TWI412601B - 用於處理受污染之金屬殘餘物之方法及用於實施該方法之裝置 - Google Patents

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Description

用於處理受污染之金屬殘餘物之方法及用於實施該方法之裝置
本發明係關於一種用於處理及利用受一或多種有機化合物、尤其烴污染之碎裂金屬殘餘物之方法。本發明亦係關於用於實施該方法之裝置。
措詞「碎裂金屬殘餘物(divided metal residue)」應理解為意謂具有金屬性質之固體粉塵、切屑、薄片、碎片及/或顆粒物或其類似物之集合。該等金屬殘餘物主要呈元素金屬化合物及/或金屬氧化物形式,但其亦可尤其以含硫或氯化形式或以上述形式之混合物出現。該等碎裂金屬殘餘物通常為鋼鐵工業之副產物或非鐵金屬。該等碎裂金屬殘餘物族中之一個係由通常稱為術語「軋鋼鱗片(mill scale)」之熱軋氧化物組成。另一族包含由金屬部件之機械加工所產生之研磨屑及/或切屑。
該等碎裂金屬殘餘物通常具有高金屬重量含量,大於30%、時常大於50%或甚至70%,希望其得以利用,尤其在產生其之工業中。
該等碎裂金屬殘餘物極易受一或多種有機化合物、尤其烴污染,後者可能占總質量之高達約20%。因此,該等碎裂金屬殘餘物有時由術語「脂肪鱗片(fatty scale)」表示且通常含有可變量之水,水可能超過總質量之20%,因此該等碎裂金屬殘餘物之受破壞性質(亦即軋鋼鱗片)構成其一特殊情況。
有機化合物之存在通常使得在使該等副產物再循環之前必需對其進行預處理,尤其出於環境之原因,可能一些該等有機化合物為毒性化合物之前驅體,該等毒性化合物諸如揮發性有機化合物(VOC)及有機氯化化合物,其中最毒的化合物為多氯聯苯(PCB)戴奧辛(dioxin)及呋喃。
該等碎裂金屬殘餘物之直接再循環亦導致另一問題:由於有機化合物及水之存在,副產物不能容易地加以處理,原因在於其為非均質、黏性且非結構化的。當試圖使鋼鐵工業之軋鋼鱗片再循環至燒結供給入鼓風爐中之礦石之過程中時,情況尤其如此。在此情況下,除處理困難外,亦釋放烴蒸氣且該等烴蒸氣使氣體循環系統、尤其風扇及過濾器積垢。此外,再循環期間,上述有機化合物可能會轉化為毒性化合物,因此須提供特定的氣體淨化。
為符合與上述毒性化合物之排放相關之法規,工業實務顯示由於淨化氣體、尤其過濾器方面之方法之限制,有必要在軋鋼鱗片或其他碎裂金屬殘餘物再循環期間,大大限制其有機化合物之含量。
已知藉由將油性軋鋼鱗片與主要呈生石灰形式之氧化鈣精細混合來處理油性軋鋼鱗片。在關於該領域先前技術之最近概述之著作的第38章中,作者(F.Blsing,“Dispersing by Chemical Reactions Remediation Technology”,於D.Wise等人,“Remediation engineering of contaminated soils”,Marcel Dekker公司,2000中)提出兩步處理法:-將生石灰添加至受烴污染之介質、尤其軋鋼鱗片中(預分配步驟);及-可能在研磨機中充分混合,如此產生均質分散之介質且使油轉移至石灰中;生石灰CaO亦吸收存在於軋鋼鱗片中之所有或部分水,使其轉化為消石灰Ca(OH)2 (分散步驟)。
石灰以及油隨後可藉由篩分容易地與鐵及氧化鐵粒子分離。磁力分離亦可使最細的金屬粒子得以回收。
作者亦指出通常有必要藉助於減慢石灰與軋鋼鱗片中之水之熟化反應的添加劑預處理生石灰,否則該極為快速的熟化反應會在油可由石灰吸收之前發生。
更近的專利申請案(US 2005/0256359)表明使用石灰、尤其藉由除去毒性化合物、戴奧辛、呋喃或多氯聯苯類型之鹵素降低有機化合物毒性之可能性。除上述作用外,石灰亦充當親核反應物,從而促進鹵素經羥基取代,接著氧化降解經取代之分子,以產生無毒或低毒性有機分子。較佳添加無毒有機化合物,如此促進分散介質自動點火(auto-ignition)。在該文獻中,僅說明預定目的「脫鹵(dehalogenation)」產率而非有機物質減少之可能程度。
亦已知一種用於處理受一或多種有機化合物、尤其一或多種烴污染之碎裂金屬殘餘物之方法,其包含:-在腔室內,將該等金屬殘餘物與至少一種能夠與水放熱反應之鈣/鎂化合物混合;-使該至少一種鈣/鎂化合物與金屬殘餘物中所含之水放熱反應;-受放熱反應影響,金屬殘餘物溫度上升;及-該放熱反應期間,使該等金屬殘餘物脫水。
該方法描述於日本專利申請案JP2000-237512中。其尤其提出使意欲再用作生鐵去磷劑之鋼鐵殘餘物脫水之方法。由該處理所產生之產物被認為可處理。一種應用情況教示將20重量%之生石灰添加至殘餘物中使將游離油含量自最初2.9%降低至處理後1.9%成為可能,差值係由石灰吸收。作者提出使用該等含有部分吸收之油之經處理殘餘物作為煉鋼中之輔助材料,其中根據作者,油狀物將被燒掉而不對鑄鋼產生消極效應。
最後,專利US 4 326 883描述使軋鋼鱗片脫油及集塊之方法。其由以下兩個步驟組成:製備:該基本步驟包含將生石灰添加至軋鋼鱗片中,接著視情況在添加水存在下精細混合,接著視情況藉由添加額外的水使所獲得之混合物集塊或成球(粒化)。因此,石灰充當黏合劑及脫水劑。混合步驟被認為至關重要。須使石灰提取水分、油及細粉狀軋鋼鱗片粒子,從而將後者與粗軋鋼鱗片粒子分離。目的在於確保最初含於軋鋼鱗片中之油大部分最終到達所形成之各小球之表面層。為獲得該結果,較佳預篩分軋鋼鱗片。藉由在溫度低於345℃之環境中乾燥小球完成製備階段。限制該溫度,如此防止將小球加熱至將引起其爆炸之120℃以上之溫度。結果,小球具有再循環過程之隨後步驟所必需之良好抗壓強度。
燃燒:在該下一步驟中,將小球在氧化氣氛中加熱至足以引起小球中所含之油點火及幾乎完全燃燒之溫度。小球以厚度為2.5 cm至7.5 cm之移動床形式前進,如此駐留在815℃與1100℃之間的氣氛下0.5分鐘至2分鐘,採取措施確保小球不超過345℃之溫度。上述製備步驟之重要性反應在可能在極短時間內幾乎完全除去小球表面上所存在之油。該技術使使用油之熱值成為可能,如此降低外部燃料之消耗,然而外部燃料仍為實質需要的。
然而,專利US 4 326 883侷限於其含有不超過1%油之軋鋼鱗片之描述及實例。此係因為在更高油含量下可能很難產生油將主要作為表面層存在之小球,如此使小球在少於2分鐘內快速燃燒。
為彌補上述先前技術之缺陷,本發明之目的在於提供一種用於處理受有機化合物污染之碎裂金屬殘餘物之方法及裝置,其簡單且適合於寬範圍含量之有機化合物且使限制外部燃料之能量供應至嚴格最小化成為可能,同時還傳送可利用之尤其有價值之產物。
為解決該等問題,本發明提供一種方法,其包含以下步驟:-在腔室內,將該等金屬殘餘物與至少一種能夠與水放熱反應之鈣/鎂化合物混合;-使該至少一種鈣/鎂化合物與金屬殘餘物中所含之水放熱反應;-受放熱反應影響,金屬殘餘物溫度上升;-該放熱反應期間,使該等金屬殘餘物脫水;-該混合期間,藉由使與該至少一種鈣/鎂化合物混合之受一或多種有機化合物污染之金屬殘餘物與含至少部分氧氣之氣流接觸而使有機化合物氧化;及-自腔室移除可處理及直接可用之脫水處理產物,其具有小於該處理產物之1重量%之有機化合物殘餘含量。
對方法進行控制,如此將處理溫度、特別氣流之處理溫度在不同步驟期間均保持在600℃以下。
根據本發明,因此,在適合於熱處理之腔室中將鈣/鎂化合物添加至受污染之碎裂金屬殘餘物中,該腔室係經氣流清掃且在其中進行整個處理,且因此較佳以單一步驟添加。不必預先製備或預調節待處理之材料鈣/鎂化合物或其混合物。如在實務中一般,殘餘物通常含有足夠的水,因此本發明之方法原則上不需要添加任何水或甚至額外的反應物。留在該腔室中之產物經脫水、可容易地處理、在(例如)冶金或煉鋼過程中可直接使用或再循環且具有極低含量之有機化合物。該產物隨後可直接利用,尤其在產生該回收金屬之工業中。
因此,本發明主要提出一種藉助於鈣/鎂化合物自受污染之金屬殘餘物除去有機化合物、尤其烴之實質上自熱法。
根據本發明,該至少一種鈣/鎂化合物滿足式I:xCaO.(1-x)MgO (I)
其中x為大於0且等於或小於1之莫耳分率。
該化合物較佳呈固體粒子形式,主要呈氧化物形式。該鈣/鎂化合物可含有低百分數之量之雜質,諸如二氧化矽、氧化鋁、氧化鐵及碳酸鈣;及對應於式I氧化物之氫氧化物。
鈣/鎂化合物之一個特殊情況為生石灰,對應於式I中x等於1之情況,其亦可含有上述雜質以及少量氧化鎂。
雖然原則上有可能僅由生石灰與水之間的放熱反應所提供之能量起始氧化反應,但更進一步供應最初的活化能可能會有利。根據實施本發明之一個有利方法,因此方法更進一步包含:- 最初供應熱量以促進啟動金屬殘餘物中所含之有機化合物之該放熱反應且達到受污染金屬殘餘物之預定溫度;及- 當達到該預定溫度時,切斷該供應,方法隨後在穩態中實質上自熱。
在本發明之方法中,可由任何本身已知之加熱方式提供最小量之熱量,先驗最尤其或僅在啟動階段中。隨後,由腔室中發生之放熱反應基本上或完全維持所達到之預定溫度。
在本發明之上下文中,術語「自熱」意謂方法原則上不再需要外部能量供應,有可能藉由調節含有至少部分氧 氣之氣流、金屬殘餘物之供應及鈣/鎂化合物之供應來完全控制反應。
處理產物之有機化合物殘餘含量較佳小於0.5重量%、有利地小於0.2重量%且尤其小於0.1重量%。
處理期間,金屬殘餘物處理有利地發生在200℃至600℃之溫度下。通常在300℃至550℃之溫度下進行各種轉化,由此允許使用輕溶液(light solution)以保護處理腔室之壁而無需使用耐火磚。除上述材料之入口外,腔室須允許新鮮含氧氣體、尤其空氣進入,且具有熱氣體出口,其中亦可使用注射新鮮空氣來控制處理溫度。使所引入之材料均質化之構件確保由該等受污染金屬殘餘物及該至少一種鈣/鎂化合物組成之固體裝料被連續攪拌且通氣。該裝料可在處理腔室中停留約0.25小時至5小時、較佳0.5小時至2小時,如此獲得處理產物。
受污染殘餘物較佳可含有至多約20重量%、例如至多15重量%之有機化合物及多於20重量%、例如至多30重量%之水。其通常含有2重量%至6重量%之有機化合物及10重量%至15重量%之水。
處理產物經脫水且呈粉狀及可容易處理之形式且甚至可能能夠藉由簡單地添加水來造粒。
添加至受污染金屬殘餘物中之鈣/鎂化合物之量主要視有機化合物之量以及該等殘餘物中最初存在之水之量而定。鈣/鎂化合物通常占上述固體裝料之總質量之5%至35%,較佳8%至20%,通常約10%。
根據實施本發明之一特定方法,方法包含在使氣流供應與固體裝料逆流混合期間,在腔室中移動該固體裝料。方法有利地包括當使殘餘物與氣流混合且接觸時,使有機化合物幾乎完全氧化,其基本上轉化為水及CO2
根據實施本發明之一改進方法,方法包含使該處理產物再循環、較佳直接再循環至冶金或煉鋼過程中,該處理產物實質上由可能部分氧化之金屬化合物及該至少一種水合且亦可能碳酸化鈣/鎂化合物形成。幾乎完全不存在殘餘有機化合物意謂根據本發明處理之產物可直接再循環。尤其在軋鋼鱗片之情況下,其可直接再循環至鼓風爐之前進行之礦石燒結過程中。鈣/鎂化合物之存在亦有益於上述燒結過程。
本發明之方法之其他特徵表示於附加申請專利範圍中。
本發明亦係關於一種用於處理受有機化合物污染之碎裂金屬殘餘物之裝置。該裝置包含一腔室、有利地為耐熱腔室,其具有:-至少一個固體入口,該等受污染殘餘物及至少一種能夠與水放熱反應之鈣/鎂化合物經由其引入腔室中;-至少一個混合元件,其混合該等受污染殘餘物與該至少一種鈣/鎂化合物;及-至少一個固體出口,其可在(例如)冶金或煉鋼過程中使直接使用或再循環之可處理之脫水處理產物經由其移除。
根據本發明,該裝置之腔室更進一步具有:-至少一個氣體入口,用於將含有至少部分氧氣之氣流引入腔室中;及-至少一個氣體出口,-在該至少一個固體出口處移除之該處理產物具有小於該處理產物之1重量%之有機化合物殘餘含量。
已如上所示,該裝置之重要優點在於其不包含耐火磚。
根據本發明之裝置之一有利具體實例,該至少一個固體入口位於腔室之一端且該至少一個固體出口位於腔室之另一端,與該至少一種鈣/鎂化合物混合之上述金屬殘餘物在該至少一個固體入口與該至少一個固體出口之間移動,且在腔室中安置該至少一個氣體入口與該至少一個氣體出口,如此該氣流與上述混合殘餘物逆流通過。
該裝置有利地允許以單一步驟進行連續過程。將有可能(例如)利用垂直多區(多級)腔室或水平腔室,其具有獨立的受污染殘餘物進料及鈣/鎂進料。在此情況下,第一區(進料區),例如垂直型腔室之最上級,用於收集兩種固體進料且用於藉助於均質化裝置將其連續混合。進料級亦用於由自其逃逸之熱氣體預加熱固體裝料。位於向下更低處之其他區或級提供足夠的滯留時間,同時還使材料通氣且使氣流循環,較佳與固體逆流。因此有可能控制固體之氧化。出口之最後區或底級尤其用於由固體預加熱氣體且相反由新鮮氣體冷卻後者。
亦有可能使用稍偏離水平之圓筒形腔室,其中藉由用固定混合裝置移動腔室或藉由在固定腔室中移動混合裝置或藉由該兩種可能之組合重力饋入材料。
在本發明之該裝置中,固體裝料及氣流之最大溫度不超過600℃且通常介於200℃與550℃之間。新鮮氣體在撤出腔室之前較佳以逆流流動方式冷卻固體裝料,同時在與該裝料接觸後得以加熱。類似地,熱氣體在饋入且均質化兩種固體之級中加熱固體裝料。
令人驚訝的是,因此,似乎有可能至少在穩態操作期間在無或幾乎無外部加熱供應之情況下,即不使用特定燃料之情況下,進行將受污染殘餘物處理為本發明之經處理殘餘物。可能僅啟動階段中溫度之最初上升需要能量供應。
為實現該結果,有必要利用處理期間所發生之所有放熱反應所產生之熱量。該目的係根據本發明實現,其中處理方法以單步驟在單一腔室中進行。
處理腔室中發生之各種放熱反應為:-鈣/鎂化合物與受污染殘餘物中所存在之水之熟化或水合作用,即氧化鈣及/或氧化鎂轉化為相應氫氧化物;-大部分有機化合物幾乎完全氧化,其基本上轉化為水及CO2 ;-鈣/鎂化合物之碳酸化;及-可能金屬化合物/受污染殘餘物至少部分氧化為相應金屬氧化物。
令人驚訝的是,藉由控制滯留時間、材料通氣及溫度等條件,與自其他反應之熱量釋放相關的金屬化合物之氧化似乎有可能使過程至少在穩態中自熱。
本發明之裝置之其他特徵表示於附加申請專利範圍中。
參考附加圖式,本發明之其他詳情及特徵根據由以下以非限定性實例之方式給出之描述將變得顯而易見。
在各圖中,相同或類似元件由相同參考符號表示。
進行本發明之方法之較佳裝置顯示於圖1,其用於處理軋鋼鱗片之特殊情況中。
圖1所說明之設備由允許在至多600℃範圍內之溫度下處理之多級腔室1組成。此准許使用易於實施且廉價之非耐火技術。該腔室有利地配備有外部燃燒器(圖中未示),其在必要時、即若腔室溫度降低至300℃以下時供應熱量。最上級2(進料級)用於供給受污染軋鋼鱗片及鈣/鎂化合物,較佳經由兩個獨立入口3及4。進料級2進一步包括均質化構件,其較佳呈一或多個繞中心軸6旋轉之耙柄5之形式,混合積聚於固定爐膛7上之固體。在用於耙柄之旋轉爐膛及移動爐膛或該等變體之組合存在下,亦有可能提供一或多個固定耙柄。在所說明之實例中,兩個氣體出口8及9使上升之熱氣體在與進料固體熱交換後排放。
該等預加熱之固體藉由穿過中心孔10下降至下伏級(underlying stage)之爐膛11上。該級聯期間,氣流與固體之間發生交換。爐膛11具有一或多個周邊孔12,混合固體經由周邊孔12穿過至少另一耙柄至下伏級。類似地,將固體逐步傳送至最後級(輸出級13),同時在固體與氣流之間最大交換下混合,尤其以便促進上述氧化反應。
輸出級13尤其用於預加熱新鮮氣體且冷卻經處理軋鋼鱗片。其尤其包含一排放該經處理軋鋼鱗片之出口14及一引入含氧氣體之氣體入口15。
裝置之級數主要視最初存在之有機化合物之最充分氧化所需的滯留時間而定。在各級視情況可經由氣體入口16引入受熱或未受熱空氣作為補充物。
圖2顯示單級腔室17,其可由圓筒形電熱元件22加熱且配備有以約3 rpm旋轉之耙柄18。其具有引入固體之設備19、空氣入口20及氣體出口21,以及用於量測固體溫度且移除樣品之管23。
在以下所給之所有實例中,用工業品質之生石灰處理軋鋼鱗片。藉由在索格利特提取器(Soxhlet extractor)中提取四氫呋喃,接著進行「旋轉蒸發(Rotavapor)」蒸餾來測定受污染軋鋼鱗片之最初烴含量或經處理軋鋼鱗片之最終含量。將受污染之軋鋼鱗片預先在105℃下乾燥。當所量測之烴含量小於0.1%時,認為經處理軋鋼鱗片不含殘餘烴。
在所有情況下,使用常見操作方法在試驗設施、諸如圖2所示之試驗設施中處理軋鋼鱗片。
操作條件如下:- 將爐預加熱至預定最初溫度;- 在石灰與軋鋼鱗片之間交替引入材料;- 連續攪拌混合物;- 量測固體之溫度,如此監測放熱反應之進展;- 試驗結束時移除樣品;- 藉由與液氮(無氧冷卻及大氣壓)接觸終止樣品中之反應;及- 量測所移除之樣品之殘餘烴含量。
實施例1
在試驗設施中用1.6 kg石灰、亦即18重量%石灰供應處理7.4 kg含6重量%烴及14重量%水之軋鋼鱗片。
藉由改變最初處理溫度進行兩個類似處理;第一種情況在200℃下,第二種在300℃下。在兩種情況下,處理產物皆為粉狀且可容易地處理,且其殘餘烴含量小於0.1%。
在200℃之最初溫度下,在由使操作自熱之氧化反應大量釋放熱之前存在約1.5小時之誘導期。此後,不存在外部熱量供應。固體之最大溫度為約450℃。需要約3小時之總滯留時間來完全移除烴。
在300℃下,誘導期不超過0.5小時。固體之最大溫度較高,稍高於500℃。氧化所有烴所需滯留時間少於2小時。
本實施例顯示具有外部熱量供應之有益性,如此顯著縮短誘導期且因此縮短完全氧化烴之總滯留時間。
實施例2
在300℃之最初溫度下處理受1.7重量%烴及14重量%水污染之軋鋼鱗片。使用添加18重量%生石灰,亦即,每7.5 kg軋鋼鱗片1.6 kg石灰。處理產物為粉狀且可容易地處理,且其殘餘烴含量小於0.1%。
將本實驗與實施例1之第二個實驗對比,在類似條件下進行(300℃及18%石灰),但以受烴(6%)污染更嚴重之軋鋼鱗片起始。
當最初烴含量更低時,固體所達到之最大溫度更低,低於500℃,且此在小於1.5小時之更短滯留時間後發生。
實施例3
熱處理含烴裝料通常導致實質性排放VOC(揮發性有機化合物)。因此,其適用於評價本發明之處理之情況下的情形。
在圖2之試驗設施中在300℃之最初溫度下用2.5 kg生石灰、亦即20重量%石灰供應處理10 kg含2.9重量%烴及19重量%水之軋鋼鱗片。處理產物為粉狀且可容易地處理,且其殘餘烴含量小於0.1%。
在本實驗之條件下,若使軋鋼鱗片烴之碳完全轉化為VOC,則觀察到氣體排放物中1500 mg/Sm3 之平均VOC含量。然而,實際上實驗期間VOC量測顯示小於60 mg/Sm3 之低得多的平均含量。多虧該用石灰處理之過程,因此VOC排放比平均值低約25倍。
應理解本發明無論如何不受上述實施方法限制且因此在不脫離附加申請專利範圍之範疇之情況下可對本發明進行許多修改。
1...多級腔室
2...最上級
3...入口
4...入口
5...耙柄
6...中心軸
7...爐膛
8...氣體出口
9...氣體出口
10...中心孔
11...爐膛
12...周邊孔
13...輸出級
14...出口
15...氣體入口
16...氣體入口
17...單級腔室
18...耙柄
19...設備
20...空氣入口
21...氣體出口
22...電熱元件
23...管
圖1顯示本發明之處理裝置之示意性剖視圖。
圖2顯示一具體實例之剖視圖。
1...多級腔室
2...最上級
3...入口
4...入口
5...耙柄
6...中心軸
7...爐膛
8...氣體出口
9...氣體出口
10...中心孔
11...爐膛
12...周邊孔
13...輸出級
14...出口
15...氣體入口
16...氣體入口

Claims (11)

  1. 一種處理受一或多種有機化合物污染之碎裂金屬殘餘物之方法,其包含:- 在腔室內,將該等金屬殘餘物與至少一種能夠與水放熱反應之鈣/鎂化合物混合;- 使該至少一種鈣/鎂化合物與該等金屬殘餘物中所含之水放熱反應;- 受放熱反應影響,該等金屬殘餘物溫度上升;- 該放熱反應期間,使該等金屬殘餘物脫水;- 該混合期間,藉由使與該至少一種鈣/鎂化合物混合之受一或多種有機化合物污染之該等金屬殘餘物與含至少部分氧氣之氣流接觸使該等有機化合物氧化;及- 自該腔室移除可處理之脫水處理產物,其具有小於該處理產物之1重量%之有機化合物殘餘含量,對該方法進行控制,如此將該氣流之溫度保持在600℃以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法,其特徵在於該至少一種鈣/鎂化合物滿足式I:xCaO.(1-x)MgO (I)其中x為大於0且等於或小於1之莫耳分率。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法,其特徵在於其更進一步包含:- 最初供應熱量以促進啟動該放熱反應且達到該等受污染金屬殘餘物之預定溫度;及 - 當達到該預定溫度時,切斷該供應,該方法隨後在穩態中自熱。
  4. 如申請專利範圍第1項之方法,其特徵在於該處理產物之有機化合物殘餘含量是小於0.5重量%。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其特徵在於該混合期間,該等金屬殘餘物具有約300℃至550℃之溫度。
  6. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其特徵在於藉由注射空氣控制該氣流之溫度。
  7. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其特徵在於該鈣/鎂化合物佔由該等金屬殘餘物及該鈣/鎂化合物組成之總質量之5%至35%。
  8. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其特徵在於其包含混合期間在該腔室中用上述與該等金屬殘餘物逆流之氣流供應移動與該至少一種鈣/鎂化合物混合之該等金屬殘餘物。
  9. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其特徵在於該等受污染殘餘物含有至多約20重量%之有機化合物及至多約30重量%之水。
  10. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其特徵在於在該腔室中,將該等金屬殘餘物與該至少一種鈣/鎂化合物混合且使其與該氣流接觸0.25小時至5小時之滯留時間。
  11. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之方法,其特 徵在於其包含使該處理產物再循環至冶金或煉鋼過程中,該處理產物實質上由可能部分氧化之金屬化合物及該至少一種水合且亦可能碳酸化鈣/鎂化合物形成。
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1905853A1 (fr) 2006-09-29 2008-04-02 Paul Wurth S.A. Procédé de traitement thermique de résidus métalliques contaminés par des composés organiques et dispositif pour sa mise en oeuvre
JP2008163412A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Jtekt Corp 鉄系粉末材料及びその製法、並びに製鋼原料用ブリケット
WO2011106883A1 (en) * 2010-03-02 2011-09-09 Giulio Grossi Apparatus and methods for producing direct reduced iron
JP5797273B2 (ja) 2010-11-30 2015-10-21 ミドレックス テクノロジーズ,インコーポレイテッド 溶融金属を生産する方法、及び、溶融金属を生産する還元溶融炉
CN103173787B (zh) * 2013-04-10 2015-11-11 株洲科能新材料有限责任公司 一种铟电解液的配制方法
KR102262601B1 (ko) 2019-09-09 2021-06-07 임정호 조사 범위를 한정한 렌즈를 이용한 간접 조사 엘이디 천정등

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326883A (en) * 1979-07-10 1982-04-27 Inland Steel Company Process for deoiling and agglomerating oil-bearing mill scale
US4528029A (en) * 1980-07-21 1985-07-09 Board Of Control Of Michigan Technological University Self-reducing iron oxide agglomerates
EP1645645A1 (fr) * 2004-10-11 2006-04-12 Paul Wurth S.A. Traitement de boues d'usines sidérurgiques dans un four à étages

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01152225A (ja) * 1987-12-08 1989-06-14 Kawasaki Heavy Ind Ltd 粉粒状鉱石の乾燥・予熱装置
AT406056B (de) * 1997-08-12 2000-02-25 Voest Alpine Ind Anlagen Verfahren und anlage zum verarbeiten von eisen- und ölhältigen hüttenwerksreststoffen
LU90291B1 (de) * 1998-09-23 2000-03-24 Wurth Paul Sa Verfahren zum herstellen von direkt reduziertem Metall in einem Etagenofen
JP2000192155A (ja) * 1998-12-25 2000-07-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 水分および油分を含むスラッジの処理方法
JP2000237512A (ja) 1999-02-22 2000-09-05 Kobe Steel Ltd 酸化鉄を主成分とする水分と油分を含むスラッジの脱水処理方法
LU90395B1 (fr) * 1999-05-03 2000-12-06 Wurth Paul Sa Proc-d- de traitement pyrom-tallurgique de d-chets contenant des m-taux
US20050256359A1 (en) * 2004-05-11 2005-11-17 Dcr International Environmental Services, B.V. Process for the oxidative degradation of toxic organic compounds
EP1905853A1 (fr) 2006-09-29 2008-04-02 Paul Wurth S.A. Procédé de traitement thermique de résidus métalliques contaminés par des composés organiques et dispositif pour sa mise en oeuvre

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4326883A (en) * 1979-07-10 1982-04-27 Inland Steel Company Process for deoiling and agglomerating oil-bearing mill scale
US4528029A (en) * 1980-07-21 1985-07-09 Board Of Control Of Michigan Technological University Self-reducing iron oxide agglomerates
EP1645645A1 (fr) * 2004-10-11 2006-04-12 Paul Wurth S.A. Traitement de boues d'usines sidérurgiques dans un four à étages

Also Published As

Publication number Publication date
US20100024598A1 (en) 2010-02-04
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