CN116426757A - 含有价金属的无机固体废物的综合利用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，包括如下步骤：S1、原料储存；S2、烘干：将无机固体废物和有机废料通过机械抓斗抓送至料斗内，通过封闭输送的输送机送至烘干窑的进料仓内直接混合进料，混合料在烘干窑内烘干温度为100～200℃；S3、熔炼：烘干后的混合料密闭输送至富氧侧吹炉内进行熔炼；S4、产物处理：富氧侧吹炉抽风外排的烟气在二燃室进行二次燃烧，燃烧后的烟气在高温下进行SNCR脱硝，将脱硝后烟气进行急冷，使温度迅速降至250℃以下，急冷后进行表冷，将烟气降至130℃以下，表冷后的烟气经活性炭喷射、布袋除尘和脱硫处理后排放。本发明无机固体废物利用率高，显著减少二次污染，且利于降低能耗。
Description
技术领域
本发明涉及固体废物处理技术领域，尤其涉及一种含有价金属的无机固体废物的综合利用方法。
背景技术
随着工业的持续发展，环境恶化、资源紧缺的压力不断加大，工业固体废物数量日益增加。工业固体废物数量庞大，种类繁多，成分复杂，处理相当困难。如今只是有限的几种工业固体废物可以得到利用，多数工业固体废物仍以消极堆存为主，消极堆存不仅占用大量土地，造成人力物力的浪费，而且许多工业废物通过淋溶污染土壤和水体，此外粉状的工业废物会随风飞扬，污染大气，部分工业废物还散发臭气和毒气。
含铜和镍等有价金属的无机固体废物，主要来自于电镀工业、金属表面处理和印刷电路板生产等金属加工业，其作为主要危险属性为毒性的危险废物，消极堆存或者填埋也容易污染土壤和水体，且铜、镍等有色金属属于重要的金属资源，含铜镍无机固体废物的金属品位往往较普通天然矿物要高，因此消极堆存或者填埋也会带来巨大的资源浪费。
目前行业内主要采用富氧侧吹炉对含铜、镍无机固体废物进行熔炼。此种利用工艺在实际应用时存在以下缺点：一、物料进炉有个温度逐步上升的过程，掺入的有机废料容易分解挥发出二噁英等毒性气体，燃烧过程中还会产生硫硝类气体污染物，二次污染危害较明显；二、物料进炉粒度要求比较高，而现阶段又多对固废进行破碎后才进炉，因此在熔炼之前物料中总会形成较多粉尘进入收尘系统，致使无机固体废物利用率低，烟尘率上升。为此需对现有含铜镍等有价金属的无机固体废物的利用工艺进行进一步改进，以改善上述现状。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种无机固体废物利用率高，显著减少二次污染，且利于降低能耗的含有价金属的无机固体废物的综合利用方法。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，包括如下步骤：
S1、原料储存：将无机固体废物和有机废料分别储存；
S2、烘干：将无机固体废物和有机废料通过机械抓斗抓送至料斗内，然后料斗的出料口处通过封闭输送的输送机送至烘干窑的进料仓内直接混合进料，无机固体废物和有机废料的混料重量比为1：0.4～0.5；所述烘干窑采用连续进料出料，混合料在所述烘干窑内烘干10分钟，烘干温度为100～200℃；
S3、熔炼：烘干后的混合料密闭输送至富氧侧吹炉内进行熔炼；所述富氧侧吹炉采用立式炉，所述富氧侧吹炉底部熔池中的混溶体通过重力作用流入保温前床内，保温时间70～100分钟，所述保温前床上部的熔渣从上部的排渣口间断排出，保温后所述保温前床底部处的含铜合金和冰铜间断抽出；所述富氧侧吹炉内的烟气通过炉顶的烟道抽风外排；
S4、产物处理：排出的所述熔渣通过水淬造粒设备进行水淬造粒，形成熔渣粒产品；抽出的冰铜通过水淬造粒设备进行水淬造粒，得到冰铜粒产品；抽出的含铜合金直接流入模具进行成型，出模后得到镍铜合金锭产品；富氧侧吹炉抽风外排的烟气在二燃室进行二次燃烧，燃烧停留时间大于2S，燃烧后的烟气在高温下进行SNCR脱硝，脱硝后烟气温度高于550℃，将脱硝后烟气进行急冷，使温度迅速降至250℃以下，急冷后进行表冷，将烟气降至130℃以下，表冷后的烟气经活性炭喷射、布袋除尘和脱硫处理后排放。
作为优选的技术方案，所述有机废料包括废塑料。
作为优选的技术方案，所述烘干窑内采用粉煤燃烧器插入燃烧。
作为优选的技术方案，所述烘干窑为卧式滚筒烘干窑，所述烘干窑的出料端处通过管道连接布袋除尘器进行收尘处理，所述烘干窑内保持微负压。
作为优选的技术方案，所述料斗处设有集气罩，所述集气罩管路连接布袋除尘器设置。
作为优选的技术方案，S3中所述烘干窑输出的混合料通过封闭输送的输送机送至所述富氧侧吹炉内，所述烘干窑的输出端外设有集气罩，所述集气罩管路连接布袋除尘器设置。
作为优选的技术方案，S4中在表冷处进行余热利用，获取的余热送至所述烘干窑进行使用。
作为优选的技术方案，所述水淬造粒设备中保持负压条件，进入的熔渣或者冰铜在高压水冲击下，形成颗粒与水的混悬料，混悬料从所述水淬造粒设备的排料口排出；对混悬料进行固液分离，分离出的固体即为所述熔渣粒产品或者冰铜粒产品，分离出的水流重新作为高压水使用，溢出的蒸汽冷凝后补回高压水循环。
由于采用了上述技术方案，本发明产生如下技术效果：(1)本发明将无机固体废物与有机废料一起烘干，烘干采用100～200℃温度，不涉及可能产生二噁英的温度区间(360～820℃)，也达不到无机固体废物的反应温度，因此烘干过程没有二噁英产生，无明显硫硝类气体污染物生成，二次污染减少；(2)烘干工序利用有机废料的低熔点特性，使得有机废料发生软化，无机固体废物的颗粒易形成表面包覆有机废料的状态，由此可减少进入熔炉过程的粉尘逸散，无机固体废物容易全部进入富氧侧吹炉进行熔炼，无机固体废物利用率高；(3)经烘干的混合料水分大幅减少，并具备了较高的初始温度，在进入富氧侧吹炉后，容易迅速升温至反应的温度，快速避开二噁英产生的温度区间，进一步减少二噁英产生，减少二次污染，并利于降低能耗；(4)富氧侧吹炉外排烟气，先经二燃室进行二次燃烧，使烟气中可能携带的大分子有机物、二噁英等充分分解，并在脱销后通过急冷，避开二噁英的再生温度区间250～550℃，最终排放烟气中午二噁英存在，二次污染减少。
具体实施方式
下面结合实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，包括如下步骤。
S1、原料储存：将无机固体废物和有机废料分别储存。其中，无机固体废物为含铜、镍等有价金属的无机固体废物，其主要来自于电镀工业、金属表面处理和印刷电路板生产等金属加工业，这是本领域技术人员所熟知的，在此不再赘述。所述有机废料为含有机成分的固态废弃物，其可来自工业产生，也可来自市政等产生，当此类废弃物体积较大时，在储存前先进行破碎处理。优选地，所述有机废料包括废塑料，以作为可燃物在熔炼过程中提供燃烧能量。
S2、烘干：将无机固体废物和有机废料通过机械抓斗抓送至料斗内，然后料斗的出料口处通过封闭输送的输送机送至烘干窑的进料仓内直接混合进料，无机固体废物和有机废料的混料重量比为1：0.4～0.5。所述烘干窑采用连续进料出料，混合料在所述烘干窑内烘干10分钟，烘干温度为100～200℃。通过烘干，物料含水率明显下降，可降低过量水分对后续熔炼的温度影响。
其中，烘干窑内热量主要由粉煤燃烧提供，优选地，所述烘干窑内采用粉煤燃烧器插入燃烧，以减少粉煤燃烧室的使用，减少设备结构复杂度。常规地，物料中无机固体废物主要以金属氧化物或者硫酸盐等形式存在，此类化合物反应温度普遍高于烘干温度200℃，因此无机固体废物不发生明显化学反应。而烘干最高温度200℃也不涉及可能产生二噁英的温度区间(360～820℃)，烘干过程没有二噁英产生，烘干窑内仅存在粉煤燃烧所产生的颗粒物、SO2、NOx等。
优选地，所述烘干窑为卧式滚筒烘干窑，所述烘干窑的出料端处通过管道连接布袋除尘器进行收尘处理，所述烘干窑内保持微负压，以确保烟尘、SO2、NOx等不外排，减少二次污染。优选地，所述料斗处设有集气罩，所述集气罩管路连接布袋除尘器设置，以此也减少原料混料前的粉尘逸散，减少二次污染，此集气罩可与所述烘干窑出料端处的管道共用同一个布袋除尘器进行收尘。
S3、熔炼：烘干后的混合料密闭输送至富氧侧吹炉内进行熔炼，此处所述烘干窑输出的混合料通过封闭输送的输送机送至所述富氧侧吹炉内。优选地，所述烘干窑的输出端外设有集气罩，所述集气罩管路连接布袋除尘器设置。在物料暴露的位置，增设所述集气罩，同样为减少粉尘逸散，减少二次污染；当然此处集气罩，也可与S2中料斗处的集气罩、烘干窑出料端处的管道，共用一个布袋除尘器。
所述富氧侧吹炉采用立式炉，立式炉容易自然形成混溶体和烟气分流。所述富氧侧吹炉底部熔池中的混溶体通过重力作用流入保温前床内，保温时间70～100分钟，以利于熔液进行充分沉降分离。所述保温前床上部的熔渣从上部的排渣口间断排出，保温后所述保温前床底部处的含铜合金和冰铜间断抽出；所述富氧侧吹炉内的烟气通过炉顶的烟道抽风外排。
烘干过程中利用有机废料加热软化，使得无机固体废物的颗粒容易形成表面包覆有有机废料的状态，混合料进入熔炉过程中粉尘逸散减少，且因混合料水分大幅减少，并具备了较高的初始温度，在进入富氧侧吹炉后，容易迅速升温至反应的温度。其中，有机废料作为可燃物进行燃烧供热，且燃烧产物中的CO可对金属氧化物、以及硫酸盐热分解出的金属氧化物产生还原反应，最终部分铜、镍元素等以单质金属产出形成含铜合金，部分铜、铁等以硫化物产出形成冰铜，含铜合金和冰铜在所述保温前床内进行物理沉降，并因相互不溶分别存在于保温前床底部的不同位置；而剩余微量未很好混熔的单质金属、以及未分解的金属化合物，以熔渣形式存在于保温前床的熔液表面。
S4、产物处理：排出的所述熔渣通过水淬造粒设备进行水淬造粒，形成熔渣粒产品；抽出的冰铜通过水淬造粒设备进行水淬造粒，得到冰铜粒产品；抽出的含铜合金直接流入模具进行成型，出模后得到镍铜合金锭产品。由此，熔炼产生的不同物质可分别形成产品进行外售。
其中，本实施例所述水淬造粒设备中保持负压条件，以负压使得进入的冰铜或者熔渣保持良好的熔融状态或者半熔融状态，由此进入的熔渣或者冰铜在高压水冲击下，更容易形成颗粒与水的混悬料，粒化效果更好。混悬料从所述水淬造粒设备的排料口排出，对混悬料进行固液分离，分离出的固体即为所述熔渣粒产品或者冰铜粒产品，分离出的水流重新作为高压水使用，溢出的蒸汽冷凝后补回高压水循环，以此降低水资源消耗。
富氧侧吹炉抽风外排的烟气在二燃室进行二次燃烧，燃烧停留时间大于2S，以使得烟气中可能携带的大分子有机物、二噁英等充分分解，燃烧后的烟气在高温下进行SNCR脱硝，脱硝后烟气温度高于550℃，将脱硝后烟气进行急冷，使温度迅速降至250℃以下，以此避开二噁英的再生温度区间250～550℃；急冷后进行表冷，将烟气降至130℃以下，表冷后的烟气经活性炭喷射、布袋除尘和脱硫处理后排放。优选地，S4中在表冷处进行余热利用，获取的余热送至所述烘干窑进行使用，以降低粉煤燃烧资源消耗。
本实施例将无机固体废物与有机废料一起烘干，烘干采用100～200℃温度，不涉及可能产生二噁英的温度区间(360～820℃)，也达不到无机固体废物的反应温度，因此烘干过程没有二噁英产生，无明显硫硝类气体污染物生成，二次污染减少。烘干工序利用有机废料的低熔点特性，使得有机废料发生软化，无机固体废物的颗粒易形成表面包覆有机废料的状态，由此可减少进入熔炉过程的粉尘逸散，无机固体废物容易全部进入富氧侧吹炉进行熔炼，无机固体废物利用率高。经烘干的混合料水分大幅减少，并具备了较高的初始温度，在进入富氧侧吹炉后，容易迅速升温至反应的温度，快速避开二噁英产生的温度区间，进一步减少二噁英产生，减少二次污染，并利于降低能耗。富氧侧吹炉外排烟气，先经二燃室进行二次燃烧，使烟气中可能携带的大分子有机物、二噁英等充分分解，并在脱销后通过急冷，避开二噁英的再生温度区间250～550℃，最终排放烟气中午二噁英存在，二次污染减少。物料运输均密闭进行，密闭空间所产生的烟气均进行处理和除尘，有粉尘逸散的暴露位置均进行集气，粉尘污染也大幅减少。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。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只是说明本发明的原理，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 (8)
1.含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、原料储存：将无机固体废物和有机废料分别储存；
S2、烘干：将无机固体废物和有机废料通过机械抓斗抓送至料斗内，然后料斗的出料口处通过封闭输送的输送机送至烘干窑的进料仓内直接混合进料，无机固体废物和有机废料的混料重量比为1：0.4～0.5；所述烘干窑采用连续进料出料，混合料在所述烘干窑内烘干10分钟，烘干温度为100～200℃；
S3、熔炼：烘干后的混合料密闭输送至富氧侧吹炉内进行熔炼；所述富氧侧吹炉采用立式炉，所述富氧侧吹炉底部熔池中的混溶体通过重力作用流入保温前床内，保温时间70～100分钟，所述保温前床上部的熔渣从上部的排渣口间断排出，保温后所述保温前床底部处的含铜合金和冰铜间断抽出；所述富氧侧吹炉内的烟气通过炉顶的烟道抽风外排；
S4、产物处理：排出的所述熔渣通过水淬造粒设备进行水淬造粒，形成熔渣粒产品；抽出的冰铜通过水淬造粒设备进行水淬造粒，得到冰铜粒产品；抽出的含铜合金直接流入模具进行成型，出模后得到镍铜合金锭产品；富氧侧吹炉抽风外排的烟气在二燃室进行二次燃烧，燃烧停留时间大于2S，燃烧后的烟气在高温下进行SNCR脱硝，脱硝后烟气温度高于550℃，将脱硝后烟气进行急冷，使温度迅速降至250℃以下，急冷后进行表冷，将烟气降至130℃以下，表冷后的烟气经活性炭喷射、布袋除尘和脱硫处理后排放。
2.如权利要求1所述的含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，其特征在于：所述有机废料包括废塑料。
3.如权利要求1所述的含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，其特征在于：所述烘干窑内采用粉煤燃烧器插入燃烧。
4.如权利要求1所述的含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，其特征在于：所述烘干窑为卧式滚筒烘干窑，所述烘干窑的出料端处通过管道连接布袋除尘器进行收尘处理，所述烘干窑内保持微负压。
5.如权利要求1所述的含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，其特征在于：所述料斗处设有集气罩，所述集气罩管路连接布袋除尘器设置。
6.如权利要求1所述的含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，其特征在于：S3中所述烘干窑输出的混合料通过封闭输送的输送机送至所述富氧侧吹炉内，所述烘干窑的输出端外设有集气罩，所述集气罩管路连接布袋除尘器设置。
7.如权利要求1所述的含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，其特征在于：S4中在表冷处进行余热利用，获取的余热送至所述烘干窑进行使用。
8.如权利要求1所述的含有价金属的无机固体废物的综合利用方法，其特征在于：所述水淬造粒设备中保持负压条件，进入的熔渣或者冰铜在高压水冲击下，形成颗粒与水的混悬料，混悬料从所述水淬造粒设备的排料口排出；对混悬料进行固液分离，分离出的固体即为所述熔渣粒产品或者冰铜粒产品，分离出的水流重新作为高压水使用，溢出的蒸汽冷凝后补回高压水循环。
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