RU2087559C1 - Method and apparatus for processing wastes containing organic substances, heavy metals and their oxides - Google Patents
Method and apparatus for processing wastes containing organic substances, heavy metals and their oxides Download PDFInfo
- Publication number
- RU2087559C1 RU2087559C1 RU95106737A RU95106737A RU2087559C1 RU 2087559 C1 RU2087559 C1 RU 2087559C1 RU 95106737 A RU95106737 A RU 95106737A RU 95106737 A RU95106737 A RU 95106737A RU 2087559 C1 RU2087559 C1 RU 2087559C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- waste
- pipe
- pyrolysis
- layer
- sand
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- 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
Abstract
Description
Изобретение относится к технике переработки промышленных и бытовых отходов и может найти применение в металлургии, промышленной таплоэнергетике, химической и других отраслях промышленности. The invention relates to techniques for the processing of industrial and household waste and can find application in metallurgy, industrial power engineering, chemical and other industries.
Известны способы переработки отходов, содержащих металлы и органические веществ, например способы переработки аккумуляторного лома вместе с коксом в шахтных печах с продувкой кислородом или воздухом, напоминающие доменный процесс, (Вторичные материальные ресурсы цветной металлургии Справочник М. Экономика, 1984, с. 90 92, с. 117: проспект ВДНХ СССР "Кислородно-электротермический способ переработки аккумуляторного лома "КЭПАЛ". ЦНИИ экономики и информации цветной металлургии, 1979). Known methods for processing wastes containing metals and organic substances, for example, methods for processing battery scrap together with coke in mine furnaces with oxygen or air purges resembling a blast furnace process, (Secondary material resources of non-ferrous metallurgy Handbook M. Economics, 1984, p. 90 92, 117: Prospect of the Exhibition of Economic Achievements of the USSR "Oxygen-electrothermal method for processing battery scrap" KEPAL ". Central Research Institute of Economics and Information of Non-Ferrous Metallurgy, 1979).
Отличие этих способов друг от друга заключается лишь в подготовке отходов к отжигу в шахтной печи, которая в общем случае включает дробление, грохочение, гидросепарацию либо ручное удаление органики из отходов, сушку, агломерацию пыли с последующим направлением агломератов в печь отжигалибо переработку отходов в шахтной печи безо всякой предварительной подготовки. The difference between these methods from each other is only in the preparation of waste for annealing in a shaft furnace, which in the general case includes crushing, screening, hydroseparation or manual removal of organics from the waste, drying, dust agglomeration, followed by sending the agglomerates into the furnace, annealing the waste processing in the shaft furnace without any preliminary preparation.
Недостатки этих способов образование значительного количества газов и пыли, образующийся при подаче воздуха и сжигании органики вместе с коксом, сложность оборудования термообработки и подготовки отходов, очистки газов и агломерации пыли. The disadvantages of these methods are the formation of a significant amount of gases and dust, which is formed when air is supplied and organics are burned together with coke, the complexity of the equipment for heat treatment and waste treatment, gas purification and dust agglomeration.
Вместе с тем при обработке бытовых отходов по способу по авт. свид. СССР N 1791672, кл. F 23 G 5/027, 1990, было обнаружено, что этот способ оказался универсальным по отношению ко всем отходам, содержащим органические вещества, так как в них попадали и свинцовые аккумуляторы, и гальванические элементы, и алюминиевый кабель, и дюралюминиевые баллончики аэрозолей, и консервные банки, и хромсодержащие отходы кожевенного производства, и даже ванадийсодержащие отходы тепловых электростанций. Этот способ переработки отходов, содержащих органические вещества, в том числе тяжелые металлы и их окислы (прототип), заключается в пиролизе отходов в обогреваемой камере под солями зернистого материала, древесных опилок, частиц стали, аморфного графита и факелом, дроблении твердого остатка пиролиза, просева, магнитной сепарации. However, when processing household waste according to the method according to ed. testimonial. USSR N 1791672, class F 23 G 5/027, 1990, it was found that this method turned out to be universal with respect to all wastes containing organic substances, since lead batteries, galvanic cells, aluminum cable, and duralumin aerosol cans were included in them, and tin cans, and chrome-containing wastes from leather industry, and even vanadium-containing wastes from thermal power plants. This method of processing waste containing organic substances, including heavy metals and their oxides (prototype), consists in the pyrolysis of waste in a heated chamber under the salts of granular material, sawdust, steel particles, amorphous graphite and a torch, crushing solid pyrolysis residue, sifting magnetic separation.
Хлор и пары серной кислоты, проходя через слой частиц стали, улавливались и образовали соответственно FeCl3 и Fe2(SO4)3. После дробления, просева твердого остатка пиролиза и магнитной сепарации прежде всего извлекались слитки свинца, алюминия, цинковые гранулы, медные и латунные детали. При обследовании остатков аккумуляторного лома, попавшего в бытовые отходы, подвергнутые пиролизу под слоем зернистого материала, было обнаружено, что от него остались лишь слитки свинца и спеки кокса с частично восстановленной окисью свинца. Было также обнаружено, что при температуре около 850 900oC окись свинца стекла в нижнюю часть капсулы. Но если при этом туда же стекал жидкий алюминий, то начиналась алюмотермическая реакция восстановления свинца с подъемом температуры свыше 3000oC, при которой происходило расплавление металла капсулы (обогреваемой камеры).Chlorine and sulfuric acid vapors passing through a layer of steel particles were captured and formed, respectively, FeCl 3 and Fe 2 (SO 4 ) 3 . After crushing, sifting of the solid pyrolysis residue and magnetic separation, lead, aluminum, zinc granules, copper and brass parts were primarily extracted. When examining the remnants of battery scrap that fell into household waste subjected to pyrolysis under a layer of granular material, it was found that only lead ingots and specks of coke with partially reduced lead oxide remained from it. It was also found that at a temperature of about 850 900 o C lead glass oxide in the lower part of the capsule. But if at the same time liquid aluminum flowed into the same place, then the aluminothermic reaction of lead reduction began with a temperature rise above 3000 o C, at which the metal of the capsule (the heated chamber) melted.
Таким образом, недостаток способа заключается в том, что в случае смеси различных отходов, содержащихся в бытовом мусоре, а именно свинцовых аккумуляторов, гальванических батарей, окисленных отходов шлифования, хромсодержащих и содержащих окислы ванадия отходов, происходит взаимодействие расплавленного алюминия (при переплавке баллончиков и консервных банок) с расплавленной окисью свинца, с окисью хрома, двуокисью марганца, с окисленным стальным порошком, т.е. осуществляется неуправляемая алюмотермическая реакция с расплавлением капсулы. Кроме того, до загорания факела возможно насыщение слоя зернистого материала жидкостями, например водой и смолой, с потерей его сыпучести и образованием в нем каналов, разгерметизирующих камеру. Thus, the disadvantage of this method is that in the case of a mixture of various wastes contained in household waste, namely lead-acid batteries, galvanic batteries, oxidized grinding wastes, chromium-containing wastes and containing vanadium oxides, the interaction of molten aluminum occurs (when remelting cans and canning cans) with molten lead oxide, with chromium oxide, manganese dioxide, with oxidized steel powder, i.e. an uncontrolled aluminothermic reaction is carried out with the capsule melting. In addition, before the torch ignites, it is possible to saturate the layer of granular material with liquids, for example, water and resin, with the loss of its flowability and the formation of channels in it that depressurize the chamber.
Наиболее близким к изобретения по технической сущности и достигаемому результату является устройство для реализации способа переработки отходов, содержащих органические вещества, включающее камеру в виде вертикальной трубы с дисперсным клапаном и патрубком для отвода горючих газов, печь, охватывающую камеру, теплообменник вокруг части трубы с подводом в него нагретых газов, выделяющихся в ходе пиролиза (авт. свид. СССР N 1791672, кл. F 23 G 5/027, 5/10, 1990 г). Closest to the invention in technical essence and the achieved result is a device for implementing a method of processing waste containing organic matter, comprising a chamber in the form of a vertical pipe with a dispersion valve and a pipe for the removal of combustible gases, a furnace enclosing the chamber, a heat exchanger around a part of the pipe with an inlet heated gases released during pyrolysis (ed. certificate of the USSR N 1791672, class F 23 G 5/027, 5/10, 1990).
Недостаток устройства состоит в том, что при переработке отсортированных отходов уже практически невозможно создать гидравлический затвор непосредственно из этих отходов, а также в неэффективности сжигания газообразных продуктов пиролиза и утилизации тепла вследствие их неполного сгорания, возможности пробоя слоя дисперсного клапана паро-газовыми струями при его насыщении жидкостями, выделяющимися в процессе пиролиза, кроме того, конструктивно не решена проблема эффективной разгрузки камеры при восстановлении и спекании металлов, содержащихся в твердом остатке высокотемпературного пиролиза. The disadvantage of this device is that when processing sorted waste it is almost impossible to create a hydraulic shutter directly from this waste, as well as the inefficiency of burning gaseous pyrolysis products and heat recovery due to their incomplete combustion, the possibility of breakdown of a dispersed valve layer with steam-gas jets when it is saturated liquids released during the pyrolysis process, in addition, the problem of the effective unloading of the chamber during the reduction and sintering of metals has not been structurally solved contained in the solid residue of high temperature pyrolysis.
Технический результат повышение эффективности переработки отходов, содержащих органические вещества, в том числе тяжелые металлы и их окислы. EFFECT: increased efficiency of processing wastes containing organic substances, including heavy metals and their oxides.
Технический результат достигается в способе переработки отходов, содержащих органические вещества, в том числе тяжелые маталлы и их окислы, путем пиролиза в обогреваемой камере под слоями зернистого материала, древесных опилок, частиц стали, аморфного графита и факелом, дроблении твердого остатка пиролиза, просева, магнитной сепарации, отличающемся тем, что перед пиролизом отходы сортируют, а после дробления твердого остатка пиролиза мелкую фракцию, содержащую окислы металлов, смешивают с частицами алюминия и смесь подогревают в процессе пиролиза до температуры начала алюмотермии в слое огнеупорных частиц, причем дожигание горючих газов осуществляют в слое зернистого материала путем подвода в его верхнюю часть воздуха и образования в ней кипящего слоя. The technical result is achieved in a method of processing wastes containing organic substances, including heavy materials and their oxides, by pyrolysis in a heated chamber under layers of granular material, sawdust, steel particles, amorphous graphite and a torch, crushing solid pyrolysis residue, sifting, magnetic separation, characterized in that the waste is sorted before pyrolysis, and after crushing of the solid pyrolysis residue, a fine fraction containing metal oxides is mixed with aluminum particles and the mixture is heated in the process all pyrolysis to the temperature of the onset of aluminothermy in the layer of refractory particles, and the burning of combustible gases is carried out in the layer of granular material by supplying air to its upper part and the formation of a fluidized layer in it.
Кроме того, после сортировки в качестве отходов используют аккумуляторный лом. In addition, after sorting, battery scrap is used as waste.
Кроме того, в качестве отходов используют гальванические элементы. In addition, galvanic cells are used as waste.
Кроме того, перерабатывают хромсодержащие отходы кожевенного производства. In addition, chromium-containing waste from leather production is processed.
Кроме того, переработке подвергают ванадийсодержащие отходы топок для сжигания мазута. In addition, the processing is subjected to vanadium-containing waste furnaces for burning fuel oil.
Кроме того, переработке подвергают маслосодержащие отходы абразивной обработки стали. In addition, oil-containing waste from steel abrasion is subjected to processing.
Кроме того, частицы алюминия получают путем дробления в шаровой мельнице твердого остатка пиролиза и переплава алюминийсодержащих бытовых отходов. In addition, aluminum particles are obtained by crushing in a ball mill a solid pyrolysis residue and remelting aluminum-containing household waste.
Кроме того, мелкую фракцию и алюминиевые частицы смешивают со стальным порошком, выделенным из отходов абразивной обработки стали. In addition, the fine fraction and aluminum particles are mixed with steel powder isolated from steel abrasive wastes.
Кроме того, в аморфный графит дополнительно вводят окислы металлов, выделенные из отходов. In addition, metal oxides isolated from waste are additionally introduced into amorphous graphite.
Кроме того, слой огнеупорных частиц формируют из аморфного графита в смеси с окислами металла. In addition, a layer of refractory particles is formed from amorphous graphite mixed with metal oxides.
Кроме того, слой огнеупорных частиц формируют из аморфного графита в смеси с окислами металлов и стальным порошком, выделенным из отходов абразивной обработки стали. In addition, a layer of refractory particles is formed from amorphous graphite mixed with metal oxides and steel powder isolated from steel abrasive wastes.
Устройство для реализации способа переработки отходов, содержащих органические вещества, в том числе тяжелые металлы и их окислы, включающее камеру в виде вертикальной трубы с дисперсным клапаном и патрубком для отвода горючих газов, печь, охватывающую трубу, теплообменник вокруг части трубы с подводом в него нагретых газов, снабжено песочными затворами, охватывающими верхнее и нижнее основания вертикальной трубы, причем дисперсный клапан погружен в верхний песочный затвор и содержит патрубок для подвода газа в слой дисперсного клапана, а нижний песочный затвор соединен с емкостью для сбора жидкости, в том числе жидкого металла, кроме того, внутри трубы размещена съемная решетка со слоем огнеупорных частиц. A device for implementing a method for processing wastes containing organic substances, including heavy metals and their oxides, including a chamber in the form of a vertical pipe with a dispersion valve and a pipe for the removal of combustible gases, a furnace enclosing the pipe, a heat exchanger around a part of the pipe with the supply of heated gas, equipped with sand gates covering the upper and lower bases of the vertical pipe, and the dispersion valve is immersed in the upper sand valve and contains a pipe for supplying gas to the layer of the dispersion valve And the lower shutter is connected to a sand container to collect the liquid, including the liquid metal, in addition, the tube is placed inside a removable grille with a layer of refractory particles.
Кроме того, устройство снабжено патрубком для отвода топочных газов в теплообменник с возможностью перемещения его выходного отверстия по трем координата с песочными затворами, формируемыми после установки патрубка в заданном положении. In addition, the device is equipped with a pipe for the removal of flue gases into the heat exchanger with the ability to move its outlet in three coordinates with sand gates formed after the pipe is installed in a predetermined position.
Кроме того, верхняя и нижняя части трубы, погруженные в слои песочных затворов, выполнены с двойной стенкой для отвода газов, причем нижний песочный затвор снабжен перфорированным днищем и коллектором под этим днищем, а двойная стенка верхнего затвора снабжена патрубком с вентилем. In addition, the upper and lower parts of the pipe, immersed in the layers of sand gates, are made with a double wall for venting gases, the lower sand gate being provided with a perforated bottom and a collector under this bottom, and the double wall of the upper gate is equipped with a nozzle with a valve.
Осуществление нового способа обеспечивает восстановление металлов за счет экзотермической реакции в смеси алюминия с окислами тяжелых металлов и эндотермической реакции в оболочке из смеси окислов металла с углеродом, охватывающей экзотермическую смесь. При этом осуществляют утилизацию тепла как в процессе эндотермической реакции, так и в процессе пиролиза отходов, содержащих органические вещества, в том числе при конденсации паров металла на отходах, и получается конечный продукт в виде слитков металла и ферросплавов. The implementation of the new method provides the recovery of metals due to an exothermic reaction in a mixture of aluminum with heavy metal oxides and an endothermic reaction in a shell of a mixture of metal oxides with carbon, encompassing the exothermic mixture. In this case, heat recovery is carried out both during the endothermic reaction and in the process of pyrolysis of waste containing organic substances, including the condensation of metal vapor in the waste, and the final product is obtained in the form of metal ingots and ferroalloys.
Очевидно, что чем выше температура в камере сгорания горючих газов при оптимальной подаче в нее воздуха, тем выше полнота их сгорания и выше температура дисперсного клапана, что и обеспечивается сжиганием газообразных продуктов пиролиза в слое зернистого материала дисперсного клапана с формированием кипящего слоя над плотным слоем, размещенным над газораспределительной решеткой. Obviously, the higher the temperature in the combustible gas combustion chamber with optimal air supply, the higher the completeness of their combustion and the higher the temperature of the dispersed valve, which is ensured by the combustion of gaseous pyrolysis products in the layer of granular material of the dispersed valve with the formation of a fluidized bed over a dense layer, placed above the gas distribution grill.
Таким образом, под повышением эффективности переработки подразумеваются повышение интенсивности процесса пиролиза и восстановления металла, содержащегося в твердом остатке пиролиза, аморфным графитом и алюминиевыми гранулами за счет проведения встречных и экзо- и эндотермических реакций (в том числе и пиролиза) с утилизацией тепла, исключение насыщения жидкостями слоя дисперсного клапана до появления факела. В противном случае пришлось бы механически разрыхлять этот слой, разрушая в нем каналы, либо осуществлять его специальный подогрев, вплоть до восстановления его сыпучести. За счет теплоизоляции зоны экзотермической реакции слоем огнеупорных частиц тепловой поток направлен в зону пиролиза с максимальными поглощением тепла и температурным напором. Thus, an increase in processing efficiency means an increase in the intensity of the pyrolysis and reduction of the metal contained in the solid pyrolysis residue with amorphous graphite and aluminum granules due to counter and exothermic and endothermic reactions (including pyrolysis) with heat recovery, eliminating saturation liquids of a layer of a dispersed valve before the appearance of a torch. Otherwise, it would be necessary to mechanically loosen this layer, destroying the channels in it, or to carry out its special heating, up to the restoration of its friability. Due to the thermal insulation of the exothermic reaction zone, a layer of refractory particles directs the heat flow to the pyrolysis zone with maximum heat absorption and temperature head.
На фиг. 1 изображено устройство для реализации способа переработки отходов, содержащих органические вещества; на фиг. 2 схема формирования прослойки из эндотермической смеси окисленных металлов с аморфным графитом вокруг слоя с экзотермической смесью окислов металлов с частицами алюминия. In FIG. 1 shows a device for implementing a method of processing waste containing organic matter; in FIG. 2 is a diagram of the formation of a layer of an endothermic mixture of oxidized metals with amorphous graphite around a layer with an exothermic mixture of metal oxides with aluminum particles.
Устройство содержит вертикальную камеру 1 в виде трубы, охваченную печью 2 с верхним песочным затвором 3 и дисперсным клапаном 4, погруженным в песочный затвор 3 кольцевой обечайкой 5, охватывающей трубу 1 с зазором, с нижним песочным затвором 6, в который она вставлена обечайкой 7, охватывающей трубу 1 с зазором; песочный затвор 6 охватывает емкость для сбора жидкости 8. Труба 1 под песочным затвором 3 охвачена камерой 9 для утилизации тепла отводимых газов с патрубками 10 и 11 их подвода и отвода. Внутри трубы 1 размещена съемная решетка 12. Дисперсный клапан 4, установленный на трубе 1, содержит корпус 13 с газораспределительной решеткой 14, коллектором 15, патрубком для подвода воздуха (газа) 16, перфорированные трубки 17, соединенные с коллектором 15. В корпусе 13 дисперсного клапана 4 размещен слой зернистого материала 18. Дисперсный клапан 4 снабжен специальным сборным патрубком 19 для отвода газов в камеру 9, содержащим патрубок 20, колпак 21 с патрубком 22, песочный затвор 23, патрубок 24, и перегородкой 25 с отверстием, в которое входит патрубок 22, песочный затвор 26, коллектор 27 с корпусом 28, решеткой 29, песочным затвором 30, соединенный с патрубком 10, с герметизацией песочным затвором 31. Обечайка 5 снабжена патрубком с вентилем 32 для отвода пара и газа. Песочные затворы 3 и 6 содержат съемные обечайки 33 и 34. Песочный затвор 6 содержит газораспределительную решетку 35, коллектор 36, патрубок 37 и вентиль. Внутри трубы на решетке 12 размещен слой огнеупорных гранул 38, а в нем экзотермическая смесь окислов с частицами алюминия 39, а над этим слоем загружены обрабатываемый материал 40 (например, аккумуляторы) и смесь окислов металла с аморфным графитом 41. Труба 1 удаляется из печи с помощью захватов 42. The device comprises a vertical chamber 1 in the form of a pipe, enclosed by a furnace 2 with an upper sand lock 3 and a dispersion valve 4, immersed in the sand lock 3 by an annular shell 5, covering the pipe 1 with a gap, with a lower sand lock 6, into which it is inserted by a shell 7, covering pipe 1 with a gap; a sand valve 6 covers a container for collecting liquid 8. A pipe 1 under a sand valve 3 is enclosed by a chamber 9 for utilization of heat of exhaust gases with nozzles 10 and 11 for their supply and removal. Inside the pipe 1, a removable grill 12 is located. The dispersion valve 4 mounted on the pipe 1 contains a housing 13 with a gas distribution grill 14, a manifold 15, a pipe for supplying air (gas) 16, perforated tubes 17 connected to the manifold 15. In the housing 13 of the dispersed a valve layer 4 is a layer of granular material 18. The dispersion valve 4 is equipped with a special collection pipe 19 for exhausting gases into the chamber 9, containing a pipe 20, a cap 21 with a pipe 22, a sand shutter 23, a pipe 24, and a partition 25 with an opening into which the pipe enters 22, a sand shutter 26, a collector 27 with a housing 28, a grill 29, a sand shutter 30 connected to the nozzle 10, with a sand shutter 31 sealing. The shell 5 is equipped with a nozzle with a valve 32 for venting steam and gas. Sand shutters 3 and 6 contain removable shells 33 and 34. Sand shutter 6 contains a gas distribution grid 35, a manifold 36, a pipe 37 and a valve. Inside the pipe, on the grate 12, a layer of
Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.
В трубе 1 на решетке 12 формируют слой огнеупорных гранул, выполненных из огнеупорной глины. В пакет из полиэтилена загружается смесь окиси свинца и алюминиевых гранул и устанавливается по центру трубы 1 на слое огнеупорных гранул 38. Далее мешок с экзотермической смесью 39 засыпается огнеупорными гранулами. Размер гранул таков, что через их слой свободно протекает жидкий металл. На этот слой загружаются отработанные аккумуляторы 40, а зазор между стенкой трубы 1 и аккумуляторами 40 заполняется смесью аморфного графита и окиси свинца, являющейся, в частности, промежуточным теплоносителем 41. Труба с помощью захватов 42 вставляется в нагретую печь 2, опираясь обечайкой 7 на решетку 35. После этого на трубу устанавливается дисперсный клапан 4 и между обечайками 33, 34 и 5, 7 засыпается дисперсный материал, образуя песочные затворы 3 и 6. Вентили 32 и 38 пори этом открыты. После формирования песочных затворов 3 и 6 и удаления водяного пара вентили 32 и 38 перекрываются, корпус 28 устанавливается на патрубке 10 (для устойчивости корпуса 28 патрубок 10 выполнен прямоугольным или в виде двух параллельных труб). Формируется песочный затвор 31. Как только над патрубком 20 появляется дым и пожигается факел, через патрубок 5 в коллектор 15, перфорированные трубки 17 подается сжатый воздух. После этого на решетке 29 устанавливают корпус 24, патрубок 20 с факелом перекрывают колпаком 21, введя при этом патрубок 22 в отверстие перегородки 25. Затем формируется песчаный затвор 30. При этом горение горючих газов продолжается под колпаком 21, а по мере прогрева слоя дисперсного материала (известняка) распространяется внутрь слоя. Расход воздуха устанавливается такой, чтобы обеспечить создание кипящего слоя над трубками 17, в то время как плотный слой дисперсного материала, лежащий под трубами 17 на решетке 14, препятствует попаданию воздуха внутрь корпуса 1, но пропускает восходящий поток газообразных продуктов пиролиза. Изменением количества подаваемого воздуха достигалось регулирование температуры отводимых газов. При необходимости часть газов можно отводить через патрубок с вентилем 32. In the pipe 1 on the grid 12 form a layer of refractory granules made of refractory clay. A mixture of lead oxide and aluminum granules is loaded into a polyethylene bag and installed in the center of the pipe 1 on the layer of
В ходе пиролиза образующиеся газы отводятся как вверх, так и вниз, через решетку 35, коллектор 36, песочный затвор 6, являющийся, таким образом, и дисперсным клапаном, что препятствует подъему давления внутри трубы 1. По мере пиролиза, в частности, аккумуляторов происходили разложение органики, уменьшение объема отходов, расплавление свинца, который стекал в емкость 8. During pyrolysis, the gases formed are taken up and down, through the grate 35, the collector 36, the sand valve 6, which is thus also a dispersion valve, which prevents the pressure from rising inside the pipe 1. During the pyrolysis, in particular, the batteries decomposition of organic matter, reduction of waste volume, melting of lead, which drained into a container 8.
Раскаленные газы, вращаясь вихрем вокруг трубы в камере 9, предварительно подогревали обрабатываемый материал. Выделяющийся серный ангидрид, образующийся при распаде: Pb 30 PbO + 30, связывается известняком, образуя гипс. При нагревании PbO при температуре 530-550oC образуется PbO, которая плавится при температуре 886oC. Выделяющийся кислород взаимодействует с углеродом и органикой, дополнительно повышая температуру внутри трубы 1. К моменту достижения температуры плавления окиси свинца 886oC алюминиевые частицы расплавляются и находятся в оболочке из окиси свинца. Первой достигает температуры 886oC часть слоя 39, находящаяся ближе к центру печи. В этот момент расплавленная окись свинца начинает взаимодействовать с расплавленным алюминием. Температура достигает нескольких тысяч градусов, при этом идет частичное оплавление огнеупорных гранул. Одновременно идет восстановление свинца углеродом, сопровождающееся поглощением тепла. Наличие аморфного графита препятствует стеканию окиси свинца, но при этом образуются капельки свинца. Окись свинца, находящаяся внутри аккумуляторов, частично восстанавливается и спекается с аморфным графитом. После прекращения горения факела корпус 28 удаляется, труба 1 с помощью захватов 42 выводится из печи 2 и устанавливается на слое песка для охлаждения.The hot gases, rotating in a vortex around the pipe in the chamber 9, preheated the processed material. Released sulfuric anhydride formed during the decomposition of: Pb 30 PbO + 30, bound by limestone, forming gypsum. When PbO is heated at a temperature of 530-550 o C, PbO is formed, which melts at a temperature of 886 o C. The released oxygen interacts with carbon and organics, further increasing the temperature inside pipe 1. By the time the lead oxide reaches a melting point of 886 o C, the aluminum particles melt and are in a shell of lead oxide. The first reaches a temperature of 886 o C part of the
После охлаждения трубы 1 клапан 4 снимается, обечайка 33 удаляется, а песок осыпается. Труба переворачивается, и ее содержимое выгружается на грохот с ячейками 10-15 мм, через которые проваливаются огнеупорные гранулы. Песочный затвор с емкостью 8, наполненной свинцом, удаляются, а на них место устанавливается другой песочный затвор. After cooling the pipe 1, the valve 4 is removed, the shell 33 is removed, and the sand crumbles. The pipe is turned over, and its contents are discharged to a screen with 10-15 mm cells through which refractory granules fall. A sand valve with a capacity of 8 filled with lead is removed, and another sand valve is installed in their place.
Следует заметить, что в начальный период разогрева отходов, когда факел то загорается, то гаснет из-за избытка водяного пара, в результате чего выделяется значительное количество дымовых газов, смешанных с паром, возможно подключение патрубка 16 к источнику природного газа, и тогда при поджигании смеси последнего с паром и дымовыми газами осуществляются бездымное горение факела и разогрев слоя дисперсного клапана 4. Подача природного газа прекращается, когда достигается устойчивое горение факела. В этот момент патрубок 16 подключается к источнику сжатого воздуха. It should be noted that in the initial period of heating the waste, when the torch lights up, then goes out due to excess water vapor, as a result of which a significant amount of flue gases mixed with steam is released, it is possible to connect the pipe 16 to a natural gas source, and then when igniting a mixture of the latter with steam and flue gases is carried out smokeless burning of the flame and heating of the layer of the dispersed valve 4. The supply of natural gas is stopped when stable burning of the flame is achieved. At this point, the pipe 16 is connected to a source of compressed air.
В данном устройстве перерабатываются также алюминийсодержащие бытовые отходы с отводом жидкого алюминия в емкостью 8 при отсутствии угара алюминия, маслосодержащие отходы шлифования, ванадийсодержащие остатки мазута с отводом до 75% масла и мазута (в от их исходного содержания) в емкость 8. This device also processes aluminum-containing household waste with liquid aluminum in a capacity of 8 in the absence of aluminum fumes, oil-containing grinding waste, vanadium-containing residues of fuel oil with the discharge of up to 75% of oil and fuel oil (from their initial content) into a container 8.
При переработке, например, гальванических отходов возможен вариант проведения алюмотермической реакции, приведенной на фиг. 2. В полиэтиленовый мешок загружается смесь двуокиси марганца, алюминиевых гранул и окисленного стального порошка, выделенного из отходов шлифования. Этот мешок помещается в другой, большего размера, мешок на прослойку из смеси марганца с углем и стальным порошком 43, после чего меньший мешок полностью засыпается этой смесью, образуя эндотермическую оболочку. Большой мешок помещается на слой огнеупорных частиц в трубе и засыпается этими частицами, а над этим слоем загружаются гальванические элементы. В ходе пиролиза часть цинка стекает в емкость 8, часть испаряется и конденсируется в слое зернистого материала дисперсного клапана 4 и песочного затвора 6. В качестве зернистого материала используются гранулы латуни, полученные после переплава ее отходов, дробления в шаровой мельнице и просева шлака. Пары цинка конденсируются на поверхности латунных гранул. Повышение температуры за счет алюмотермической реакции восстановления марганца обеспечивает полное испарение цинка, частичное восстановление марганца углеродом и образование ферромарганца в виде слитков и спеков. Насыщенные цинком латунные гранулы переплавлялись и использовались в дальнейшем для выплавки латуни. Гальванические элементы после пиролиза и отжига дробятся в шаровой мельнице, просеиваются и подвергаются магнитной сепарации. При дроблении гальванических элементов со стальным корпусом часть из них разрушалась, а двуокись марганца в смеси с углем измельчалась в порошок. После магнитной сепарации надрешеточного продукта отдельно извлекались графитовые электроды. Неразрушенные элементы, в которых произошло частичное восстановление и спекание марганца, имеющие меньшую удельную магнитную восприимчивость, отделялись от пустых железных корпусов. Неразрушенные гальванические элементы в дальнейшем спекались со стальным порошком, а спеки переплавлялись с полной утилизацией железных корпусов и усвоением марганца. When processing, for example, galvanic waste, the variant of carrying out the aluminothermic reaction shown in FIG. 2. A mixture of manganese dioxide, aluminum granules and oxidized steel powder extracted from grinding waste is loaded into a plastic bag. This bag is placed in another, larger bag on a layer of a mixture of manganese with coal and
Пример 2. Перерабатывался аккумуляторный лом. Аккумуляторы промывались водой, чтобы удалить остатки серной кислоты, и загружались внутрь стальной трубы диаметром 430 мм на слой гранул из дробленого шамота и огнеупорной глины, размещенный на съемной решетке. Труба помещалась в печь диаметром 600 мм и нижним основанием погружалась в песочный затвор с емкостью для сбора жидкого металла, затем устанавливался дисперсный клапан с погружением его нижнего основания в песочный затвор. Example 2. Recycled battery scrap. The batteries were washed with water to remove residual sulfuric acid, and loaded into a steel pipe with a diameter of 430 mm onto a layer of granules of crushed fireclay and refractory clay placed on a removable grate. The pipe was placed in a furnace with a diameter of 600 mm and the lower base was immersed in the sand valve with a container for collecting liquid metal, then a dispersion valve was installed with the lower base immersed in the sand valve.
Материал дисперсного клапана выполнен из известняка, с тем чтобы улавливать серный ангидрид и сернистый газ. The dispersion valve material is made of limestone in order to trap sulfuric anhydride and sulfur dioxide.
После загорания факела в слой известняка подавался сжатый воздух так, что этот слой разделялся на две части: нижняя представляла собой плотный слой, верхняя псевдоожиженный слой. По мере прогрева слоя горение распространялось непосредственно в псевдоожиженный слой, обеспечивая высокую температуру этого слоя и более эффективное сгорание газообразных продуктов пиролиза. Серный ангидрид связывался известняком, образуя гипс. Температура слоя и отходящих газов регулировалась расходом воздуха, а также вентилем 38 (фиг. 1), позволяющим направлять часть горючих газов на дожигание непосредственно в камере 9 или в другом месте. Нагрев печи проводили до температуры 930oC. После прекращения горения факела труба удалялась из печи, устанавливалась на слой зернистого материала в смеси с графитом и охлаждалась, в то время как другая труба загружалась в печь. После охлаждения дисперсный клапан снимался, труба переворачивалась и ее содержимое выгружалось вместе со съемной решеткой. Спеки графита с окисью и частично восстановленного свинца вручную удалялись и загружались в шаровую мельницу. Выделенная после дробления окись свинца (путем просева через сито с ячейками 1 мм) взвешивалась и перемешивалась в барабане с алюминиевыми гранулами. Фракция + 1 мм прессовалась в брикеты и переплавлялсь. Полученную шихту в количестве 20 кг загружали в полиэтиленовый мешок. В трубу вновь вставляли съемную решетку, формировали на ней слоя огнеупорных гранул. На этот слой по центру трубы устанавливали мешок с шихтой, и дополнительной загрузкой гранул вокруг мешка создавали огнеупорную оболочку. Затем на верхнюю поверхность этой оболочки загружались аккумуляторы, а зазоры между ними и стенкой трубы заполнялись графитом в смеси с окисью свинца. После этого труба вводилась в печь, в песочный затвор устанавливалось ее нижнее основание, а над верхним основанием размещался дисперсный клапан и формировался верхний песочный затвор.After the torch ignited, compressed air was supplied into the limestone layer so that this layer was divided into two parts: the lower one was a dense layer, the upper fluidized bed. As the layer was heated, combustion propagated directly into the fluidized bed, providing a high temperature of this layer and more efficient combustion of gaseous pyrolysis products. Sulfuric anhydride was bound by limestone to form gypsum. The temperature of the layer and exhaust gases was regulated by the air flow rate, as well as by the valve 38 (Fig. 1), which allows directing part of the combustible gases to the afterburning directly in the chamber 9 or in another place. The furnace was heated to a temperature of 930 o C. After the torch stopped burning, the pipe was removed from the furnace, placed on a layer of granular material mixed with graphite, and cooled, while the other pipe was loaded into the furnace. After cooling, the dispersion valve was removed, the pipe turned over and its contents were unloaded together with a removable grill. The specimens of graphite with oxide and partially reduced lead were manually removed and loaded into a ball mill. Lead oxide isolated after crushing (by sieving through a sieve with 1 mm mesh) was weighed and mixed in a drum with aluminum granules. The + 1 mm fraction was pressed into briquettes and smelted. The resulting mixture in an amount of 20 kg was loaded into a plastic bag. A removable grate was reinserted into the pipe, a layer of refractory granules was formed on it. A bag with a charge was installed on this layer in the center of the pipe, and an additional loading of granules around the bag created a refractory shell. Then, batteries were loaded onto the upper surface of this shell, and the gaps between them and the pipe wall were filled with graphite in a mixture with lead oxide. After this, the pipe was introduced into the furnace, its lower base was installed in the sand gate, and a disperse valve was placed above the upper base and the upper sand gate was formed.
Заполнением зазора между аккумулятором и стенкой трубы графитом в смеси с окисью свинца обеспечивались, во-первых, более высокая теплопроводность от стенки трубы к аккумуляторам в сочетании со значительной поверхностью контакта аккумуляторов с теплопроводящей массой, а, во-вторых, одновременное восстановление свинца, что повышает полезную загрузку объема трубы и производительность переработки. Filling the gap between the battery and the pipe wall with graphite mixed with lead oxide provided, firstly, higher thermal conductivity from the pipe wall to the batteries in combination with a significant contact surface of the batteries with the heat-conducting mass, and, secondly, the simultaneous recovery of lead, which increases payload volume and processing capacity.
Вместо известняка для улавливания серного ангидрида можно использовать дробленую железную окалину. В условиях эксперимента на выходе из дисперсного клапана устанавливалась дополнительно прослойка из алюминиевых гранул для поглощения хлора. Образующийся AlCl возгонялся и затем конденсировался в специальном холодильнике. Instead of limestone, crushed iron oxide can be used to capture sulfuric anhydride. Under the experimental conditions, an additional layer of aluminum granules was installed at the outlet of the dispersed valve to absorb chlorine. The resulting AlCl was sublimated and then condensed in a special refrigerator.
При температуре 900oC печь отключалась, но ее температура продолжала повышаться до 1100oC. Через дисперсный клапан выделялся белый сладковатый дым. Как только температура печи опускалась до 800oC, труба удалялась из нее. После охлаждения труба переворачивалась и из нее выгружалась смесь окисленного свинца с аморфным графитом, частично спекшаяся, спеки окиси свинца с графитом, шамотные огнеупорные гранулы и оплавленные спеки этих гранул. Спеки гранул измельчались для повторного использования. Смесь окисленного свинца с аморфным графитом измельчалась в шаровой мельнице и просеивалась через сито. Фракция + 1 мм представляла собой гранулы свинца, которые затем прессовались в брикеты и переплавлялись. Во фракцию 1 мм после определения в ней остаточного количества углерода вводили дополнительное количество окиси свинца, с тем чтобы весь углерод пошел на его восстановление, перемешивали и загружали в верхнюю часть трубы, заполненную аккумуляторами.At a temperature of 900 o C the furnace was turned off, but its temperature continued to rise to 1100 o C. White sweetish smoke was released through the dispersion valve. As soon as the temperature of the furnace dropped to 800 o C, the pipe was removed from it. After cooling, the pipe turned over and a mixture of oxidized lead with amorphous graphite, partially sintered, specimens of lead oxide with graphite, fireclay refractory granules and melted specimens of these granules were unloaded from it. The specimens of granules were crushed for reuse. A mixture of oxidized lead with amorphous graphite was ground in a ball mill and sieved through a sieve. The + 1 mm fraction was lead granules, which were then pressed into briquettes and melted. After determining the residual amount of carbon in the 1 mm fraction, an additional amount of lead oxide was introduced so that all the carbon went into its reduction, mixed and loaded into the upper part of the tube filled with batteries.
Пример 3. Переработке подвергали хромсодержащие отходы кожевенного производства. Предварительно они подвергались выпариванию до влажности 20 - 25% диспергированию и фильтрационной сушке. Кстати, при достижении влажности порядка 20 25% и отстое отходов наблюдался постепенный их саморазогрев до температуры 90oC и сушка происходила за счет тепла, выделяющегося при частичном разложении органических веществ. Данная технология гарантирует отсутствие образования шестивалентного хрома.Example 3. The processing was subjected to chromium-containing waste leather production. Previously, they were subjected to evaporation to a moisture content of 20 - 25% dispersion and filtration drying. By the way, when reaching a moisture level of about 20 25% and the waste settles, their gradual self-heating to a temperature of 90 o C was observed and drying occurred due to the heat released during the partial decomposition of organic substances. This technology ensures that hexavalent chromium is not formed.
Высушенные отходы загружались в трубу на слой стальных шаров. Труба устанавливалась в печь на песочном затворе, после чего ее верхнее основание перекрывалось дисперсным клапаном. Пиролиз проводился в нагревом печи до 800oC и выдержкой до прекращения горения факела. Выпаривание проводили за счет утилизации тепла отходящих газов. Твердый остаток пиролиза, содержащий 17% хрома, смешивали с алюминиевыми гранулами в соотношении, определяемом реакцией:
CrO + 2Al 2Cr + AlO.Dried waste was loaded into the pipe onto a layer of steel balls. The pipe was installed in the furnace on a sand valve, after which its upper base was blocked by a dispersion valve. Pyrolysis was carried out in a furnace heated to 800 o C and holding until the flame stopped burning. Evaporation was carried out by utilizing the heat of the exhaust gases. A solid pyrolysis residue containing 17% chromium was mixed with aluminum granules in a ratio determined by the reaction:
CrO + 2Al 2Cr + AlO.
Смесь помещали в полиэтиленовые мешки, которые вентилятором выдувались из некомпостируемых бытовых отходов на выходе с конвейера (переработка проводилась на Минском малом государственном предприятии "Экорес"). Но предварительно на дне мешка формировалась прослойка из смеси железной окалины и алюминиевых частиц. Окалину получали за счет окислительного отжига стального порошка, выделенного из отходов шлифования. После этого мешок устанавливали в другом, большего размера, мешке на слое из смеси 50% стального порошка ШХ-15, выделенного из отходов шлифования, и 50% твердого остатка пиролиза, содержащего 17% хрома. Затем меньший мешок полностью засыпали указанной смесью. Большой мешок устанавливали по центру трубы на слое огнеупорных частиц в смеси с аморфным графитом и засыпали этой смесью. Графит препятствовал спеканию огнеупорных частиц. Над этим слоем загружались высушенных отходы кожевенного производства. The mixture was placed in plastic bags, which were blown with a fan from non-composted household waste at the exit from the conveyor (processing was carried out at the Minsk small state-owned enterprise Ecores). But previously, a layer of a mixture of iron oxide and aluminum particles was formed at the bottom of the bag. Dross was obtained by oxidative annealing of steel powder extracted from grinding wastes. After that, the bag was installed in another, larger bag on a layer of a mixture of 50% steel powder SHX-15 isolated from grinding wastes and 50% solid pyrolysis residue containing 17% chromium. Then the smaller bag was completely covered with the indicated mixture. A large bag was placed in the center of the pipe on a layer of refractory particles mixed with amorphous graphite and filled with this mixture. Graphite prevented the sintering of refractory particles. Above this layer, dried tannery was loaded.
Взаимодействием окислов железа с алюминием достигалась температура, при которой начиналось интенсивное взаимодействие окиси хрома с алюминием. За счет выделяющегося тепла смесь частиц стального порошка и твердого остатка пиролиза спекается. Следует отметить, что в ходе пиролиза температурное поле внутри трубы неоднородное: там, где идет пиролиз, температура гораздо ниже, чем в зоне, где размещена смесь отходов, прошедших обработку пиролизом, с алюминием. Поэтому алюмотермическая реакция начинается до того, как закончится процесс пиролиза, идущий с поглощением тепла: все это обеспечивает утилизацию тепла алюмотермической реакции и интенсифицирует процесс пиролиза. By the interaction of iron oxides with aluminum, a temperature was reached at which intense interaction of chromium oxide with aluminum began. Due to the heat generated, a mixture of particles of steel powder and a solid pyrolysis residue is sintered. It should be noted that during the pyrolysis, the temperature field inside the pipe is not uniform: where the pyrolysis is taking place, the temperature is much lower than in the zone where the mixture of waste processed by pyrolysis and aluminum is located. Therefore, the aluminothermic reaction begins before the pyrolysis process, which goes with the absorption of heat, ends: all this ensures the heat recovery of the aluminothermic reaction and intensifies the pyrolysis process.
После прекращения горения факела труба удалялась из печи, охлаждалась, после чего с нее снимался дисперсный клапан, и она разгружалась. Твердый остаток пиролиза удалялся в виде цилиндрического спека. Слой огнеупорных частиц в смеси с графитом высыпался, и одновременно из трубы удалялся спек с оболочкой из спекшихся стальных частиц, окиси хрома и легкоплавкого флюса, внутри которого находился феррохром. При переплаве этого спека в индукционной печи была получена высокохромистая нержавеющая сталь. After the torch stopped burning, the pipe was removed from the furnace, cooled, after which the dispersion valve was removed from it, and it was unloaded. The solid pyrolysis residue was removed as a cylindrical cake. A layer of refractory particles in a mixture with graphite precipitated, and at the same time, sinter with a shell of sintered steel particles, chromium oxide and low-melting flux, inside which was ferrochrome, was removed from the pipe. Upon remelting this cake in an induction furnace, high-chromium stainless steel was obtained.
Пример 4. Переработка ванадийсодержащий отходов заключается в формировании в трубе слоя зернистого материала из стальных шариков, на поверхность которого загружались отходы. Часть жидкой составляющей, фильтруясь, сливалась в отдельную емкость. Затем трубу вставляли в печь, а нижнее ее основание, находящееся за пределами печи, погружали в гидравлический затвор, аналогичный песочному на фиг.1, но вместо песка использовалась вода. Верхнее ее основание перекрывалось дисперсным клапаном. По мере нагрева до 300 500oC вязкость жидких углеводородов уменьшалась (здесь указана температура в печи) и они стекали в зону охлаждения, там же конденсировались их пары. Часть паров и горючих газов дожигалась в дисперсном клапане. В результате получался полукокс, содержащий окись ванадия. Часть этого полукокса подвергали дальнейшему пиролизу с подъемом температуры до 850oC, в результате образовался кокс с содержанием ванадия около 20% Этот кокс смешивали с алюминиевыми гранулами и окисленным стальным порошком. Полученная смесь загружалась в полиэтиленовый мешок. Этот мешок охватывался сначала оболочкой из смеси стального порошка и кокса, содержащего окись ванадия, затем оболочкой огнеупорных частиц. Над этим слоем размещался слой полукокса, содержащий окись ванадия. Благодаря этому в ходе пиролиза и восстановления окиси железа коксом поглощался тепловой поток, идущий из зоны алюмотермической реакции. После разгрузки трубы из нее извлекался спек стального порошка, легированный ванадием, обладающий высокой прочностью и плотностью около 5 г/см3, что стало возможным вследствие полезного использования тепла экзотермической реакции и подъема температуры до уровня 1200oC, хотя используемая печь не давала температуру выше 950oC.Example 4. The processing of vanadium-containing waste consists in the formation in the pipe of a layer of granular material from steel balls, on the surface of which the waste was loaded. Part of the liquid component, filtered, merged into a separate container. Then the pipe was inserted into the furnace, and its lower base, located outside the furnace, was immersed in a hydraulic shutter similar to the sand valve in figure 1, but water was used instead of sand. Its upper base was blocked by a dispersion valve. As it heated to 300,500 ° C, the viscosity of the liquid hydrocarbons decreased (the temperature in the furnace is indicated here) and they flowed into the cooling zone, and their vapors condensed there. Some of the vapors and combustible gases were burned in the dispersion valve. The result was a semi-coke containing vanadium oxide. A part of this semi-coke was subjected to further pyrolysis with a rise in temperature to 850 ° C, resulting in the formation of coke with a vanadium content of about 20%. This coke was mixed with aluminum granules and oxidized steel powder. The resulting mixture was loaded into a plastic bag. This bag was first covered by a shell of a mixture of steel powder and coke containing vanadium oxide, then a shell of refractory particles. A layer of semicoke containing vanadium oxide was placed above this layer. Due to this, during the pyrolysis and reduction of iron oxide, the coke absorbed the heat flux coming from the aluminothermic reaction zone. After unloading the pipe, vanadium doped steel powder cake was removed from it, having high strength and density of about 5 g / cm 3 , which was made possible due to the beneficial use of the heat of the exothermic reaction and the temperature rising to the level of 1200 o C, although the furnace used did not give the temperature higher 950 o C.
Следует заметить, что наличие в смеси окислов тяжелых металлов с алюминием углерода и окисленного стального порошка снижало интенсивность алюмотермического процесса, во-первых, из-за уменьшения концентрации смеси алюминия с окислами на единицу объема, во-вторых, из-за идущего с поглощением тепла параллельного процесса восстановления металла углеродом, интенсивность которого возрастала с увеличением температуры. Очевидно, что в результате окислительного отжига смеси угля (кокса) с окислами металлов можно полностью удалить углерод и получить смесь окислов с алюминием, позволяющую получить максимальный тепловой эффект. It should be noted that the presence in the mixture of heavy metal oxides of carbon and aluminum and an oxidized steel powder reduced the intensity of the aluminothermic process, firstly, due to a decrease in the concentration of the mixture of aluminum and oxides per unit volume, and secondly, because of heat absorption a parallel process of metal reduction with carbon, the intensity of which increased with increasing temperature. Obviously, as a result of oxidative annealing of a mixture of coal (coke) with metal oxides, it is possible to completely remove carbon and obtain a mixture of oxides with aluminum, which allows to obtain the maximum thermal effect.
Пример 5. Обработке подвергались отходы абразивной обработки стали ШХ-15 Минского подшипникового завода, вывезенные на свалку. Отходы содержали 7-8% масла, 10% абразива и остатки бакелитовой связки абразивного инструмента. Отходы промывали 1%-ным раствором серной кислоты (раствор получали при промывке свинцовых аккумуляторов) и водой, диспергировали путем грохочения на решетке с размером ячеек 20 мм, сушили в фильтрационной сушилке. При этом обеспечивалось низкотемпературное разложение и полимеризация масла. Далее отходы подвергались дроблению в шаровой мельнице, при этом их плотность утряски возрастала в 2-3 аза, достигая 2,5-2,7 г/см3, рассеву и магнитной сепарации. Этот порошок содержал 4-5% органики в виде отложений на поверхности стальных частиц и повышенное, до 3-4% количество кислорода. Затем готовилась экзотермическая смесь из выделенного стального порошка, окалины стали ШХ-15, окиси хрома и алюминиевых частиц и укладывалась в полиэтиленовый пакет. Последний устанавливался на слое стального порошка в другом, большего размера, пакете и полностью засыпался слоем стального порошка, образующего вокруг экзотермической смеси пористую оболочку. Пакет устанавливался в трубе на слое огнеупорных частиц, размещенном на съемной решетке.Example 5. Processing was subjected to abrasive waste steel ШХ-15 of the Minsk Bearing Plant, taken to landfill. The waste contained 7-8% oil, 10% abrasive and the remnants of a bakelite bundle of an abrasive tool. The waste was washed with a 1% sulfuric acid solution (the solution was obtained by washing the lead batteries) and water, dispersed by screening on a grate with a mesh size of 20 mm, and dried in a filter drier. At the same time, low-temperature decomposition and polymerization of the oil was ensured. Then the waste was crushed in a ball mill, while their density of the shake increased in 2-3 basics, reaching 2.5-2.7 g / cm 3 , sieving and magnetic separation. This powder contained 4-5% organics in the form of deposits on the surface of steel particles and an increased amount of oxygen up to 3-4%. Then, an exothermic mixture was prepared from the selected steel powder, mill scale of ШХ-15 steel, chromium oxide and aluminum particles and packed in a plastic bag. The latter was mounted on a layer of steel powder in another, larger bag, and was completely covered with a layer of steel powder forming a porous shell around the exothermic mixture. The bag was installed in the pipe on a layer of refractory particles placed on a removable grill.
После засыпки этого пакета частицами абразива, смешанными с графитом, в трубу загружалась разъемная обечайка со стальным порошком, подвергаемым пиролизу. Обечайка также засыпалась слоем абразива, смешанного с графитом. Процесс пиролиза органики сопровождался горением факела. При температуре печи 850-900oC начинается алюмотермическая реакция. Температура слоя, охватывающего экзотермическую смесь, поднимается до 1300-1400oC, температура слоя в обечайке достигает 1100-1200oC, при этом значительное количество тепла поглощается в ходе эндотермической реакции восстановления металла углеродом.After filling this bag with abrasive particles mixed with graphite, a split shell with steel powder subjected to pyrolysis was loaded into the pipe. The shell was also bombarded with a layer of abrasive mixed with graphite. The process of pyrolysis of organics was accompanied by the burning of a torch. At a furnace temperature of 850-900 o C begins aluminothermic reaction. The temperature of the layer covering the exothermic mixture rises to 1300-1400 o C, the temperature of the layer in the shell reaches 1100-1200 o C, while a significant amount of heat is absorbed during the endothermic reaction of metal reduction with carbon.
После выдержки в отключенной при 900oC печи, подъема в ней температуры и падения до 800oC, труба из печи удалялась, охлаждалась и разгружалась. Из трубы извлекались обечайка со спеком восстановленного порошка и плотный прочный спек, содержащий феррохром. Первый спек поднимали и сбрасывали на бетонный пол с высоты 2 м. От удара часть его разрушалась на куски, последние загружались в шаровую мельницу и размалывались в порошок. Плотный спек и неразрушенная часть более рыхлого спека, отложенного в обечайке, направлялись на переплав. В дальнейшем именно из полученного после пиролиза и отжига стального порошка, имевшего уже плотность утряски 3,7-4 г/см3, формировали и экзотермическую смесь, и оболочку вокруг нее, что позволяло получить еще более плотный спек.After holding in a furnace turned off at 900 ° C, raising the temperature in it and dropping to 800 ° C, the pipe was removed from the furnace, cooled and unloaded. A shell was removed from the pipe with a cake of reconstituted powder and a dense, durable cake containing ferrochrome. The first cake was lifted and dropped onto a concrete floor from a height of 2 m. From the impact, part of it collapsed into pieces, the latter were loaded into a ball mill and ground into powder. The dense cake and the undestructed part of the more friable cake deposited in the shell were sent for remelting. Subsequently, it was precisely from the steel powder obtained after pyrolysis and annealing that already had a shake density of 3.7–4 g / cm 3 that both an exothermic mixture and a shell around it were formed, which made it possible to obtain an even denser cake.
При переработке отходов шлифования, содержащих от 25 до 40% масла, последнее стекало в емкость, расположенную под трубой. Другая часть масла в виде паров и газообразных продуктов пиролиза сжигалась в слое дисперсного материала клапана. When processing grinding wastes containing from 25 to 40% oil, the latter flowed into a container located under the pipe. Another part of the oil in the form of vapors and gaseous pyrolysis products was burned in a layer of dispersed valve material.
Необходимо отметить принципиальную возможность полного улавливания паров серной кислоты, окислов серы и хлора в случае выполнения зернистого материала дисперсного клапана в виде последовательно расположенных прослоек отходов шлифования (стальных частиц), древесных опилок, а над ними слоя известняка, причем кипящий слой образует в период горения факела лишь верхняя часть слоя известняка. It should be noted that it is possible in principle to completely capture sulfuric acid vapors, sulfur oxides and chlorine in the case of granular material of a dispersed valve in the form of successive layers of grinding waste (steel particles), sawdust, and a layer of limestone above them, and a fluidized bed forms during the torch burning only the upper part of the limestone layer.
Сортировку отходов на МГП "Экорес" перед пиролизом осуществляли вручную на конвейере с отбором алюминийсодержащих отходов, аккумуляторов, гальванических элементов. Направляемые на свалку отходы абразивной обработки стали, хромсодержащие отходы кожевенного производства, ванадийсодержащие остатки мазутного топлива складировались в зависимости от состава раздельно. Среди отходов абразивной обработки стали раздельному складированию подвергались отходы быстрорежущей стали, в том числе циклонные, сталей марки 65 Г и ШХ-15. Остальные отходы стали подвергались совместному складированию. Подобная сортировка, проведенная пока в порядке эксперимента, дает возможность осуществления нового способа переработки отходов, содержащих органические вещества, в том числе тяжелые металлы и их окислы, путем пиролиза в обогреваемой камере под слоями зернистого материала, аморфного графита и факелом, дробления твердого остатка пиролиза, провеса, магнитной сепарации без неупорядоченного перемешивания металлов и их окислов, с получением полезных продуктов. При этом смешивание мелкой фракции раздробленного твердого остатка пиролиза, содержащей окислы металла, с частицами алюминия и разогрев полученной смеси в слое огнеупорных частиц, осуществляемый в процессе пиролиза предварительно отсортированных отходов, обеспечивает максимальную производительность восстановлена металлов и пиролиза за счет утилизации тепла, выделяющегося в процессе алюмотерамии, при сохранении целостности трубы за счет ее внутренней теплоизоляции слоем огнеупорных частиц и направление теплового потока в зону пиролиза. При этом дожигание горючих газов в слое зернистого материала путем подвода ев его верхнюю часть воздуха и образования в ней кипящего слоя обеспечивает наиболее эффективное сочетание интенсивного сжигания газообразных продуктов пиролиза с одновременной работой дисперсного клапана, без насыщения слоя зернистого материала жидкостями с потерей его сыпучести и пробоем струями газа; обеспечивает создание дополнительного теплового потока, направленного внутрь трубы. Waste sorting at the Ekores Municipal State-owned Enterprise before pyrolysis was carried out manually on a conveyor with the selection of aluminum-containing waste, batteries, and galvanic cells. Steel abrasive wastes sent to the landfill, chromium-containing tannery wastes, vanadium-containing residues of fuel oil were stored separately depending on the composition. Among the abrasive steel processing waste, waste of high-speed steel, including cyclone, 65 G and ShKh-15 steel, was subjected to separate storage. The remaining steel waste was subjected to joint storage. Such sorting, carried out so far as an experiment, makes it possible to implement a new method for processing wastes containing organic substances, including heavy metals and their oxides, by pyrolysis in a heated chamber under layers of granular material, amorphous graphite and a torch, crushing the solid pyrolysis residue, sag, magnetic separation without random mixing of metals and their oxides, with the receipt of useful products. At the same time, mixing the fine fraction of the crushed solid pyrolysis residue containing metal oxides with aluminum particles and heating the resulting mixture in a layer of refractory particles, carried out in the process of pyrolysis of pre-sorted waste, ensures maximum performance of the recovered metals and pyrolysis due to the utilization of heat generated during aluminothermia while maintaining the integrity of the pipe due to its internal thermal insulation with a layer of refractory particles and the direction of the heat flux into the zone of feast Lease. In this case, the burning of combustible gases in the layer of granular material by supplying its upper part of the air and the formation of a fluidized bed in it provides the most effective combination of intensive combustion of gaseous pyrolysis products with the simultaneous operation of the dispersed valve, without saturating the layer of granular material with liquids with the loss of its flowability and breakdown by jets gas; provides the creation of additional heat flow directed into the pipe.
Переработка данным способом аккумуляторного лома обеспечивает за один цикл получение слитков свинца, полное восстановление окиси свинца в смеси с алюминием и частичное в смеси с аморфным графитом (с окончательным ее восстановлением при повторном цикле обработки). Processing by this method of battery scrap provides lead ingots in one cycle, complete reduction of lead oxide in a mixture with aluminum and partial in a mixture with amorphous graphite (with its final recovery during a repeated processing cycle).
Переработка гальванических элементов обеспечивает утилизацию цинка, восстановление двуокиси марганца и получение спеков порошка, легированных марганцем. The processing of galvanic cells ensures the utilization of zinc, the reduction of manganese dioxide, and the production of cakes of powder doped with manganese.
Переработка хромсодержащих отходов обеспечивает восстановление хрома, получение феррохрома и спеков стального порошка, легированных хромом. The processing of chromium-containing waste provides the restoration of chromium, obtaining ferrochrome and cakes of steel powder alloyed with chromium.
Переработка данным способом ванадийсодержащих отходов обеспечивает восстановление ванадия, получение феррованадия и спеков стального порошка, легированных ванадием. Processing of vanadium-containing waste by this method ensures the recovery of vanadium, production of ferrovanadium and cakes of steel powder alloyed with vanadium.
Переработка отходов абразивной обработки стали обеспечивает восстановление и спекание порошка, получение спеков, легированных ферромарганцем, феррохромом, феррованадием, дает стальной порошок для проведения переработки твердого остатка пиролиза, содержащего окислы хрома, марганца и ванадия. The processing of steel abrasive wastes provides the recovery and sintering of the powder, obtaining cakes alloyed with ferromanganese, ferrochrome, ferrovanadium, and gives a steel powder for processing the solid pyrolysis residue containing chromium, manganese and vanadium oxides.
Переработка алюминийсодержащих бытовых отходов обеспечивает безугарную переработку алюминия с получением слитков и доступного раскислителя в виде гранул, соответствующих ГОСТ 295-79. The processing of aluminum-containing household waste provides a carbon-free processing of aluminum to produce ingots and an available deoxidizer in the form of granules corresponding to GOST 295-79.
Смешивание мелкой фракции твердого остатка пиролиза, содержащего окислы металлов с алюминием и стальным порошком, обеспечивает получение ферросплавов товарных продуктов. Mixing a fine fraction of the solid pyrolysis residue containing metal oxides with aluminum and steel powder provides ferroalloys for commercial products.
Введение в аморфный графит, являющийся промежуточным теплоносителем, окислов металлов, выделенных из отходов, обеспечивает поглощение тепла алюмотермии и повышает производительность переработки. The introduction of amorphous graphite, which is an intermediate coolant, of metal oxides isolated from waste, ensures the absorption of heat from aluminothermy and increases the productivity of processing.
Формирование слоя огнеупорных частиц из смеси графита с окислами металлов обеспечивает создание оболочки из эндотермической смеси вокруг экзотермической с максимальным поглощением тепла в процессе восстановления металла углеродом, а ввод в эту смесь стального порошка обеспечивает получение легированных спеков. The formation of a layer of refractory particles from a mixture of graphite with metal oxides ensures the creation of a shell of an endothermic mixture around an exothermic one with maximum heat absorption in the process of metal reduction with carbon, and the introduction of steel powder into this mixture provides alloyed cakes.
Снабжение устройства для реализации способа песочными затворами, охватывающими верхнее и нижнее основания камеры, с погружением дисперсного клапана в верхних песочный затвор обеспечивает надежную и простую герметизацию камеры; при этом снабжение дисперсного клапана патрубком для подвода воздуха (природного газа) и газораспределителем в виде перфорированных трубок, погруженных в верхнюю часть слоя дисперсного клапана, обеспечивает эффективный разогрев дисперсного клапана, препятствующий насыщению его слоя влагой и пробою его газовыми струями, а также дополнительный разогрев камеры пиролиза; при этом соединение нижнего песочного затвора с емкостью для сбора жидкости, а также размещение внутри камеры съемной решетки со слоем огнеупорных частиц обеспечивают удаление из обрабатываемых отходов и утилизацию расплавленных металлов и жидких углеводородов. The supply of the device for implementing the method with sand gates covering the upper and lower base of the chamber, with immersion of the dispersion valve in the upper sand shutter provides reliable and simple sealing of the chamber; at the same time, supplying the dispersed valve with a pipe for supplying air (natural gas) and a gas distributor in the form of perforated tubes immersed in the upper part of the dispersed valve layer provides effective heating of the dispersed valve, preventing its saturation from moisture and breakdown by its gas jets, as well as additional heating of the chamber pyrolysis; at the same time, the connection of the lower sand gate with the liquid collection tank, as well as the placement of a removable grating inside the chamber with a layer of refractory particles, ensure the removal of the processed waste and utilization of molten metals and liquid hydrocarbons.
Снабжение устройства сборным патрубком для отвода топочных газов в теплообменник с возможностью перемещения его выходного отверстия по трем координатам с песочными затворами, формируемыми после его ввода в теплообменник, обеспечивает ему функцию гибкого шланга при транспортировке по нему раскаленных газов. Providing the device with a collection pipe for the removal of flue gases into the heat exchanger with the possibility of moving its outlet in three coordinates with sand gates formed after it is inserted into the heat exchanger, provides it with the function of a flexible hose during transportation of hot gases through it.
Выполнение верхней и нижней частей камеры (в виде трубы), погруженных в песочные затворы с двойной стенкой для отвода газа и снабжение нижнего песочного затвора перфорированным днищем и коллектором, а двойной стенки верхнего затвора патрубком с вентилем обеспечивают полный или частичный отвод газа, минуя дисперсный клапан при интенсивном выделении водяного пара, регулировку температуры дисперсного клапана, надежность его работы и препятствует бесконтрольному накоплению газов в камере и прорыву их, минуя нижний песочный затвор. The execution of the upper and lower parts of the chamber (in the form of a pipe) immersed in sand gates with a double wall for gas removal and supplying the lower sand gate with a perforated bottom and a manifold, and a double wall of the upper gate with a nozzle with a valve provide full or partial gas removal, bypassing the dispersion valve with the intensive evolution of water vapor, the temperature control of the dispersed valve, the reliability of its operation and prevents the uncontrolled accumulation of gases in the chamber and their breakthrough, bypassing the lower sand shutter.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95106737A RU2087559C1 (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Method and apparatus for processing wastes containing organic substances, heavy metals and their oxides |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU95106737A RU2087559C1 (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Method and apparatus for processing wastes containing organic substances, heavy metals and their oxides |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU95106737A RU95106737A (en) | 1996-12-20 |
| RU2087559C1 true RU2087559C1 (en) | 1997-08-20 |
Family
ID=20167194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU95106737A RU2087559C1 (en) | 1995-04-26 | 1995-04-26 | Method and apparatus for processing wastes containing organic substances, heavy metals and their oxides |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2087559C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2501597C1 (en) * | 2012-07-05 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method of obtaining diffusion fullerene-containing membranes |
| RU2505561C2 (en) * | 2011-10-20 | 2014-01-27 | Александер Андреевич Брашайко | Method for utilisation of sub-standard polymerised carbamide-formaldehyde resin via composting |
-
1995
- 1995-04-26 RU RU95106737A patent/RU2087559C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N 1791672, кл. F 23 G 5/027, 1990. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2505561C2 (en) * | 2011-10-20 | 2014-01-27 | Александер Андреевич Брашайко | Method for utilisation of sub-standard polymerised carbamide-formaldehyde resin via composting |
| RU2501597C1 (en) * | 2012-07-05 | 2013-12-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ) | Method of obtaining diffusion fullerene-containing membranes |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU95106737A (en) | 1996-12-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA2061548C (en) | Direct reduction process in rotary hearth furnace | |
| US5730775A (en) | Method for rapid reduction of iron oxide in a rotary hearth furnace | |
| KR0141066B1 (en) | Method for recovering zinc from zinc containing dust | |
| WO2004048851A1 (en) | Integrated plasma-frequency induction process for waste treatment, resource recovery and apparatus for realizing same | |
| KR101493965B1 (en) | Process for recovering iron and zinc from iron and zinc-bearing waste | |
| CN109652653A (en) | A kind of inorganic dangerous waste system process | |
| CN109402414A (en) | A kind of technique that organic couples utilization and cooperative disposal with inorganic hazardous waste | |
| CN1333091C (en) | Process and apparatus for extracting zinc | |
| HU177049B (en) | Method for gasifyng solid wastes | |
| JPH0380850B2 (en) | ||
| CN114395702A (en) | Process for recycling waste activated carbon in oxygen-enriched side-blown molten pool smelting furnace | |
| RU2087559C1 (en) | Method and apparatus for processing wastes containing organic substances, heavy metals and their oxides | |
| US6620092B2 (en) | Process and apparatus for vitrification of hazardous waste materials | |
| KR101735493B1 (en) | System and method for aluminium black dross recycling | |
| US5685244A (en) | Gas-fired smelting apparatus and process | |
| CN217251456U (en) | In-situ oxidation hazardous waste disposal system | |
| JPH11152511A (en) | Treatment of steelmaking furnace dust and dust pellet | |
| JP3615076B2 (en) | Equipment and method for recovering phosphorus from waste | |
| RU2117217C1 (en) | Method of reworking solid domestic and industrial wastes | |
| RU2123214C1 (en) | Method for recovery of solid radioactive wastes | |
| RU2240361C2 (en) | Method of removing zinc and reducing iron oxide waste (metallization) | |
| JP4012980B2 (en) | Mobile melting furnace for incineration ash volume reduction | |
| RU1791672C (en) | Method for processing wastes with organics | |
| JP2013076149A (en) | Recycling system | |
| RU2140109C1 (en) | Method and device for recovering solid radioactive wastes |