉内经过进一步间接还原、软化熔融和在燃料床内最终还原，并经过成渣、分离过程，变为炉渣。
进一步的，步骤S1中的污染土壤堆放的时间为25h，步骤S3中的粘结剂采用膨润土，步骤S3中搅拌机为辊筒搅拌机。
具体的，步骤S4中造粒机造出的土壤粒生料粒径为15mm，步骤S4中干燥箱内的温度为250℃。
值得说明的是，步骤S5中的高温煤气通过熔融还原炉的煤气出口排出的粗煤气，粗煤气先进入热旋风除尘器进行一次除尘，除尘后的热煤气与一氧化碳混合后通入回转窑内；热旋风除尘器沉降下来的高含碳粉尘通过喷吹设备从熔融还原炉的风口喷入炉内，进行燃烧放热，循环利用，热旋风除尘器用于除去95％以上的5um以上的颗粒物，利用了系统煤气的热能和还原剂作用，也降低了熔融炉的固体燃料消耗，熔融还原炉采用高浓度的含氧热风鼓风，同时大量喷吹煤粉，大幅度减少了焦炭的用量，节省成本。
此外，步骤S5中喷淋净化器所用喷淋液为浓度为0.12mol/L的乙二胺四乙酸二钠、浓度为0.12mol/L的柠檬酸以及浓度为0.20mol/L的氯化钠的复配溶液，步骤S6中燃料具体为块焦、焦丁或焦炭沫。
实施例2
一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，具体包括如下步骤：
S1：将含锌、铬等重金属污染土壤通过翻斗运输车运输至污染土壤存储库中堆放，将污染土壤中的渗液沥出；
S2：将沥出渗液的含锌、铬等重金属污染土壤通过土壤破碎机进行粉碎，并通过土壤筛分机进行筛分，土壤筛分机的筛网目数为30目；
S3：将筛分后的含锌、铬等重金属污染土壤运输至搅拌机中，并加入土壤总量2％的焚烧飞灰、5％的煤粉、3％的粘结剂和适量的水，进行搅拌配料，混匀后细化；
S4：自然陈化至含水率为30％后，造粒得到土壤粒生料，将土壤粒生料加入干燥箱内干燥至含水量至20％；
S5：将风干后的土壤粒生料加入回转窑内，在回转窑的窑尾安装喷淋净化器，同时从窑头通入750℃的高温煤气，使团块或球团在窑内预热、升温和进行锌、铬氧化物的预还原，得到预热土壤粒；
S6：从回转窑排出的预热土壤粒连续加入到熔融还原炉内，同时加入燃料，并使燃料分布在熔融还原炉的料面半径范围内；
S7：从熔融还原炉的风口鼓入1300℃的含氧浓度40％的热风，并经风口用喷枪喷入250kg/t铁的煤粉，在熔融还原炉内经过进一步间接还原、软化熔融和在燃料床内最终还原，并经过成渣、分离过程，变为炉渣。
进一步的，步骤S1中的污染土壤堆放的时间为20h，步骤S3中的粘结剂采用水玻璃，步骤S3中搅拌机为辊筒搅拌机。
具体的，步骤S4中造粒机造出的土壤粒生料粒径为10mm，步骤S4中干燥箱内的温度为200℃。
值得说明的是，步骤S5中的高温煤气通过熔融还原炉的煤气出口排出的粗煤气，粗煤气先进入热旋风除尘器进行一次除尘，除尘后的热煤气与一氧化碳混合后通入回转窑内；热旋风除尘器沉降下来的高含碳粉尘通过喷吹设备从熔融还原炉的风口喷入炉内，进行燃烧放热，循环利用，热旋风除尘器用于除去95％以上的5um以上的颗粒物，利用了系统煤气的热能和还原剂作用，也降低了熔融炉的固体燃料消耗，熔融还原炉采用高浓度的含氧热风鼓风，同时大量喷吹煤粉，大幅度减少了焦炭的用量，节省成本。
此外，步骤S5中喷淋净化器所用喷淋液为浓度为0.1mol/L的乙二胺四乙酸二钠、浓度为0.1mol/L的柠檬酸以及浓度为0.15mol/L的氯化钠的复配溶液，步骤S6中燃料具体为块焦、焦丁或焦炭沫。
实施例3
一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，具体包括如下步骤：
S1：将含锌、铬等重金属污染土壤通过翻斗运输车运输至污染土壤存储库中堆放，将污染土壤中的渗液沥出；
S2：将沥出渗液的含锌、铬等重金属污染土壤通过土壤破碎机进行粉碎，并通过土壤筛分机进行筛分，土壤筛分机的筛网目数为40目；
S3：将筛分后的含锌、铬等重金属污染土壤运输至搅拌机中，并加入土壤总量5％的焚烧飞灰、10％的煤粉、10％的粘结剂和适量的水，进行搅拌配料，混匀后细化；
S4：自然陈化至含水率为40％后，造粒得到土壤粒生料，将土壤粒生料加入干燥箱内干燥至含水量至25％；
S5：将风干后的土壤粒生料加入回转窑内，在回转窑的窑尾安装喷淋净化器，同时从窑头通入800℃的高温煤气，使团块或球团在窑内预热、升温和进行锌、铬氧化物的预还原，得到预热土壤粒；
S6：从回转窑排出的预热土壤粒连续加入到熔融还原炉内，同时加入燃料，并使燃料分布在熔融还原炉的料面半径范围内；
S7：从熔融还原炉的风口鼓入1400℃的含氧浓度45％的热风，并经风口用喷枪喷入300kg/t铁的煤粉，在熔融还原炉内经过进一步间接还原、软化熔融和在燃料床内最终还原，并经过成渣、分离过程，变为炉渣。
进一步的，步骤S1中的污染土壤堆放的时间为30h，步骤S3中的粘结剂采用膨润土或水玻璃，步骤S3中搅拌机为辊筒搅拌机。
具体的，步骤S4中造粒机造出的土壤粒生料粒径为25mm，步骤S4中干燥箱内的温度为300℃。
值得说明的是，步骤S5中的高温煤气通过熔融还原炉的煤气出口排出的粗煤气，粗煤气先进入热旋风除尘器进行一次除尘，除尘后的热煤气与一氧化碳混合后通入回转窑内；热旋风除尘器沉降下来的高含碳粉尘通过喷吹设备从熔融还原炉的风口喷入炉内，进行燃烧放热，循环利用，热旋风除尘器用于除去95％以上的5um以上的颗粒物，利用了系统煤气的热能和还原剂作用，也降低了熔融炉的固体燃料消耗，熔融还原炉采用高浓度的含氧热风鼓风，同时大量喷吹煤粉，大幅度减少了焦炭的用量，节省成本。
此外，步骤S5中喷淋净化器所用喷淋液为浓度为0.15mol/L的乙二胺四乙酸二钠、浓度为0.15mol/L的柠檬酸以及浓度为0.25mol/L的氯化钠的复配溶液，步骤S6中燃料具体为块焦、焦丁或焦炭沫。
将本发明三个实施例回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法与传统锌、铬等重金属污染土壤处理方法在污染物去除率、处理时间缩减率以及扬尘生成率，具体如下表所示：
| 污染物去除率/％ | 处理时间缩减率/％ | 扬尘生成率/％ | |
| 实施例1 | 98.36 | 42.36 | 3.56 |
| 实施例2 | 98.79 | 45.29 | 4.09 |
| 实施例3 | 98.63 | 48.26 | 3.75 |
| 传统的 | 80-85 | 无 | 30-40 |
本发明的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法可以将土壤中的污染物高效去除，与传统处理方法处理时间更短，效率更高，且喷淋净化器可使回转窑处理过程中扬尘生产率低下，防止二次污染，本发明中将含锌、铬等重金属污染土壤与焚烧飞灰、煤粉、粘结剂和适量的水进行配比制粒，在粘土的熔化阶段起到助熔作用，使熔体粘度变化对温度的敏感性降低，起到降低烧成温度、节能降耗，提高成品率，不仅实现了土壤的有效处理，而且达到了保护环境的目的。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的仅为本发明的优选例，并不用来限制本发明，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：具体包括如下步骤：
S1：将含锌、铬等重金属污染土壤通过翻斗运输车运输至污染土壤存储库中堆放，将污染土壤中的渗液沥出；
S2：将沥出渗液的含锌、铬等重金属污染土壤通过土壤破碎机进行粉碎，并通过土壤筛分机进行筛分，土壤筛分机的筛网目数为30-40目；
S3：将筛分后的含锌、铬等重金属污染土壤运输至搅拌机中，并加入土壤总量2-5％的焚烧飞灰、5-10％的煤粉、3-10％的粘结剂和适量的水，进行搅拌配料，混匀后细化；
S4：自然陈化至含水率为30-40％后，造粒得到土壤粒生料，将土壤粒生料加入干燥箱内干燥至含水量至20-25％；
S5：将风干后的土壤粒生料加入回转窑内，在回转窑的窑尾安装喷淋净化器，同时从窑头通入750-800℃的高温煤气，使团块或球团在窑内预热、升温和进行锌、铬氧化物的预还原，得到预热土壤粒；
S6：从回转窑排出的预热土壤粒连续加入到熔融还原炉内，同时加入燃料，并使燃料分布在熔融还原炉的料面半径范围内；
S7：从熔融还原炉的风口鼓入1300-1400℃的含氧浓度40-45％的热风，并经风口用喷枪喷入250-300kg/t铁的煤粉，在熔融还原炉内经过进一步间接还原、软化熔融和在燃料床内最终还原，并经过成渣、分离过程，变为炉渣。
2.根据权利要求1所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：步骤S1中的污染土壤堆放的时间为20-30h。
3.根据权利要求1所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：步骤S3中的粘结剂采用膨润土或水玻璃。
4.根据权利要求1所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：步骤S3中搅拌机为辊筒搅拌机。
5.根据权利要求1所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：步骤S4中造粒机造出的土壤粒生料粒径为10-25mm。
6.根据权利要求1所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：步骤S4中干燥箱内的温度为200-300℃。
7.根据权利要求1所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：步骤S5中的高温煤气通过熔融还原炉的煤气出口排出的粗煤气，所述粗煤气先进入热旋风除尘器进行一次除尘，除尘后的热煤气与一氧化碳混合后通入回转窑内；热旋风除尘器沉降下来的高含碳粉尘通过喷吹设备从熔融还原炉的风口喷入炉内，进行燃烧放热，循环利用。
8.根据权利要求7所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：所述热旋风除尘器用于除去95％以上的5um以上的颗粒物。
9.根据权利要求1所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：步骤S5中喷淋净化器所用喷淋液为浓度为0.1-0.15mol/L的乙二胺四乙酸二钠、浓度为0.1-0.15mol/L的柠檬酸以及浓度为0.15-0.25mol/L的氯化钠的复配溶液。
10.根据权利要求1所述的回转窑协同处理含锌、铬等重金属污染土壤方法，其特征在于：步骤S6中燃料具体为块焦、焦丁或焦炭沫。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115805231A (zh) * | 2022-12-05 | 2023-03-17 | 中国石油大学(北京) | 一种修复石油污染土壤的系统和方法 |
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| CN112442589A (zh) * | 2019-08-29 | 2021-03-05 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种垃圾焚烧飞灰与钢铁厂含锌尘泥协同处理的方法及系统 |
-
2022
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