一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法及系统技术方案

本申请提供了一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法及系统。方法包括含铁固体废弃物混合配料制得含铁物料；含铁物料进行预热预氧化处理；预热预氧化处理后的含铁物料以压缩空气为载气喷入氧化还原炉；含碳固体废弃物以回收煤气为载气喷入氧化还原炉，含碳固体废弃物与含铁物料反应，生成铁水、一氧化碳及炉渣；高温氧气喷入氧化还原炉，高温氧气与上升气流中的可燃成分进行二次燃烧反应，二次燃烧反应产生的煤气及未参与二次燃烧反应的煤气能够回收利用。本申请公开的方法无需添加传统燃料及石灰、白云石等熔剂，采用压缩空气及回收煤气为载气输送物料，采用高温氧气为助燃剂，实现了固体废弃物资源化、规模化地综合利用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法及系统


[0001]本专利技术涉及工业废弃物处理
，尤其涉及一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法及系统。

技术介绍

[0002]随着工业生产的发展，环境和资源压力也不断增大，工业废弃物的排放已经影响和制约了产业经济地高质量发展，因此需要提高工业废弃物的综合利用水平，提高利用效率。工业废弃物可分为固体废弃物、废气及废水。目前，大部分固体废弃物的处理方式为消极堆放没有得到充分地综合利用，占用了大量场地，有害成分还会渗透到土壤内，对土壤及土壤系统造成严重危害，细粉颗粒遇风后会造成严重的粉尘污染和重金属污染。
[0003]目前，工业固体废弃物作为配料返回烧结的主要回收处理方式也存在明显的缺陷。首先，对于烧结球团生产技术指标影响较大，同时，导致有害元素在高炉内循环富集，加快炉衬的侵蚀，缩短高炉寿命，造成可回收资源的浪费，资源利用效率低。而采用韦式炉法和回转窑法对工业固体废弃物进行处理，但是普遍存在高燃耗、低回收率、成本高、分散利用的问题。
[0004]现有的固体废弃物的处理方法，需要额外配加煤炭及石灰、白云石等不可再生资源，不能实现固体废弃物的规模化综合协同利用；采用富氧热风及氮气为载气进行喷吹，造成高燃耗、能源利用率低、生产成本高；在固体废弃物处理过程中会产生氮氧化物等物质，容易造成二次污染问题。另外，固体废弃物的粒度不均，混合喷吹使用，容易影响喷吹系统稳定性，超细粉难以回收利用。
[0005]因此，目前需要研发出一种新型的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法及系统，以克服和改善上述现有技术中的一个或多个缺点，或者至少提出一种有效的可选方法来解决上述问题。

技术实现思路

[0006]针对上述的不足，本专利技术提供了一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法及系统。本申请提供的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法及系统，能够实现固体废弃物的资源化、规模化综合利用，降低燃料消耗，提高燃烧效率，减少碳排放及二次污染物。
[0007]本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术实施例一方面提供了一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，其中，包括下述步骤：
[0009](1)将含铁固体废弃物按预设置比例进行混合配料，以制得含铁物料；
[0010](2)将所述含铁物料进行预热预氧化处理，脱除所述含铁物料中的部分硫和砷；
[0011](3)将预热预氧化处理后的所述含铁物料以压缩空气为载气喷入所述氧化还原炉；
[0012](4)将含碳固体废弃物以回收煤气为载气喷入所述氧化还原炉，所述含碳固体废
弃物在高温下挥发出碳颗粒,所述含铁物料与所述碳颗粒进行还原反应，生成铁水及一氧化碳气体，所述一氧化碳气体与所述含碳固体废弃物中的挥发分的热解产物及所述回收煤气形成上升气流，所述含铁物料及所述含碳固体废弃物中的金属氧化物和/或非金属氧化物作用形成炉渣；
[0013](5)将高温氧气喷入所述氧化还原炉，所述高温氧气与所述上升气流中的可燃成分进行二次燃烧反应，为所述还原反应提供热量，所述二次燃烧反应产生的气体及未参与所述二次燃烧反应的煤气经煤气处理装置回收利用；
[0014](6)采用虹吸出铁将所述还原反应生成的所述铁水导至所述氧化还原炉外，并将所述铁水进行炉外处理，以制得高纯生铁，炉渣经所述氧化还原炉的渣口排出炉外。
[0015]在利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法的一种优选的实现方式中，步骤(1)中所述含铁固体废弃物包括氧化铁皮、转炉渣、电炉渣、钢铁尘泥、冶金除尘灰、铜尾渣、钒钛尾渣、赤泥、铅锌渣、镍渣、化工废渣中的一种或几种。
[0016]在利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法的一种优选的实现方式中，步骤(1)中所述预设置比例为所述含铁固体废弃物中铁氧化物、氧化钙、二氧化硅、氧化镁、三氧化二铝的质量比为100:(6～15)：(5～13)：(1.5～4.5)：(0.5～9)。
[0017]在利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法的一种优选的实现方式中，步骤(2)中所述预热预氧化处理采用富氧热风，所述富氧热风中含氧量为21％～32％，所述预热预氧化处理后所述含铁物料的出料温度为565℃～750℃。
[0018]在利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法的一种优选的实现方式中，步骤(3)中所述压缩空气的喷吹量为8000～24000Nm3/h，所述含铁物料的喷吹量为20～280t/h。
[0019]在利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法的一种优选的实现方式中，步骤(4)中所述含碳固体废弃物包括半焦、污泥、高炉灰、煤矸石中的一种或几种，所述含碳固体废弃物的粒度小于3mm，水分不大于3.0％。
[0020]在利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法的一种优选的实现方式中，步骤(5)中所述高温氧气采用纯度超过95％的工业氧气，温度为800℃～1200℃，所述二次燃烧反应的燃烧率为40％～80％。
[0021]在利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法的一种优选的实现方式中，步骤(6)中所述铁水中铁元素含量大于90％，所述铁水中碳元素含量大于3.2％，出铁温度高于1300℃。
[0022]在一种优选的实现方式中，利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法还包括下述步骤：
[0023](7)将钒、钛富集进入所述炉渣，以制得含钒合金生铁，其中，所述炉渣的二元碱度为1.10～1.35，所述炉渣中MgO与Al2O3质量分数比值为0.40～0.60；
[0024]和/或
[0025](8)采用硫酸法处理高钛渣，以制得钛白粉；
[0026]和/或
[0027](9)铅、锌、碱金属钾及钠随所述上升气流进入烟道，在煤气余热回收冷却过程中，通过控制烟气温降，随烟尘在沉降室、旋风除尘及干法除尘布袋多阶段阶梯回收。
[0028]本专利技术实施例另一方面提供了一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的系统，其
中所述系统基于上述任一项所述的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，所述系统包括混合配料装置、预热预氧化处理装置、含碳固体废弃物喷吹装置、含铁物料喷吹装置、氧化还原炉及煤气处理装置；
[0029]其中，所述混合配料装置的出口端与所述预热预氧化处理装置的入口端连接；所述预热预氧化处理装置的出口端与所述含铁物料喷吹装置的入口端连接；所述含碳固体废弃物喷吹装置与所述含铁物料喷吹装置的管路分别与所述氧化还原炉连接；所述氧化还原炉的气体出口端与所述煤气处理装置的入口端连接；
[0030]所述混合配料装置用以将含铁固体废弃物按预设置比例进行混合配料；
[0031]所述预热预氧化处理装置用以将所述含铁物料进行预热预氧化处理；
[0032]所述含碳固体废弃物喷吹装置用以将含碳固体废弃物喷入所述氧化还原炉；
[0033]所述含铁物料喷吹装置用以将预热预氧化处理后的所述含铁物料喷入所述氧化还原炉；
[0034]所述氧化还原炉用以所述含碳固本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，所述熔融还原工艺包括氧化还原炉，其特征在于，包括下述步骤：(1)将含铁固体废弃物按预设置比例进行混合配料，以制得含铁物料；(2)将所述含铁物料进行预热预氧化处理，脱除所述含铁物料中的部分硫和砷；(3)将预热预氧化处理后的所述含铁物料以压缩空气为载气喷入所述氧化还原炉；(4)将含碳固体废弃物以回收煤气为载气喷入所述氧化还原炉，所述含碳固体废弃物在高温下挥发出碳颗粒,所述含铁物料与所述碳颗粒进行还原反应，生成铁水及一氧化碳气体，所述一氧化碳气体与所述含碳固体废弃物中的挥发分的热解产物及所述回收煤气形成上升气流，所述含铁物料及所述含碳固体废弃物中的金属氧化物和/或非金属氧化物作用形成炉渣；(5)将高温氧气喷入所述氧化还原炉，所述高温氧气与所述上升气流中的可燃成分进行二次燃烧反应，为所述还原反应提供热量，所述二次燃烧反应产生的气体及未参与所述二次燃烧反应的煤气经煤气处理装置回收利用；(6)采用虹吸出铁将所述还原反应生成的所述铁水导至所述氧化还原炉外，并将所述铁水进行炉外处理，以制得高纯生铁，炉渣经所述氧化还原炉的渣口排出炉外。2.根据权利要求1所述的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，其特征在于：步骤(1)中所述含铁固体废弃物包括氧化铁皮、转炉渣、电炉渣、钢铁尘泥、冶金除尘灰、铜尾渣、钒钛尾渣、赤泥、铅锌渣、镍渣、化工废渣中的一种或几种；步骤(1)中所述预设置比例为所述含铁固体废弃物中铁氧化物、氧化钙、二氧化硅、氧化镁、三氧化二铝的质量比为100:(6～15)：(5～13)：(1.5～4.5)：(0.5～9)。3.根据权利要求1所述的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，其特征在于：步骤(2)中所述预热预氧化处理采用富氧热风，所述富氧热风中含氧量为21％～32％，所述预热预氧化处理后所述含铁物料的出料温度为565℃～750℃。4.根据权利要求1所述的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，其特征在于：步骤(3)中所述压缩空气的喷吹量为8000～24000Nm3/h，所述含铁物料的喷吹量为20～280t/h。5.根据权利要求1所述的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，其特征在于：步骤(4)中所述含碳固体废弃物包括半焦、污泥、高炉灰、煤矸石中的一种或几种，所述含碳固体废弃物的粒度小于3mm，水分不大于3.0％。6.根据权利要求1所述的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，其特征在于：步骤(5)中所述高温氧气采用纯度超过95％的工业氧气，温度为800℃～1200℃，所述二次燃烧反应的燃烧率为40％～80％。7.根据权利要求1所述的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，其特征在于：步骤(6)中所述铁水中铁元素含量大于90％，所述铁水中碳元素含量大于3.2％，出铁温度高于1300℃。8.根据权利要求1所述的利用熔融还原工艺处理固体废弃物的方法，其特征在于，所述方法还包括下述步骤：(7)将钒、钛富集进入所述炉渣，以制得含钒合金生...

【专利技术属性】
技术研发人员：张冠琪，王金霞，张晓峰，陈庆孟，李朋，魏召强，
申请(专利权)人：山东墨龙石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：