RU2208202C2

RU2208202C2 - Method for processing of solid domestic and fine-disperse industrial garbage

Info

Publication number: RU2208202C2
Application number: RU2001108942/03A
Authority: RU
Inventors: к А.Ф. Решетн; А.Ф. Решетняк; В.А. Конев; ков Н.И. Сер; Н.И. Серяков; А.Н. Мамаев
Original assignee: Решетняк Александр Филиппович; Конев Виктор Александрович; Серяков Николай Ильич; Мамаев Андрей Наумович
Priority date: 2001-04-04
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2003-07-10

Abstract

FIELD: methods for processing of solid fine-disperse industrial garbage, applicable in metallurgy and public services. SUBSTANCE: the method consists in delivery of solid domestic garbage to the furnace of a molten-metal pool, and processing of fine-disperse industrial garbage by the method of reduction cyclone smelting. The high-temperature waste gases formed at the reduction cyclone smelting are fed for drying of domestic garbage, and the melted slag- to the furnace of the molten-metal pool, where the solid domestic garbage is processed in a calcium-containing melted slag. The coarse-disperse and fine- disperse dust of gas cleaning of waste gases of the furnace of the molten-metal pool is enriched by the oxides of heavy metals due to delivery of it jointly with fine-disperse industrial garbage for reduction cyclone smelting. EFFECT: reduced power consumption and wasteless complex processing of solid domestic and fine-disperse industrial garbage. 3 tbl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к способам переработки твердых бытовых отходов (ТБО) и мелкодисперсных промышленных отходов и может быть использовано в металлургии и коммунальном хозяйстве. The invention relates to methods for processing municipal solid waste (MSW) and fine industrial waste and can be used in metallurgy and utilities.

Известен способ переработки ТБО в шлаковом расплаве, основанный на процессе "РОМЕЛТ" (В.А. Роменец. Процесс жидкофазного восстановления железа: разработка и реализация. Сталь, 8, 1990 г., стр. 20-27, а.с. SU 1315738 A1, кл. 4 F 23 G 5/00, 1986, патент RU 2045707 C1, кл. 6 F 23 G 5/00, 1992.)
Основные недостатки известного способа переработки ТБО в шлаковом расплаве:
- высокая энергоемкость,
- наличие отходов, требующих захоронения (пыль, содержащая окислы тяжелых металлов в количестве 2,3÷2,7 кг на тонну ТБО).A known method of processing solid waste in slag melt, based on the process "ROMELT" (V. A. Romenets. The process of liquid-phase reduction of iron: development and implementation. Steel, 8, 1990, pp. 20-27, a.s. SU 1315738 A1, CL 4 F 23 G 5/00, 1986, patent RU 2045707 C1, CL 6 F 23 G 5/00, 1992.)
The main disadvantages of the known method of processing solid waste in slag melt:
- high energy intensity,
- the presence of waste requiring disposal (dust containing oxides of heavy metals in an amount of 2.3 ÷ 2.7 kg per ton of solid waste).

Высокая энергоемкость процесса определяется использованием топлива для удаления влаги из ТБО, влажность которых составляет 35÷55%. The high energy intensity of the process is determined by the use of fuel to remove moisture from solid waste, the moisture content of which is 35 ÷ 55%.

Мелкодисперсная пыль, содержащая окислы тяжелых металлов, уносится уходящими газами и может быть уловлена в системе газоочистки, но по известному способу не может быть возвращена в процесс, так как отсутствуют технические средства для ее повторного проплавления (обогащения). Fine dust containing heavy metal oxides is carried away by flue gases and can be trapped in the gas purification system, but cannot be returned to the process by the known method, since there are no technical means for its re-melting (enrichment).

Известны способ переработки железосодержащего материала и агрегат для его осуществления, основанные на методе циклонной плавки (Патент RU 2093585 С1, кл. С 21 В 13/14, 1997). A known method of processing iron-containing material and the unit for its implementation, based on the method of cyclone smelting (Patent RU 2093585 C1, CL 21 13/14, 1997).

Недостатком известного способа является высокая энергоемкость процесса, обусловленная высокой температурой отходящих газов и шлаков. The disadvantage of this method is the high energy intensity of the process, due to the high temperature of the exhaust gases and slag.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ термической переработки твердых отходов, включающий загрузку отходов в шлаковый расплав, подачу в расплав кислородосодержащего газа с противоположных сторон соосно со струями, вывод образующегося шлака, и при этом 98% твердых отходов имеют размеры (0,001÷1,0)•Д, где Д - расстояние между входом в расплав противоположных соосных струй (патент RU 2045705 С1, кл. 6 F 23 G 5/00, 1992.)
Вместе с тем, недостатком способа является высокая энергоемкость процесса и низкая экологичность, связанная с отсутствием технических решений по обогащению образующейся в процессе производства пыли окислами тяжелых металлов, вследствие чего пыль требует захоронения.Closest to the proposed method in terms of technical nature and the achieved result is a method of thermal processing of solid waste, which includes loading the waste into the slag melt, feeding oxygen-containing gas from the opposite sides coaxially with the jets, outputting the resulting slag, and 98% of the solid waste has dimensions (0.001 ÷ 1.0) • D, where D is the distance between the entrance to the melt of the opposite coaxial jets (patent RU 2045705 C1, CL 6 F 23 G 5/00, 1992.)
However, the disadvantage of this method is the high energy intensity of the process and low environmental friendliness associated with the lack of technical solutions for the enrichment of heavy metal oxides formed during the production of dust, as a result of which dust requires disposal.

Целью изобретения является разработка комплексной технологии переработки ТБО и мелкодисперсных промышленных отходов, направленной на снижение энергетических затрат, и безотходное ведение процесса. The aim of the invention is the development of a comprehensive technology for the processing of solid waste and fine industrial waste, aimed at reducing energy costs, and waste-free process management.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе переработки ТБО используются шлаковый кальцийсодержащий расплав и отходящие газы, образующиеся при переработке мелкодисперсных промышленных отходов методом циклонной плавки. Кроме того, мелкодисперсная пыль, содержащая окислы тяжелых металлов, обогащается последними путем многократного возвращения в процесс циклонной плавки, а затем передается на переработку как сырье для цветной металлургии. This goal is achieved by the fact that in the process of processing solid waste, slag calcium-containing melt and waste gases generated during the processing of fine industrial waste by cyclone smelting are used. In addition, fine dust containing heavy metal oxides is enriched in the latter by multiple return to the cyclone smelting process, and then transferred to processing as raw materials for non-ferrous metallurgy.

Способ переработки твердых бытовых отходов и мелкодисперсных промышленных отходов реализуется технологической схемой, представленной на чертеже, где
1 - плавильный циклон;
2 - копильник;
3 - канал;
4 - печь жидкой ванны (ПЖВ);
5 - сушило;
6 - отстойники;
7 - котел-утилизатор;
8 - газоочистка;
9 - дымосос;
10 - дымовая труба;
11 - бак-сепаратор;
12 - теплоутилизирующая электростанция.A method of processing municipal solid waste and fine industrial waste is implemented by the technological scheme shown in the drawing, where
1 - melting cyclone;
2 - a piggy bank;
3 - channel;
4 - liquid bath furnace (ПЖВ);
5 - dried;
6 - sedimentation tanks;
7 - waste heat boiler;
8 - gas purification;
9 - smoke exhaust;
10 - chimney;
11 - tank separator;
12 - heat recovery power plant.

Мелкодисперсная шихта подвергается в плавильном циклоне 1 восстановительной плавке, далее в копильнике 2 завершаются восстановительные процессы и происходит разделение расплава на чугун и шлак. Чугун отводится на дальнейшую переработку или разливку, расплавленный шлак поступает в ПЖВ 4, отходящие газы из копильника 2 поступают в сушило 5, а затем в ПЖВ. ТБО через сушило 5 подаются в кальцийсодержащий шлаковый расплав, где сгорают и подвергаются пиролизу. Продукты пиролиза дожигаются в ПЖВ над шлаковым расплавом. Расплав из ПЖВ поступает в отстойники 6, где разделяется на чугун и шлак, которые отводятся на дальнейшую переработку. Газы из ПЖВ через котел-утилизатор 7 поступают в газоочистку 8, а затем дымососом 9 сбрасываются в дымовую трубу 10. Крупнодисперсную и мелкодисперсную пыль газоочистки подают в шихту на повторное проплавление в плавильном циклоне с целью обогащения мелкодисперсной пыли газоочистки окислами тяжелых металлов. Часть мелкодисперсной пыли отводят в качестве готовой продукции. The finely dispersed charge is subjected to reduction melting in the melting cyclone 1, then in the depository 2 recovery processes are completed and the melt is divided into cast iron and slag. Cast iron is diverted for further processing or casting, molten slag enters the liquids 4, the exhaust gases from the piggy bank 2 enter the dryer 5, and then to the solids. MSW through dryer 5 is fed into a calcium-containing slag melt, where it is burned and pyrolyzed. The products of pyrolysis are burned in the ПЖВ over the slag melt. The melt from the ПЖВ enters the settling tanks 6, where it is divided into cast iron and slag, which are diverted for further processing. Gases from ПЖВ through the waste heat boiler 7 enter the gas purification 8, and then the exhaust fan 9 is discharged into the chimney 10. Coarse and fine dust of the gas treatment is fed to the mixture for re-melting in the melting cyclone in order to enrich the fine dust of the gas treatment with heavy metal oxides. Part of the fine dust is taken as a finished product.

В котле-утилизаторе 7 вырабатывается пар и подогревается воздух. Горячий воздух используется в плавильном циклоне 1, ПЖВ 4 и отстойниках 6 на ведение технологического процесса. In the waste heat boiler 7, steam is generated and air is heated. Hot air is used in the melting cyclone 1, ПЖВ 4 and settling tanks 6 for conducting the process.

Пар, пройдя бак-сепаратор 11, поступает в теплоутилизирующую электростанцию 12 на производство электроэнергии, использующейся для собственных нужд и отпуска на сторону. Steam, passing the separator tank 11, enters the heat-utilizing power station 12 to produce electricity used for own needs and outsourcing.

В плавильном циклоне 1 и копильнике 2 поддерживают восстановительную атмосферу за счет недожога топлива. В ПЖВ поддерживают окислительную атмосферу. In melting cyclone 1 and piggy bank 2, a reducing atmosphere is maintained due to fuel underburning. In PZHV support the oxidizing atmosphere.

Создание новой технологии на базе известных:
- переработка ТБО в кальцийсодержащем шлаковом расплаве,
- метод восстановительной циклонной плавки мелкодисперсных промышленных отходов
позволяет получить дополнительный экономический эффект.Creation of a new technology based on the well-known:
- processing solid waste in calcium-containing slag melt,
- method of recovery cyclone smelting of finely divided industrial wastes
allows you to get an additional economic effect.

Дополнительный экономический эффект достигается за счет снижения энергетических затрат в комплексной технологии и получении новой продукции - обогащенного концентрата окислов тяжелых металлов. An additional economic effect is achieved by reducing energy costs in integrated technology and obtaining new products - an enriched concentrate of heavy metal oxides.

При переработке ТБО в кальцийсодержащем шлаковом расплаве расходуется на сушку ТБО и получение жидкого шлака около 60 нм³/т ТБО природного газа, которые не требуются по изобретению вследствие использования высокотемпературных отходящих газов и шлакового расплава от циклонной плавильной установки.When processing solid waste in a calcium-containing slag melt, it is spent on drying solid waste and producing liquid slag of about 60 nm ³ / t solid waste of natural gas, which are not required according to the invention due to the use of high-temperature waste gases and slag melt from a cyclone melting plant.

В твердых бытовых отходах, кроме 30 кг/тТБО железа, содержатся следующие тяжелые металлы:
- г/т ТБО
Zn - 1878
Cd - 10,5
Pb - 455
Сu - 489
Cr - 232
Hg - 4,1
Ni - 84
As - 4
При сжигании отходов в шлаковом расплаве большая часть тяжелых металлов возгоняется и улавливается в системе газоочистки, а такие металлы, как медь и никель, переходят в металлическую фазу (в чугун, скапливающийся на дне ванны). Хром частично переходит в металл, а частично содержится в шлаке в виде Сr₂O₃.In municipal solid waste, in addition to 30 kg / t solid iron, the following heavy metals are contained:
- g / t MSW
Zn - 1878
Cd - 10.5
Pb - 455
Cu - 489
Cr - 232
Hg - 4.1
Ni - 84
As - 4
When waste is burnt in a slag melt, most of the heavy metals are sublimated and trapped in the gas purification system, and metals such as copper and nickel pass into the metal phase (into cast iron that accumulates at the bottom of the bath). Chromium is partially converted into metal, and partially contained in slag in the form of Cr ₂ O ₃ .

Изобретением предполагается переплавлять методом восстановительной циклонной плавки шлам черной металлургии и красные шламы глиноземного производства. The invention is intended to melt sludge from ferrous metallurgy and red mud from alumina production by the method of cyclone reduction smelting.

В табл. 1 и 2 приводится развернутый химический анализ шламов кислородно-конверторных цехов 1 и 2 (ККЦ-1 и ККЦ-2) ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат" и красных шламов ОАО "Николаевский глиноземный завод". In the table. Figures 1 and 2 provide a detailed chemical analysis of the sludge from the oxygen-converter shops 1 and 2 (KKTs-1 and KKTs-2) of Novolipetsk Metallurgical Plant OJSC and red sludge of Nikolaev Alumina Plant OJSC.

Из приведенных данных следует, что общее содержание Zn, Pb, Sn, Cd и Со составляет
- в ТБО 2,3 кг/т,
- красных шламах 1,8 кг/т,
- в шламах ККЦ 44,0 кг/т
Около 70% тяжелых металлов в виде окислов уносится уходящими газами и улавливается вместе с другой мелкодисперсной пылью в газоочистке.From the above data it follows that the total content of Zn, Pb, Sn, Cd and Co is
- in solid waste 2.3 kg / t,
- red sludge 1.8 kg / t,
- in the slurry KKTs 44.0 kg / t
About 70% of the heavy metals in the form of oxides are carried away by the exhaust gases and captured together with other fine dust in the gas treatment.

Однако содержание окислов тяжелых металлов в мелкодисперсной пыли при однократном получении расплава не превышает 1÷4%. However, the content of heavy metal oxides in fine dust during a single melt production does not exceed 1 ÷ 4%.

Наличие в комплексной технологии плавильного циклона позволяет путем повторного проплавления мелкодисперсной пыли производить ее обогащение окислами тяжелых металлов, получая таким образом сырье для цветной металлургии с содержанием окислов Zn, Pb, Sn, Cd и Co выше 70%. The presence of a melting cyclone in the complex technology allows fine dust to be enriched with heavy metal oxides by re-melting it, thereby obtaining raw materials for non-ferrous metallurgy with Zn, Pb, Sn, Cd and Co oxides higher than 70%.

Следовательно, способ переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов, объединяющий две известные технологии, позволяет
- на 40÷50% снизить общие энергетические затраты;
- получить из ТБО и промышленных отходов дополнительную продукцию в виде пыли с содержанием окислов тяжелых металлов более 70%.Therefore, the method of processing solid household and fine industrial waste, combining two well-known technologies, allows
- reduce the total energy costs by 40 ÷ 50%;
- to receive from MSW and industrial waste additional products in the form of dust with a content of heavy metal oxides of more than 70%.

Claims

A method of processing solid household and fine industrial waste, including the supply of solid household waste to a liquid bath furnace, characterized in that the processing of fine industrial waste is carried out by the cyclone reduction smelting method, the high-temperature waste gases generated in this process are fed to the drying of household waste, and the slag melt is fed to a liquid bath furnace, where solid waste is processed in a calcium-containing slag melt, with coarse and fine dust g zoochistki liquid bath furnace flue gases enriched with heavy metal oxides by supplying it, together with finely dispersed on industrial waste reduction smelting cyclone.