CZ20011548A3 - Způsob tepelného zpracování zbytkových materiálů obsahujících těľké kovy - Google Patents
Způsob tepelného zpracování zbytkových materiálů obsahujících těľké kovy Download PDFInfo
- Publication number
- CZ20011548A3 CZ20011548A3 CZ20011548A CZ20011548A CZ20011548A3 CZ 20011548 A3 CZ20011548 A3 CZ 20011548A3 CZ 20011548 A CZ20011548 A CZ 20011548A CZ 20011548 A CZ20011548 A CZ 20011548A CZ 20011548 A3 CZ20011548 A3 CZ 20011548A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- zone
- hearth furnace
- hearth
- reducing agents
- mixture
- Prior art date
Links
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 title description 11
- 239000002699 waste material Substances 0.000 title 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 35
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 17
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 claims description 17
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 5
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 10
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 229910003439 heavy metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000002801 charged material Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
- C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/02—Working-up flue dust
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
Způsob tepelného zpracováni zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy
Oblast techniky
Vynález se týká zůsobu tepelného zpracování zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy, například kalů z povrchové úpravy, moření a čištění, pokovování a pocínování kovových dílů.
Dosavadní s:av techniky
Tyto procesy produkují velká množství zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy ve formě kalů. Tyto zbytkové materiály se například vyskytují při filtraci ponorných lázní a obsahují různé kovy jako je zinek, nikl, molybden, kobalt, měď a železo ve formě hydroxidů, chloridů a síranů spolu s velkými množstvími vody. Zneškodňování těchto zbytkových materiálů je nákladné a konečné uložení problematické. Kaly se většinou ukládají ve speciálních úložištích.
Následující tabulka ukazuje typická složení podobných kalů obsahujících těžké kovy.
Tabulka 1
| Ni, Cu, Fe, Mo Co (i) | Zn (%) | S (%) | Cl (%) | CaO | (%) | Inertní látky | H2O | (%) | |
| Kaly | 15-50 | >30 | 1-15 | >5 | 10- | -30 | 1-5 | 10- | 75 |
Podstata vynálezu
V důsledku toho je úkolem tohoto vynálezu navrhnout způsob tepelné úpravy podobných zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy.
• · _ · · ···· ·
Podle vynálezu se tento problém řeší způsobem tepelné úpravy zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy ve vícenásobné nístějové peci rozdělené do tří zón, z nichž každá zóna obsahuje několik nístějí umístěných jedna nad druhou a uvedený způsob zahrnuje následující stupně:
- kontinuální vsazování zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy do horní nístěje v první zóně vícenásobné nístějové pece, přičemž se zbytkové materiály postupně přesouvají do druhé zóny a současně suší;
- kontinuální vsazování redukčních činidel a odsiřovacích činidel do horní nístěje ve druhé zóně, přičemž se redukční činidla a odsiřovací činidla směšují s vysušenými zbytkovými materiály, poté se směs zahřívá na asi 800 °C, kalcinuje a postupně přesouvá do třetí zóny;
- zahřívání směsi ve třetí zóně na asi 1000 °C, přičemž se kovy redukují a odpadní plyny vzniklé v této třetí zóně jsou odtahovány a odděleně zpracovány;
- odpich směsi z vícenásobné nístějové pece.
Významnou výhodou tohoto vynálezu je, že oxidy kovů, sírany, chloridy a podobně, přítomné ve směsi, se mohou redukovat a separovat (zvláště železo a zinek), takže oddělené frakce tvoří surovinu pro další procesy. Z důležitých složek zbytkových materiálů lze takto vyrábět vedlejší produkty. Po projití tímto zpracovatelským způsobem se podíl železa může vrátit do ocelárenské produkce. Oxidy těžkých kovů se koncentrují do takového stupně, aby se mohly použít jako surovina pro recyklaci těžkých kovů. Zůstává popel sestávající hlavně z inertních látek jako je SiO2, AI2O3, MgO a podobně, a nadbytečná redukční činidla.
Zbytkové materiály obsahující těžké kovy se v první zóně zahřívají nepřímo topnými rezistory nebo přímo hořáky na přibližně 200 °C, takže se voda zcela odpaří a následně přejde do druhé zóny. V této zóně se redukční činidla a odsiřovací činidla smísí se zbytkovými materiály obsahujícími těžké kovy a tato směs se zahřívá na přibližně 800 °C, přičemž se kalcinuje. Uhličitany a sírany přítomné ve směsi se rozkládají a konvertují na oxidy kovů, přičemž se uvolňuje oxid uhličitý a oxid siřičitý. Oxid siřičitý reaguje s odsiřovacími činidly, takže obsah síry v plynech uvnitř vícenásobné nístějové pece zůstává nízký. Po dosažení teploty směsi kolem 800 °C je kalcinace skončena a směs se převede do třetí zóny a dále zahřívá. Jakmile dosáhne určité teploty (nad přibližně 900 °C) začnou oxidy kovů reagovat s redukčními činidly, přičemž se těžké kovy odpařují a vypouštějí se spolu s odpadními plyny z vícenásobné nístějové pece.
Těžké kovy se odtahují z nístějí ve třetí zóně, kde vznikly, a zpracovávají odděleně od ostatních odpadních plynů. Následně se tyto odpadni plyny oxiduji, například v dospalovací komoře, přičemž se těžké kovy konvertují na oxidy těžkých kovů, jež pak lze od odpadních plynů odstranit filtračním zařízením.
Současně nebo o něco později se oxidy železa zbylé ve vícenásobné nístějové peci redukuji na kovové železo. Takto vyrobené železo se z pece odpichuje společně se zbytky vsazeného materiálu, popelem z redukčních činidel a všemi nadbytečnými redukčními činidly.
V tomto procesu se mohou vsazovat zbytkové materiály typu kalů obsahující těžké kovy, přičemž se spékání částic brání selektivní kontrolou způsobu a nepřetržitou cirkulací. Bez ohledu na konzistenci vsázky tento způsob poskytuje jemnozrnný finální produkt. Toto je zvláště výhodné při použití redukčního činidla vytvářejícího popel. Protože pevný konečný produkt je jemnozrnný, je možno popel snadno oddělit od železa. Toto oddělení se může provést například za horka síty.
Po ochlazení pod 700 °C se naproti tomu může redukované *
železo oddělit magnetickými odlučovači od popela a nadbytečného redukčního činidla.
Kvalita přímo redukovaného železa je prakticky nezávislá na množství zbytků redukčního činidla. Získané železo se následně může zpracovat do tvaru briket nebo přímo sázet do taviči pece (elektrické pece a podobně) a dále zpracovávat.
Zbytky z výroby se mohou společně se všemi nespotřebovanými redukčními činidly použit v odděleném zplyňovacim reaktoru, přičemž se složky vytvářející popel mohou výhodně oddělit jako kapalná struska a vytvořený surový plyn použít jako palivový nebo redukční plyn ve vícenásobné nistějové peci.
Proto je možno použít levného redukčního činidla s poměrně vysokým obsahem popela a/nebo pracovat s relativně vysokým nadbytkem redukčních činidel, což brání spékání zbytkových materiálů.
Když se pracuje s nadbytkem redukčních činidel, je možno zpracovat zbytky tak, aby bylo možno oddělit nepoužitá redukční činidla a znovu je použít. Toho se může docílit například proséváním zbytkových materiálů, jsou-li nespotřebovaná redukční činidla přítomna v adekvátně hrubé formě. Nespotřebovaná redukční činidla se mohou vrátit přímo do vícenásobné nistějové pece.
Sázení redukčních činidel však lze též rozdělit do několika stupňů.
Takto je možno sázet hrubozrnná redukční činidla (1-3 mm) ve vyšším bodě ve druhé zóně vícenásobné nistějové pece a jemnozrnná redukční činidla (<lmm) v nižším bodě. V důsledku toho se převážně zabrání odtahování prachu s odpadními plyny a průběh reakce se urychlí vsazováním jemnozrnných částic redukčního činidla o jednu nístěj níže.
Vsazování hrubozrnných částic snižuje spotřebu redukčních činidel, protože v horních nístějích, v nichž • · převažuje oxidační atmosféra, se malé čátice rychle spotřebuji v reakci s H20 a C02 z odpadního plynu.
Výrobní prostor pece je rozdělen do několika zón, pevné částice se kontinuálně pohybují od shora dolů a plyny se vedou pecí od zdola vzhůru. V důsledku rozdělení výrobního prostoru do různých zón se procesní podmínky v různých zónách nebo dokonce v každé nístěji mohou měřit a selektivně regulovat.
Zbytkové materiály obsahující těžké kovy se však mohou smísit s alespoň částí potřebných redukčních činidel nebo odsiřovacích činidel dříve než se vsadí do vícenásobné nístějové pece. To je namístě zvláště v případě zpracování kalů s vysokým obsahem vody, jež se smísí s alespoň částí potřebných redukčních činidel nebo odsiřovacích činidel před vsazením do pece. Tyto kaly mají většinou viskózní konzistenci a do pece se sázejí snadněji, jsou-li smíšeny s redukčními činidly a odsiřovacími činidly. Toto smíšení s redukčními činidly nebo odsiřovacími činidly brání vsázku před tvorbou aglomerátů při zahřátí.
Zbytkový materiál obsahující těžké kovy je krouživým pohybem nepřetržitě hrnut hrábly instalovanými v každé nístěji a postupně dopravován do nižších nístěji.
Nepřetržité hrnutí částic kolem nístěji brání jejich spékání. Rychlost tohoto krouživého pohybu závisí na mnoha faktorech jako je geometrie hrabel, tloušťka vrstev a podobně. Zbytkový materiál obsahující těžké kovy, všechna redukční činidla a odsiřovací činidla v nístějích se musí otočit dokola v nístěji nejméně jednou za 1-3 minuty, což má za následek, že se aglomeraci z velké části zabrání.
Je možné selektivně injektovat do nístěje plyny obsahující kyslík, v níž je třeba krýt tepelné nároky spalováním nadbytečných procesních plynů.
Je výhodné použít plynů obsahujících kyslík, které mají teplotu nejméně 250°C.
Navíc je možno injektovat do spodní nístěje třetí zóny vícenásobné nístějové pece plynný redukční plyn. Potom má pecní atmosféra vyšší redukční potenciál a docílí se úplnější redukce oxidů.
Podle dalšího výhodného provedení se hořáky zahřívá jedna nebo více nístějí v peci, jež jsou pod nístějí do níž se vsazují redukční činidla.
Aby nedošlo ke snížení koncentrace redukčních plynů v nejnižší části pece plynnými spalinami z topného systému, je možno v tomto případě dodávat energii nepřímo, to znamená sálavým ohřevem.
Podle jiného výhodného provedení jsou plyny z vícenásobné nístějové pece odtahovány z jedné nebo více nístějí v každé zóně. Tyto horké plyny je možno následně vést buď do pračky CO2 pro snížení množství plynu a zvýšení redukčního potenciálu plynu, nebo do přídavného reaktoru obsahujícího uhlík, aby oxid uhličitý v horkých plynech reagoval s uhlíkem za vzniku oxidu uhelnatého podle Boudouardovy rovnice a redukční potenciál plynu se takto zvýšil. Plyny obohacené oxidem uhelnatým se následně vracejí do vícenásobné nístějové pece.
Část plynu, který stoupá pecí, se také může odtahovat z pece obchvatovou spojkou ve stěně pece pod nístějemi, ve kterých se odpařují těžké kovy a reinjektovat zpět do pece otvorem umístěným nad těmito nístějemi. V důsledku toho je množství plynu přítomného v nístějích, v nichž se oxidy těžkých kovů redukují na těžké kovy a odpařují, malé. Potom se těžké kovy mohou odtahovat z těchto nístějí výstupem v postranní stěně pece v relativně malém množství plynu. Odvedená plynná směs se spálí, ochladí v chladicím zařízení a následně čistí filtrem před vypouštěním do atmosféry.
V důsledku malých množství odpadního plynu jsou průtokové rychlosti plynu v odpovídajících nístějích nízké a proto se s odpadním plynem vypouštějí jen malá množství
prachu. Proto je v odpadním plynu extrémně vysoká koncentrace těžkých kovů.
V zájmu dalšího zvýšení produktivity se vícenásobná nístějová pec může provozovat v podmínkách specifického přetlaku. Na rozdíl od rotační pece, která je utěsněna vodními uzávěry o průměru asi 50 m, lze utěsnění snadno dosáhnout u vícenásobné nístějové pece, která má jen malá těsnění na hnacím hřídeli. V tomto případě se však otvory pro sázení a odpich materiálů musí opatřit tlakovými uzávěry.
Podle dalšího aspektu vynálezu se navrhuje použití vícenásobné nístějové pece pro tepelné zpracování zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy podle popsaného způsobu.
Další výhodná provedení jsou uvedena v závislých nárocích.
Jedno provedení vynálezu se popisuje níže s pomocí připojeného obrázku.
Přehled obrázků na výkresech
Obrázek 1 ukazuje průřez vícenásobnou nístějovou pecí pro tepelné zpracování zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy.
Příklady provedení
Obrázek 1 ukazuje ukazuje průřez vícenásobnou nístějovou pecí 10, která sestává ze tří zón 12, 14 a 16, umístěných nad sebou, z nichž každá má několik nístějí 18. Tyto samonosné nístěje 18 stejně jako plášť 20, klenba 22 a dno 24 pece jsou vyrobeny z žárovzdorného materiálu.
Odtahovými obchvatovými spojkami 26, 28 a 30, jimiž je možno odtáhnout plyny z pece 10, je vybavena každá zóna 12, 14 a 16. Odpadní plyny ze tří zón 12, 14 a 16 mají různá složení, takže je logické, že se odpadní plyny z různých zón 12, 14 a 16 zpracovávají odděleně.
V klenbě 22 je umístěn sázecí otvor 32, jímž se mohou sázet zbytkové materiály obsahující těžké kovy do horní nístěje první zóny.
Ve středu pece je umístěna hřídel 34, na níž jsou instalována hrabla sahající od středu nístěje až k jejímu obvodu.
Hrabla jsou konstruována tak, aby krouživým pohybem posunovala materiál v jedné nístěji od středu k obvodu a v nístěji umístěné nejblíže pod ní od obvodu ke středu, s cílem dopravovat takto materiál sestupně odshora dolů pecí. Hřídel 34 a hrabla jsou chlazeny vzduchem a na hrablech jsou otvory, jimiž může vzduch proudit do nitra pece a zde sloužit k dospalování.
Zbytkový materiál se sází do první nístěje v první zóně 12, zatímco redukční činidla a odsiřovací činidla se sází do druhé zóny 14, kde se přivedou do styku se zbytkovými materiály obsahujícími těžké kovy.
Během sestupu první zónou 12 se zbytkové materiály obsahující těžké kovy zahřejí na asi 200 °C a vysuší.
Plášť 20 vícenásobné nístějové pece 10 je opatřen nejméně jedním sázecím otvorem 36 pro sázení redukčních činidel a odsiřovacích činidel, normálně v horní třetině druhé zóny 14 . Tato redukční činidla mohou být v plynné stejně jako v kapalné nebo pevné formě. Redukční činidla jsou oxid uhelnatý, vodík, zemní plyn, ropa a ropné deriváty nebo pevné nosiče uhlíku jako hnědouhelný koks, ropný koks, vysokopecní prach, uhlí a podobně. Odsiřovací činidla obsahují například vápno (CaO), vápenec (CaCO3) a/nebo magnezit (MgO).
Redukční a odsiřovací činidla vsazená do druhé zóny jsou zde hrábly míchána se zahřátými zbytkovými materiály obsahujícími těžké kovy a zahřívána na asi 800 °C.
Ve třetí zóně 16 se směs zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy, redukční činidla a odsiřovací •9 ····
O* činidla zahřeje na asi 1000 °C. Oxidy ve zbytkových materiálech se postupně redukuji na kov účinkem vysokých teplot a přítomnosti oxidu uhelnatého při jejich sestupu vícenásobnou nístějovou pecí 10.
Redukce zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy se může přesně kontrolovat, což umožňuje provádět tento způsob za optimálních podmínek regulovaným vsazováním pevných, kapalných a plynných redukčních činidel a plynů obsahujících kyslík v různých bodech vícenásobné nístějové pece 10 a s možností odtahování plynů v kritických bodech.
V postranní stěně jsou zajištěny trysky 38 pro injektování horkých plynů (350 °C až 500 °C) obsahujících kyslík, jimiž se do vícenásobné nístějové pece 10 dmýchá vzduch nebo jiný plyn obsahující kyslík. V důsledku vysokých teplot a přítomnosti kyslíku část uhlíku shoří na oxid uhličitý, který reaguje s uhlíkem přítomným v nadbytku na oxid uhelnatý. Oxid uhelnatý posléze redukuje oxidy.
Protože tato reakce je převážně endotermní, vyplývá nutnost instalovat hořáky 40, které zajišťují stejnoměrně vysokou tepolotu v nístějích pece. Zde se může použít hořáků plynových nebo na práškové uhlí.
Tyto hořáky 40 mohou spalovat plyn nebo práškové uhlí se vzduchem pro předehřívání a/nebo přídavné zahřívání. Přídavný redukční plyn může vzniknout na základě kvantitativního poměru mezi palivem a kyslíkem, nebo se při nadbytku vzduchu dosáhne dospalování procesních plynů. Při spalování práškového uhlí se v hořáku může vytvářet nadbytek oxidu uhelnatého. Použití vnějších spalovacích komor se zabrání tomu, aby se popel ze spáleného uhlí míchal se železem. Teplota ve spalovací komoře se zvolí tak, že se vyrobená struska může vypouštět v kapalné formě a ukládat na skládku ve sklovité formě. Tvorbou oxidu uhelnatého se sníží spotřeba nosiče uhlíku v peci 10 a proto i obsahu popelovin v konečném produktu.
Wv ·· · · · ·
V poslední nistěji nebo ve dvou posledních nístějích existuje možnost injektovat plynné redukční činidlo, například oxid uhelnatý nebo vodík, speciálními tryskami. V této atmosféře se zvýšeným redukčním potenciálem se může dokončit redukce oxidů kovů.
Claims (15)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Způsob tepelné úpravy zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy ve vícenásobné nístějové peci rozdělené do tří zón, z nichž každá zóna obsahuje několik nístějí umístěných nad sebou, vyznačující se tím, že uvedený způsob zahrnuje následující stupně:- kontinuální vsazování zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy do horní nístěje v první zóně vícenásobné nístějové pece, přičemž se zbytkové materiály postupně přesouvají do druhé zóny a současně suší;- kontinuální vsazování redukčních činidel a odsiřovacích činidel do horní nístěje ve druhé zóně, přičemž se redukční činidla a odsiřovací činidla směšují s vysušenými zbytkovými materiály, načež se směs zahřívá na asi 800 °C, kalcinuje a postupně přesouvá do třetí zóny;- zahřívání směsi ve třetí zóně na asi 1000 °C, přičemž se kovy redukují a odpadní plyny vzniklé v této třetí zóně jsou odtahovány a odděleně zpracovány;- odpich směsi z vícenásobné nístějové pece.
- 2. Způsob podle nároku 1, vyznačující se tím, že odsiřovací činidla zahrnují vápno, vápenec a/nebo magnezit.
- 3. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se redukční činidlo do vícenásobné nístějové pece vsazuje v kapalné, pevné a/nebo plynné formě.
- 4. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se do vícenásobné nístějové pece vsazuje nadbytek redukčního činidla.9 9 9 9 * 9 99 ’ ··
- 5. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se zbytkové materiály obsahující těžké kovy smísí s alespoň částí potřebných redukčních činidel ještě před vsazením do vícenásobné nístějové pece.
- 6. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se odpadní plyny ze třetí zóny zpracují přídavným hořákem, v nich obsažené těkavé kovy se konvertují na oxidy kovů a oddělí od odpadních plynů filtračním zařízením.
- 7. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se železo po odpichu z vícenásobné nístějové pece oddělí od směsi.
- 8. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se nespotřebovaná redukční činidla po odpichu z vícenásobné nístějové pece oddělí od směsi.
- 9. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se jedna nebo více nístějí pece zahřívá přímo nebo nepřímo.
- 10. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se plyny obsahující kyslík injektují selektivně do různých nístějí.
- 11. Způsob podle nároku 10, vyznačující se tím, že plyny obsahující kyslík mají teplotu nejméně 250C.Πτ/200-1— • Φ φφφφ ·· φφ I φφ * φ ’ • Φ · Φ Φ Φ ΦΦΦΦΦ Φ ΦΦΦΦΦ Φ· Φ η Ο ΦΦ ΦΦΦΦΦΦ·13 φφφφ · ·φ ·· φ· ·φ·
- 12. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se plynná redukční činidla injektují do spodních nístějí ve třetí zóně vícenásobné nistějové pece.
- 13. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se plyny odtahují z vícenásobné nistějové pece z jedné nístěje v každé zóně.
- 14. Způsob podle některého z předchozích nároků, vyznačující se tím, že se způsob provádí za přetlaku.
- 15. Použiti vícenásobné nistějové pece pro tepelné zpracování zbytkových materiálů obsahujících těžké kovy způsobem podle některého z předchozích nároků.
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU90315A LU90315B1 (de) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | Verfahren zur thermischen Behandlung schwermetallhaltiger Reststoffe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ20011548A3 true CZ20011548A3 (cs) | 2001-10-17 |
Family
ID=19731781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20011548A CZ20011548A3 (cs) | 1998-11-05 | 1999-11-04 | Způsob tepelného zpracování zbytkových materiálů obsahujících těľké kovy |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6383252B1 (cs) |
| EP (1) | EP1137818A1 (cs) |
| JP (1) | JP2002529597A (cs) |
| KR (1) | KR20010080042A (cs) |
| CN (1) | CN1323359A (cs) |
| AU (1) | AU750943B2 (cs) |
| BR (1) | BR9915309A (cs) |
| CA (1) | CA2345412A1 (cs) |
| CZ (1) | CZ20011548A3 (cs) |
| LU (1) | LU90315B1 (cs) |
| PL (1) | PL348230A1 (cs) |
| SK (1) | SK5962001A3 (cs) |
| TR (1) | TR200101253T2 (cs) |
| TW (1) | TW424004B (cs) |
| WO (1) | WO2000028094A1 (cs) |
| ZA (1) | ZA200102662B (cs) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LU90314B1 (de) * | 1998-11-05 | 2000-05-08 | Wurth Paul Sa | Verfahren zum Herstellen von direkt reduziertem entschwefeltem Eisen |
| LU90493B1 (de) * | 1999-12-23 | 2001-06-25 | Wurth Paul Sa | Verfahren zur Verwertung von Kunststoffabfaellen bei der thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe |
| US20060213330A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-28 | Hsieh Chen H | Method for recycling metallic sludge |
| AP2010005222A0 (en) | 2007-09-14 | 2010-04-30 | Barrick Gold Corp | Process for recovering platinum group metals usingreductants |
| WO2011001288A2 (en) | 2009-06-29 | 2011-01-06 | Bairong Li | Metal reduction processes, metallurgical processes and products and apparatus |
| AT512739B1 (de) * | 2012-04-13 | 2014-04-15 | Andritz Energy & Environment Gmbh | Verfahren zur Inertisierung von Schwermetallen wie z.B. sechswertiges Chrom, Chloriden und anderen Salzbildnern sowie löslichen Feststoffen und metallischen Kontaminationen |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2089782A (en) * | 1934-12-14 | 1937-08-10 | Industrimetoder Ab | Process of producing sponge iron |
| US2792298A (en) * | 1954-04-09 | 1957-05-14 | Freeman Horace | Iron oxide reduction |
| DE1225673B (de) * | 1959-07-23 | 1966-09-29 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Verfahren zur trockenen Reduktion von Eisenerz |
| US3617256A (en) * | 1968-02-28 | 1971-11-02 | Fmc Corp | Process for simultaneously producing powdered iron and active carbon |
| US3756804A (en) * | 1972-02-16 | 1973-09-04 | Deltech Inc | Process for reclamation of flue dust |
| US3850613A (en) * | 1973-05-14 | 1974-11-26 | Ferro Carb Agglomeration | Treatment of steel mill waste dusts containing zinc |
| AT366718B (de) * | 1980-08-08 | 1982-05-10 | Voest Alpine Ag | Verfahren zur entzinkung von oxydischen eisentr[gern sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens |
| GB2140141B (en) * | 1983-05-20 | 1986-10-01 | British Petroleum Co Plc | Process and vacuum sublimation furnace for treatment of ores |
| CA1239020A (en) * | 1984-01-26 | 1988-07-12 | Tadamitu Nagayasu | Method for recovering zinc from substances containing a zinc compound |
-
1998
- 1998-11-05 LU LU90315A patent/LU90315B1/de active
-
1999
- 1999-03-02 TW TW88103150A patent/TW424004B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-11-04 PL PL34823099A patent/PL348230A1/xx unknown
- 1999-11-04 KR KR1020017004421A patent/KR20010080042A/ko not_active Withdrawn
- 1999-11-04 WO PCT/EP1999/008439 patent/WO2000028094A1/de active IP Right Grant
- 1999-11-04 TR TR200101253T patent/TR200101253T2/xx unknown
- 1999-11-04 CA CA 2345412 patent/CA2345412A1/en not_active Abandoned
- 1999-11-04 CN CN99812281A patent/CN1323359A/zh active Pending
- 1999-11-04 JP JP2000581260A patent/JP2002529597A/ja active Pending
- 1999-11-04 CZ CZ20011548A patent/CZ20011548A3/cs unknown
- 1999-11-04 US US09/807,998 patent/US6383252B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-04 SK SK596-2001A patent/SK5962001A3/sk unknown
- 1999-11-04 EP EP99957993A patent/EP1137818A1/de not_active Withdrawn
- 1999-11-04 BR BR9915309A patent/BR9915309A/pt active Search and Examination
- 1999-11-04 AU AU15512/00A patent/AU750943B2/en not_active Ceased
-
2001
- 2001-03-30 ZA ZA200102662A patent/ZA200102662B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002529597A (ja) | 2002-09-10 |
| SK5962001A3 (en) | 2001-12-03 |
| EP1137818A1 (de) | 2001-10-04 |
| PL348230A1 (en) | 2002-05-06 |
| AU750943B2 (en) | 2002-08-01 |
| CN1323359A (zh) | 2001-11-21 |
| WO2000028094A1 (de) | 2000-05-18 |
| CA2345412A1 (en) | 2000-05-18 |
| TW424004B (en) | 2001-03-01 |
| AU1551200A (en) | 2000-05-29 |
| BR9915309A (pt) | 2001-08-07 |
| KR20010080042A (ko) | 2001-08-22 |
| LU90315B1 (de) | 2000-05-08 |
| ZA200102662B (en) | 2002-07-01 |
| TR200101253T2 (tr) | 2001-09-21 |
| US6383252B1 (en) | 2002-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU747819B2 (en) | Method for heat-treating recyclings containing oil and iron oxide | |
| RU2218417C2 (ru) | Способ термической обработки содержащих тяжелые металлы и оксиды железа отходов | |
| US6395057B1 (en) | Method for producing directly reduced iron in a layered furnace | |
| CZ20011548A3 (cs) | Způsob tepelného zpracování zbytkových materiálů obsahujících těľké kovy | |
| RU2197530C1 (ru) | Способ прямого получения десульфурированного железа | |
| US3832158A (en) | Process for producing metal from metal oxide pellets in a cupola type vessel | |
| CZ20011042A3 (cs) | Způsob výroby přímo redukovaného kovu ve vícenásobné nístějové peci | |
| RU2205229C2 (ru) | Способ прямого получения железа в многоподовой печи | |
| MXPA01001545A (en) | Method for the thermal processing of residues containing heavy metals and iron oxide | |
| CZ20002009A3 (cs) | Způsob výroby přímo redukovaného železa v patrové peci | |
| MXPA01002241A (en) | Method for heat-treating recyclings containing oil and iron oxide | |
| CZ297878B6 (cs) | Technologie zpracování kovonosných odpadu s obsahem zinku v rotacní peci | |
| MXPA00005764A (en) | Method for producing directly reduced iron in a layered furnace |