CN115522066A - 市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法和处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法和处理系统。所述方法包括：采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂；将所述富氢碳还原剂与熔剂混合研磨以制备出改性还原剂，所述熔剂选自含钙熔剂和含镁熔剂的任一种或两种；将所述改性还原剂与含锌铁粉尘、粘结剂混合造球，所得含碳球团生球在230～310℃下干燥成含碳球团干球；所述含碳球团干球在转底炉内以1000～1200℃温度进行加热自还原，出炉后在保护性气氛条件下冷却，得到金属化球团；从所述转底炉所出的烟气回收锌。本发明中固废综合利用率高，资源回收效果好，能耗低，二次排放低。
Description
技术领域
本发明属于固废资源综合利用技术领域，涉及一种市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法和处理系统。
背景技术
近年来，随着经济的快速发展，城市规模不断扩大、人口持续增加，导致市政固废的产生总量急剧增加。市政固废的很大一部分为可燃固废，包括农业废弃物、林业废弃物、废塑料等。
目前，市政可燃固废的常见处理方式包括填埋、堆肥、厌氧发酵、焚烧、热解等，这些处理方式虽然能够减少市政可燃固废对环境的污染，但其依旧存在资源化和能源化利用率较低、投资大、运行成本高的问题。
同时，钢铁生产在为经济建设提供大量优质钢铁材料的同时，也伴随产生了大量的粉尘。这些粉尘中含有大量的铁、锌等有用元素，是一种具有较大利用价值的二次资源。但是，如果直接将这些粉尘投入高炉、炼铁等生产中进行资源再利用，粉尘内的锌元素会发生循环富集，影响炼铁工序的正常生产，如何高效资源化利用含锌铁粉尘成为钢铁企业可持续发展面临的主要问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法和处理系统，其在解决市政可燃固废的处理和钢铁厂含锌铁粉尘的处理的同时，还可以在低能耗、低排放的情况下实现市政可燃固废和含锌铁粉尘的资源再利用。
为实现上述发明目的，一实施方式提供了一种市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其包括以下步骤：
采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂；
将所述富氢碳还原剂与熔剂混合研磨以制备出改性还原剂，所述熔剂选自含钙熔剂和含镁熔剂的任一种或两种；
将所述改性还原剂与含锌铁粉尘、粘结剂混合造球，所得含碳球团生球在230～310℃下干燥成含碳球团干球；
所述含碳球团干球在转底炉内以1000～1200℃温度进行加热自还原，出炉后在保护性气氛条件下冷却，得到金属化球团；
从所述转底炉所出的烟气回收锌。
作为一实施方式的进一步改进，在步骤“采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂”中，所述固液分离工序所出的固相经105～230℃烘干后为富氢碳还原剂，所出的液相采用有机溶剂萃取分离处理后得到生物质油；
在步骤“所述含碳球团干球在转底炉内以1000～1200℃温度进行加热自还原，出炉后经冷却得到金属化球团”中，所述转底炉采用所述生物质油作为燃料。
作为一实施方式的进一步改进，在步骤“采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂”中，所述市政可燃固废在240～370℃亚临界水处理之前预先经过破碎、预混和预热；并且，所述固液分离工序所出的液相以及所述预热工序所出的液相均经油水分离处理后得到循环水，该循环水用于与所述市政可燃固废进行所述预混。
作为一实施方式的进一步改进，在步骤“采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂”中，在至少两个高压反应釜中制备240～370℃亚临界水，并采用所制备的亚临界水对市政可燃固废进行处理，每个所述高压反应釜所出的产物进入缓冲罐中汇聚后，再进行冷却；
其中，将所述缓冲罐所出的蒸汽返回至所述预热工序。
作为一实施方式的进一步改进，在步骤“从所述转底炉所出的烟气回收锌”中，所述转底炉所出的烟气经过沉降后，与循环蒸汽进行热交换，以使所述循环蒸汽转化为过热蒸汽，并且从降温后的所述烟气中分离出含锌粉尘；
在步骤“采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂”中，所述的240～370℃亚临界水由所述过热蒸汽制备而成。
作为一实施方式的进一步改进，在步骤“从所述转底炉所出的烟气回收锌”中，经过沉降后的烟气在与循环蒸汽进行热交换之前，先与所述转底炉的助燃空气进行热交换，以使所述助燃空气被预热、所述烟气初步降温。
作为一实施方式的进一步改进，所述含钙熔剂包括石灰石、生石灰、熟石灰中的任一种或两种以上，所述含镁熔剂包括菱镁石、镁橄榄石、白云石、轻烧白云石中的任一种或两种以上。
作为一实施方式的进一步改进，所述熔剂占所述改性还原剂的质量百分数为1％～5％。
作为一实施方式的进一步改进，所述含碳球团生球中，改性还原剂的质量百分比为9.4％～28.5％，含锌铁粉尘的质量百分比为65.8％～90.1％，粘结剂的质量百分比为0.5％～5.7％。
作为一实施方式的进一步改进，所述市政可燃固废包括农业废弃物、林业废弃物、废塑料中的一种或者两种以上，所述含锌铁粉尘包括高炉除尘灰、转炉除尘灰、电炉除尘灰中的一种或者两种以上。
为实现上述发明目的，一实施方式提供了一种市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理系统，其包括：
高压反应釜，其用于制备240～370℃亚临界水，并采用所制备的亚临界水对市政可燃固废进行处理；
冷却罐，其用于接收高压反应釜所出的产物；
固液分离装置，其连接所述冷却罐的出料口；
烘干机，其连接所述固液分离装置的固相出料口；
研磨机，其连接所述烘干机的出料口，并具有熔剂填料口以接收含钙熔剂和含镁熔剂的任一种或两种；
混料装置，其连接所述研磨机的出料口，并具有含锌铁粉尘填料口、粘结剂填料口和混料机；
造球装置，其连接所述混料机的出料口，为对辊压球机或者圆盘造粒机；
干燥机，其连接所述造球装置的出料口；
转底炉，其连接所述干燥机的出料口；
冷却设备，其连接所述转底炉的出料口并具有保护性气氛冷却仓；
布袋除尘器，其从所述转底炉所排出的烟气中回收锌。
作为一实施方式的进一步改进，所述处理系统还包括：
粉尘沉降器、换热器和余热回收锅炉，三者由烟气管道依次串联在转底炉和布袋除尘器之间，所述换热器具有与烟气管道进行热交换的助燃空气管道，该助燃空气管道的排放口连接至所述转底炉的燃料燃烧室，所述余热回收锅炉具有与所述烟气管道进行热交换的循环蒸汽管道，该循环蒸汽管道的入口连接所述高压反应釜的蒸汽出口，该循环蒸汽管道的出口连接所述高压反应釜的过热蒸汽入口；
至少两个所述高压反应釜；
缓冲罐，其串联在每个高压反应釜和所述冷却罐之间；
水处理器，其连接所述固液分离装置的液相出口，并具有生物质油排放口，该生物质油排放口连接至所述转底炉的燃料燃烧室；
预处理装置，其包括固废破碎机、预混罐和预热罐，所述预混罐连接所述固废破碎机的出料口以及所述水处理器的排水口，所述预热罐连接所述预混罐的出料口、连接所述缓冲罐的蒸汽排放口且其出料口连接所述高压反应釜、其冷凝水排水口连接所述水处理器。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：采用对市政可燃固废进行亚临界水处理，可以获得碳和氢含量高、而氧和氯和水溶性矿物元素含量低的还原剂，再通过熔剂(比如含钙熔剂、含镁熔剂的至少一种)进行改性，所得改性还原剂具有质量稳定、反应性优良的特点，使得基于该改性还原剂所得含碳球团干球冶金性能好，具体地具有起始还原温度低、还原速率块、还原膨胀率小、还原后强度好、金属化率高的优点；可以提升市政可燃废弃物综合利用效率，同时也能够资源化利用钢铁厂含锌铁粉尘，可燃固废和钢铁厂含锌铁粉尘协同处理具有显著的经济、社会和生态效益。
附图说明
图1是本发明一实施方式的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法的流程图；
图2是本发明一实施方式的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体的实施方式来对本发明的技术方案做进一步的介绍，但要求保护的范围不仅局限于所作的描述。
参图1所示，本发明一实施方式提供了一种市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其包括以下步骤。
S10，采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂。
本发明中，所述市政可燃固废在亚临界水中进行处理的过程中，会发生发生水解、脱水、脱羧、脱氯、缩聚及芳香化反应，部分矿物元素溶解于亚临界水中而被脱除，制备获得的还原剂中碳和氢的含量大幅增加，氧、氯和水溶性矿物元素含量大幅度减少，可以作为优良的还原剂应参与于金属氧化物的还原反应。
在该步骤S10中，经过亚临界水处理、冷却和固液分离之后，所得固相为湿基富氢碳还原剂，而后在105～230℃条件下经过烘干，湿基富氢碳还原剂变为富氢碳还原剂。
该富氢碳还原剂的C元素含量大于59.8mol/kg、H元素含量大于42.1mol/kg、灰分的质量百分比低于4.8％；并且，其成分主要为单质碳和碳氢有机物，所含C元素的质量百分比不少于80％，而以单质碳形式存在的C元素质量百分比不少于75％、以碳氢有机物形式存在的C元素质量百分比不少于5％。
优选地，所述市政可燃固废包括农业废弃物、林业废弃物、废塑料中的一种或者两种以上。
其中，本发明中，所述市政可燃固废在亚临界水中进行处理的过程中，存在脱水、脱羧等放热反应，所释放的热量能够满足亚临界水处理系统(具体指后续高压反应釜的反应系统，尤其是反应中涉及的水热炭化过程)加热所需的1/3热量，使得本发明的处理方法具有低能耗的优点。
进一步地，所述的240～370℃亚临界水的制备以及采用所制备的亚临界水对市政可燃固废进行处理的过程均在高压反应釜内完成。如此，以亚临界水为介质，并且在密闭高压容器内进行该处理过程，使得废气产生量很少，二次污染物的排放量低。
再优选地，所述市政可燃固废在亚临界水中进行处理的时间约为30min～180min。另外，在采用亚临界水处理之前，所述市政可燃固废优选地预先经过破碎、预混和预热。
其中，所述的预混工序中，破碎后的市政可燃固废和水进行预混，所用水可以来自工厂的废水，也可以如后文所述来自本发明的所述处理方法中的循环水。例如，所述固液分离工序所出的液相经油水分离处理后可以得到所述的循环水，以及/或者，所述预热工序所出的液相(例如冷凝水)也可以经油水分离处理后得到所述的循环水，所述的油水分离处理具体可以是采用有机溶剂萃取的处理。
在一优选实施方式中，可以采用至少两个高压反应釜，对于预热后的市政可燃固废分装至所述的至少两个高压反应釜内同时进行亚临界水处理，这样通过多个高压反应釜同时处理，可以提高市政可燃固废的处理效率。对于该优选实施方式，每个所述高压反应釜所出的产物进入缓冲罐中汇聚后，再进行后续的所述冷却、固液分离、烘干等工序；其中，将所述缓冲罐所出的蒸汽返回至所述预热工序，由此，一方面可以使得多个高压反应釜所出的产物可以进行有效混合和缓冲，更重要的一方面，可以使得所述缓冲罐所出的蒸汽所具有的热量能够被回收利用于所述预热工序，减少能耗，再一方面，缓冲罐所出的蒸汽中的水分也可以在所述预热工序中再次被利用，例如进入预热料中或者变成冷凝水经前述的油水分离处理后得到用作所述的循环水而返回所述预混工序中予以利用。
上述介绍了至少两个高压反应釜的优选实施方式，当然，在本发明中也可以仅采用一个高压反应釜，如此则可以保留缓冲罐或者省略缓冲罐而直接进入冷却工序。
另外，如前所述，所述固液分离工序所出的固相为湿基富氢碳还原剂，再一优选实施方式中，该固液分离工序所出的液相经采用有机溶剂萃取分离处理后得到生物质油，该生物质油作为燃料供应至所述转底炉的燃料燃烧室，并且，液相油水分离处理后得到循环水供应至前述的预混工序中以实现水资源再利用。
S20，将所述富氢碳还原剂与熔剂混合研磨以制备出改性还原剂，所述熔剂选自含钙熔剂和含镁熔剂的任一种或两种。
在该步骤S10中，通过含钙熔剂和/或含镁熔剂对富氢碳还原剂进行混合研磨，一方面可以通过研磨使还原剂的粒径更细、更均匀、比表面积更大，从而利于增大该还原剂在后续步骤中与含锌铁粉尘的接触面积，另一方面通过加入含钙熔剂和含镁熔剂，可以提升该还原剂在后续步骤中的含碳球团干球的温度，由此改善还原剂的还原性能，提高含碳球团干球在后续的加热自还原中的反应效率和反应效果，进而保证资源回收率。
优选地，所述熔剂占所述改性还原剂的质量百分数为1％～5％。
再优选地，所述含钙熔剂包括石灰石、生石灰、熟石灰中的任一种或两种以上，所述含镁熔剂包括菱镁石、镁橄榄石、白云石、轻烧白云石中的任一种或两种以上。
S30，将所述改性还原剂与含锌铁粉尘、粘结剂混合造球，所得含碳球团生球在230～310℃下干燥成含碳球团干球。
在该步骤S30中，所述含锌铁粉尘包括高炉除尘灰、转炉除尘灰、电炉除尘灰中的一种或者两种以上，当然不限于此，也可以选自钢铁厂其它的含锌铁粉尘。所述粘结剂的选择以本领域现有可行方式即可，优选自腐殖酸基粘结剂、羧甲基纤维素钠或者水泥等等。
优选地，所得含碳球团生球在230～310℃温度下的干燥时间约为8min～20min。
再优选地，所述含碳球团生球中，改性还原剂的质量百分比为9.4％～28.5％，含锌铁粉尘的质量百分比为65.8％～90.1％，粘结剂的质量百分比为0.5％～5.7％。也即，改性还原剂、含锌铁粉尘和粘结剂以上述质量百分比进行混合，以此来制备含碳球团生球。
S40，所述含碳球团干球在转底炉内以1000～1200℃温度进行加热自还原，出炉后在保护性气氛条件下冷却，得到金属化球团。
在该步骤S40中，含碳球团干球经过加热自还原，其中所含的锌氧化物和铁氧化物分别被单质碳和碳氢有机物所还原，转化为单质铁和单质锌。如此，单质铁保留在球团中，该球团即所得金属化球团。
本发明一实施方式的处理方法，所得金属化球团的金属化率大于83.5％，锌残留量低于0.11％(也即，锌元素的质量在金属化球团中的占比低于0.11％)。
其中，金属化球团在离开转底炉之后，在保护性气氛下进行冷却，所述保护性气氛优选为氮气和/或惰性气体。
优选地，含碳球团干球在转底炉内以1000～1200℃温度进行加热自还原的时间约为20min～50min，也即高温下进行还原反应的持续时间约为20min～50min。
S50，从所述转底炉所出的烟气回收锌。
由于单质锌的沸点低，在前述步骤S40中的加热自还原工序中，所制备的单质锌以气态形式进入烟气而排放出转底炉，故，在该步骤S50中，从所述转底炉所出的烟气回收锌。
具体地，在一优选实施方式中，所述转底炉所出的高温烟气经过沉降后，先与所述转底炉的助燃空气进行热交换，以使所述助燃空气被预热，该助燃空气供应到所述转底炉的燃料燃烧室。同时，在与所述的助燃空气热交换之后，所述转底炉所出的高温烟气初步降温，而后该烟气再与高压反应釜所排出的循环蒸汽进行热交换，以使得所述循环蒸汽转化为过热蒸汽，该过热蒸汽重新返回高压反应釜以用于制备所述的240～370℃亚临界水。同时，在与所述的循环蒸汽热交换之后，所述转底炉所出的烟气再次降温，至此，原本从转底炉中排出的高温烟气降温成低温烟气，单质锌发生相变而形成粉尘，进而可以从烟气中被回收出来。
本发明一实施方式的处理方法，通过该步骤S50所收集的锌回收率大于85.7％，也即所回收的单质锌的质量相对于步骤S30的含锌铁粉尘中锌元素总重量的百分比大于85.7％。
由此，总得来说，本发明一实施方式的处理方法，采用对市政可燃固废进行亚临界水处理，可以获得碳和氢含量高、而氧和氯和水溶性矿物元素含量低的还原剂，再通过熔剂(比如含钙熔剂、含镁熔剂的至少一种)进行改性，所得改性还原剂具有质量稳定、反应性优良的特点，使得基于该改性还原剂所得含碳球团干球冶金性能好，具体地具有起始还原温度低、还原速率块、还原膨胀率小、还原后强度好、金属化率高的优点；可以提升市政可燃废弃物综合利用效率，同时也能够资源化利用钢铁厂含锌铁粉尘，可燃固废和钢铁厂含锌铁粉尘协同处理具有显著的经济、社会和生态效益。
另外，从前述优选实施方式可以得到，市政可燃固废在亚临界水中处理过程中所释放的热量能够满足亚临界水处理系统(具体指后续高压反应釜的反应系统，尤其是反应中涉及的水热炭化过程)加热所需的1/3热量，转底炉所出的高温烟气的热量被用于预热助燃空气和所述的循环蒸汽，市政可燃固废中的生物质油用作转底炉的燃料，而水资源也经由前述的循环水方式实现循环利用，由此，整体上实现资源的充分回收利用，且具有能耗低、排放少的优势。
参图2，本发明一实施方式还提供了一种处理系统，该处理系统可以用于市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理，也即图1所示的处理方法可以采用该处理系统予以实施。
从整体上看，所述处理系统包括高压反应釜4(或6)、冷却罐11、固液分离装置12、烘干机13、研磨机14、混料装置、造球装置21、干燥机20、转底炉17、冷却设备18和布袋除尘器19。
其中，高压反应釜4(或6)用于制备240～370℃亚临界水，并采用所制备的亚临界水对市政可燃固废A进行处理；冷却罐11用于接收高压反应釜所出的产物，并使得所接收到的产物冷却下来；固液分离装置12连接冷却罐11的出料口，其用于将所述的产物进行固液分离，得到固相的湿基富氢碳还原剂；烘干机13连接固液分离装置12的固相出料口，也即接收所述湿基富氢碳还原剂并将该湿基富氢碳还原剂烘干为富氢碳还原剂J；研磨机14连接烘干机13的出料口以接收富氢碳还原剂J，并且研磨机14具有熔剂填料口以接收熔剂K，该熔剂K如前所述为含钙熔剂和含镁熔剂的任一种或两种，富氢碳还原剂J和熔剂K由研磨机14混合研磨以制备成改性还原剂；所述混料装置连接研磨机14的出料口以接收所述改性还原剂，并具有含锌铁粉尘填料口以添加含锌铁粉尘B、粘结剂填料口以添加粘结剂L和混料机24，在附图中，改性还原剂、含锌铁粉尘B、粘结剂L均预装在料仓15中，再由配料皮带16输送到混料机24进行混合；造球装置21连接混料机24的出料口并用于将混料机24所出的混合料M制备成含碳球团生球N，该造球装置21具体可以为对辊压球机或者圆盘造粒机；干燥机20连接造球装置21的出料口，并用于将接收到的含碳球团生球N在230～310℃下干燥成含碳球团干球O，当然在干燥过程中所排放的烟气依次经由除尘器25、压力泵23后、从烟囱22予以排放；转底炉17连接干燥机20的出料口，其用于提供1000～1200℃的高温反应环境，以使得所接收到的含碳球团干球O被加热自还原而转变为金属化球团T；当然，转底炉17的出料口连接有冷却设备18，该冷却设备18具有保护性气氛冷却仓以使所接收到的高温金属化球团T在保护性气氛(例如氮气或惰性气体)下予以冷却下来；另外，由于单质锌的沸点低，在转底炉17内所制备的单质锌以气态形式进入烟气P而排放出转底炉17，布袋除尘器19则用于从转底炉17所排出的烟气P中回收锌U，滤除锌U之后的净化烟气V直接经由烟囱22予以排放即可。
进一步地，结合前述的处理方法，本实施方式的处理系统还包括粉尘沉降器10、换热器9和余热回收锅炉8，该三者由烟气管道依次串联在转底炉17和布袋除尘器19之间，也即，转底炉17所排出的高温烟气P沿所述烟气管道依次流经粉尘沉降器10、换热器9和余热回收锅炉8之后，再进入布袋除尘器19。
具体地，粉尘沉降器10可以先将高温烟气P中的大颗粒粉尘过滤出来；换热器9具有与所述烟气管道进行热交换的助燃空气管道，该助燃空气管道的排放口连接至转底炉17的燃料燃烧室，也就是说，在换热器9中，助燃空气Q从高温烟气P处吸收热量，之后该预热后的助燃空气Q供应到转底炉17参与燃烧反应；余热回收锅炉8具有与所述烟气管道进行热交换的循环蒸汽管道，该循环蒸汽管道的入口连接高压反应釜4(或6)的蒸汽出口，该循环蒸汽管道的出口连接高压反应釜4(或6)的过热蒸汽入口，也就是说，在余热回收锅炉8处，高压反应釜4(或6)排出的循环蒸汽E从高温烟气P(流出换热器9后)处吸收热量而变为过热蒸汽H，该过热蒸汽H会返回高压反应釜4(或6)以用于制备亚临界水。由此，实现高温烟气P的降温的同时，实现高温烟气P的热量的充分再利用，节能降耗。
进一步地，结合前述的处理方法，本实施方式的处理系统还包括至少两个高压反应釜和缓冲罐5。附图高压反应釜的数目示例为两个，即高压反应釜4和高压反应釜6；缓冲罐5串联在每个高压反应釜和冷却罐11之间，也即高压反应釜4和高压反应釜6各自所出的产物均先进入缓冲罐5进行汇集缓冲，再进入冷却罐11进行冷却。这样通过多个高压反应釜4、6同时处理，可以提高市政可燃固废A的处理效率。
再者，本实施方式的处理系统还包括水处理器7和预处理装置，所述预处理装置包含固废破碎机1、预混罐2和预热罐3。其中，固废破碎机1用于将市政可燃固废A进行破碎；预混罐2连接固废破碎机1的出料口，并用于将破碎后的市政可燃固废A与水进行预混，所用的水一方面来自工厂废水C，另一方面也可以采用来自水处理器7所处理得到的循环水D(也即预混罐2还与水处理器7的排水口相连)；预热罐3连接在预混罐2的出料口和高压反应釜4、6的进料口之间，其用于对预混料进行预热；而且预热罐3还连接缓冲罐5的蒸汽排放口和水处理器7，以用于利用缓冲罐5所排出的低温蒸汽I的余热以及收集低温蒸汽I中的水分，并将所收集的水分以冷凝水F的形式排放至水处理器7内，进而使得这部分水分参与到循环水D中去。
另外，水处理器7还连接固液分离装置12的液相出口，并且该水处理器7具有生物质油排放口，该生物质油排放口连接至转底炉17的燃料燃烧室，由此，在水处理器7中分离得到的生物质油R可以作为燃料供应给转底炉17，以便于为转底炉17提供热能。由上述可见，水处理器7具体可以设置为油水分离装置，包括但不限于有机溶剂萃取型油水分离装置，也即，采用水处理器7可以完成前述方法中的有机溶剂萃取过程、油水分离过程。
综合上述可见，本发明具有市政可燃固废的综合利用率高，钢铁厂含锌铁粉尘的资源回收效果好，能耗低，二次排放低等优势，具有显著的经济、社会和生态效益。
下面提供本发明的4个优选地实施例，来对本发明的技术方案进一步说明。当然，这些实施例仅为本实施方式所含众多变化实施例中的优选实施情况，而非全部。
具体地，按照前文所述的本发明一实施方式的处理方法，并采用图2所示的处理系统，实施例1～4分别对表1中的市政可燃固废和表2中的钢铁厂含锌铁粉尘进行协同处理。
[表1]
[表2]
对上述表1的市政可燃固废和表2的含锌铁粉尘，采用本发明一实施方式的处理方法和处理系统予以协同处理，具体采用的工艺参数如下表3所示。
[表3]
上文所列出的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (12)
1.一种市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂；
将所述富氢碳还原剂与熔剂混合研磨以制备出改性还原剂，所述熔剂选自含钙熔剂和含镁熔剂的任一种或两种；
将所述改性还原剂与含锌铁粉尘、粘结剂混合造球，所得含碳球团生球在230～310℃下干燥成含碳球团干球；
所述含碳球团干球在转底炉内以1000～1200℃温度进行加热自还原，出炉后在保护性气氛条件下冷却，得到金属化球团；
从所述转底炉所出的烟气回收锌。
2.根据权利要求1所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，在步骤“采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂”中，所述固液分离工序所出的固相经105～230℃烘干后为富氢碳还原剂，所出的液相采用有机溶剂萃取分离处理后得到生物质油；
在步骤“所述含碳球团干球在转底炉内以1000～1200℃温度进行加热自还原，出炉后经冷却得到金属化球团”中，所述转底炉采用所述生物质油作为燃料。
3.根据权利要求2所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，在步骤“采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂”中，所述市政可燃固废在240～370℃亚临界水处理之前预先经过破碎、预混和预热；并且，所述固液分离工序所出的液相以及所述预热工序所出的液相均经油水分离处理后得到循环水，该循环水用于与所述市政可燃固废进行所述预混。
4.根据权利要求3所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，在步骤“采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂”中，在至少两个高压反应釜中制备240～370℃亚临界水，并采用所制备的亚临界水对市政可燃固废进行处理，每个所述高压反应釜所出的产物进入缓冲罐中汇聚后，再进行冷却；
其中，将所述缓冲罐所出的蒸汽返回至所述预热工序。
5.根据权利要求1所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，在步骤“从所述转底炉所出的烟气回收锌”中，所述转底炉所出的烟气经过沉降后，与循环蒸汽进行热交换，以使所述循环蒸汽转化为过热蒸汽，并且从降温后的所述烟气中分离出含锌粉尘；
在步骤“采用240～370℃亚临界水对市政可燃固废进行处理，所得产物依次经过冷却、固液分离和烘干后，得到富氢碳还原剂”中，所述的240～370℃亚临界水由所述过热蒸汽制备而成。
6.根据权利要求5所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，在步骤“从所述转底炉所出的烟气回收锌”中，经过沉降后的烟气在与循环蒸汽进行热交换之前，先与所述转底炉的助燃空气进行热交换，以使所述助燃空气被预热、所述烟气初步降温。
7.根据权利要求1所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，所述含钙熔剂包括石灰石、生石灰、熟石灰中的任一种或两种以上，所述含镁熔剂包括菱镁石、镁橄榄石、白云石、轻烧白云石中的任一种或两种以上。
8.根据权利要求1所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，所述熔剂占所述改性还原剂的质量百分数为1％～5％。
9.根据权利要求1所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，所述含碳球团生球中，改性还原剂的质量百分比为9.4％～28.5％，含锌铁粉尘的质量百分比为65.8％～90.1％，粘结剂的质量百分比为0.5％～5.7％。
10.根据权利要求1所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理方法，其特征在于，所述市政可燃固废包括农业废弃物、林业废弃物、废塑料中的一种或者两种以上，所述含锌铁粉尘包括高炉除尘灰、转炉除尘灰、电炉除尘灰中的一种或者两种以上。
11.一种市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理系统，其特征在于，包括：
高压反应釜，其用于制备240～370℃亚临界水，并采用所制备的亚临界水对市政可燃固废进行处理；
冷却罐，其用于接收高压反应釜所出的产物；
固液分离装置，其连接所述冷却罐的出料口；
烘干机，其连接所述固液分离装置的固相出料口；
研磨机，其连接所述烘干机的出料口，并具有熔剂填料口以接收含钙熔剂和含镁熔剂的任一种或两种；
混料装置，其连接所述研磨机的出料口，并具有含锌铁粉尘填料口、粘结剂填料口和混料机；
造球装置，其连接所述混料机的出料口，为对辊压球机或者圆盘造粒机；
干燥机，其连接所述造球装置的出料口；
转底炉，其连接所述干燥机的出料口；
冷却设备，其连接所述转底炉的出料口并具有保护性气氛冷却仓；
布袋除尘器，其从所述转底炉所排出的烟气中回收锌。
12.根据权利要求11所述的市政可燃固废和含锌铁粉尘的协同处理系统，其特征在于，包括：
粉尘沉降器、换热器和余热回收锅炉，三者由烟气管道依次串联在转底炉和布袋除尘器之间，所述换热器具有与烟气管道进行热交换的助燃空气管道，该助燃空气管道的排放口连接至所述转底炉的燃料燃烧室，所述余热回收锅炉具有与所述烟气管道进行热交换的循环蒸汽管道，该循环蒸汽管道的入口连接所述高压反应釜的蒸汽出口，该循环蒸汽管道的出口连接所述高压反应釜的过热蒸汽入口；
至少两个所述高压反应釜；
缓冲罐，其串联在每个高压反应釜和所述冷却罐之间；
水处理器，其连接所述固液分离装置的液相出口，并具有生物质油排放口，该生物质油排放口连接至所述转底炉的燃料燃烧室；
预处理装置，其包括固废破碎机、预混罐和预热罐，所述预混罐连接所述固废破碎机的出料口以及所述水处理器的排水口，所述预热罐连接所述预混罐的出料口、连接所述缓冲罐的蒸汽排放口且其出料口连接所述高压反应釜、其冷凝水排水口连接所述水处理器。
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| Title |
|---|
| 宁晓钧等: "《废塑料水热炭高炉喷吹基础性能分析》", 《钢铁》, vol. 55, no. 8, pages 123 - 129 * |
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