基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法技术

本发明专利技术公开了一种基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法，解决了现有危废污泥中重金属组分回收存在的方法复杂、回收效率低的问题。技术方案包括以下步骤：一、向危废污泥中掺入造渣组分和还原组分，制备成污泥球；二，启动热解炉，当炉内温度升到1300℃时，将污泥球经进料管连接连续的投入热解炉内，污泥球在热解炉内由上至下依次经过预热区和软熔区进入炉底的熔融区，不断加热升温、软化、熔化成熔融渣相，危废污泥中含有的重金属组分被还原熔融与所述熔融渣相分离沉积到炉底，熔融渣相穿过折流板组从熔融渣出口连续的排出炉外。本发明专利技术方法工艺简单、热效率高、清洁环保、稳定高效、成分可控、重金属组分回收率高、可实现连续生产。生产。生产。

【技术实现步骤摘要】
基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法


[0001]本专利技术属于危废处理领域，具体的说是一种用于重金属组分回收的基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法。

技术介绍

[0002]随着工业的发展，危险废物日益增多。全世界每年的危险废物产生量达3.3亿吨【2022
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2028年中国危废处理行业发展现状调研分析报告－http://society.sohu.com/a/550923332_120815556】。其中，垃圾焚烧飞，酸洗和电镀工艺产生含铁、铜、铝、镉、汞或铬等高浓度金属的表面处理污泥等是常见的危险废物，含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、CaO、MgO等氧化物及其复合物，同时还含有Na2O、K2O以及少量重金属元素。传统的处置工艺多采用焚烧、填埋方式实现危险废物的无害化处置，未能深度挖掘危废的再生资源利用价值，同时填埋法易造成土地二次污染，焚烧法投资运营成本较高。与单纯的无害化处置相比，危险废物的资源化利用在保护和改善环境的同时提高了资源利用效率，危险废物资源化已成为当前以及未来危废处置利用的主导方向。
[0003]火法熔融处置已成为一种被广泛采用的危险废物处置和资源化的方法，既可以回收金属资源、又可以产生无害化炉渣、污水排放少等优点【林乔乔.电镀污泥火法冶炼行业发展探讨及建议[J].环境与发展,2017(10):121】。采用高温熔融进行危废中有机质的热解、重金属的熔融分离、熔融渣玻璃化【钱袁栋，马增益，张艺颗等.基于图像处理的重金属污泥熔融温度场研究.能源工程,2022年,第5期,48
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52,67】。目前的熔融多以电热为主，熔融炉主要包括电阻式熔融炉和等离子体熔融炉。电阻式熔融炉通常将电极插入或接触物料，利用不同电极正负极差异，以熔融物料为媒介实现电流通过。当电流通过熔融物料时，因物料自身电阻作用而产生热量，提高物料温度实现高温熔融。
[0004]等离子体熔融炉利用电能激发等离子火炬，产生高温等离子体。高温等离子体在密闭熔炉内产生高温，废物进入等离子体产生的高温区域时，有机物分子首先热解，生成可燃性的小分子物质，然后与氧气反应；无机物熔渣经水淬后成为玻璃态产物，重金属被有效固化，渗出率极低，可实现路基集料、建设用砂/卵石/碎石、水泥骨料、混凝土掺和料等建材领域资源化利用。
[0005]美国早于1986年即运用热等离子体熔融技术模拟处理放射性核废料，至今已建成多座热等离子体熔融处理厂，处理包括垃圾焚烧飞灰在内的各种危险废弃物。瑞士于1990年运用Retech
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s PACT技术处理危废，而于1998年由DAE科技公司自主研发成功热等离子体发生系统，应用于包括垃圾焚烧飞灰在内的各种危险废弃物的溶融处理。其他国家如法国的Europlasma公司研发的等离子体喷枪技术、加拿大Resorotion Canda limited建成的日处理24t的等离子体培融炉、瑞典Scan Dust公司与B.U.S共同研发建成的5.5万吨/年的等离子体熔融炉、英国于1990年成功研制出的直流等离子体熔融技术、澳大利亚STL Limited开发的PLASCON等离子体熔融技术及以色列EER运用及开发的PGM技术，都显示等离子高温熔融技术以其减容率高、二噁英去除彻底、重金属有效分离等优势，正备受各国青睐。此外，
Nishida等以生活垃圾焚烧飞灰为例，熔融产生的玻璃体材料，其性质相当稳定，二噁英的脱除率高达99.9％，重金属的浸出性也符合毒性浸出标准。熔融玻璃体残渣粉碎后作为水泥、沥青混合料，或制成透水砖等，具有一定的实用价值。
[0006]日本对高温熔融处理废弃物领域研究较早，截止2013年日本已投入运行的垃圾气化熔融机组达到122座，年处理量达到691.6万吨。垃圾经过气化处理后得到的灰渣进入该气化炉底部的熔融区域。通过富氧空气、焦炭和垃圾中可燃组分反应提供热能，灰渣熔融区域温度可达到1800℃。灰渣中无机组分及金属等发生熔融，经水淬处理后得到熔渣，有害重金属被包裹在玻璃体结构中，重金属浸出符合相关标准。熔融后得到的熔渣材料性能良好，可以作为基建的填充材料使用。
[0007]日本富山县建有三座污泥熔融炉。污泥经干燥机处理至含水率为20％后，进入表面熔融炉在1300℃下进行高温熔融处置。熔渣透水性良好，强度合适，主要作为水管材料、路基材料或沥青混合物辅料使用。
[0008]日本川崎制铁所引进瑞士气化熔融技术，在日本千叶建设2座150t/d熔融炉。炉体从底部吹入氧气，与物料中可燃组分发生反应放热，将固体废物中金属和无机组分进行熔融。熔融中心温度达到2000℃。物料熔融后流入1600℃的均质炉进行保温均质分布，随后经过水淬系统冷却得到熔融玻璃渣。该系统得到的熔融渣中Pb、Cd和Hg等均符合土壤排放标准，残渣可作为路基材料使用。
[0009]国内危险废物熔融技术研究起步较晚，赵光杰等在本世纪开展了电热式熔融固化垃圾焚烧飞灰的实验研究，采用快速升温管式炉，将装满飞灰的刚玉圆盘放入炉内，接通电源加热炉内飞灰。管式炉最高工作温度1600℃，最大升温速率20℃/min。实验发现飞灰在1200℃左右开始熔融，到1290℃左右全部变成液相，可以流动【赵光杰，李海滨，赵增立等.电热式熔融固化垃圾焚烧飞灰的实验研究.可再生能源,2005.5(总第123期):44
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46】。胡明团队用等离子体熔融炉对危险废物焚烧灰渣进行中试熔融处置指出，埋弧与开弧对熔渣的成分和晶体结构影响不大，熔渣中重金属浸出低于国家标准限值，二次飞灰产生率为7.5％，其主要成分为NaCl【胡明,虎训,邵哲如,等.等离子体熔融危废焚烧灰渣中试试验研究.工业加热,2018(02):18
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24】。周昊研究了添加剂对废弃SCR催化剂熔融的影响。当添加剂的质量分数为40％时(Fe2O3、SiO2、CaO和Al2O3的质量分数分别为31.2％、2.64％、5.2％、0.96％)，熔渣中重金属Ni、As、Se、Cu和Mn的浸出质量浓度分别减小了98.6％、68.0％、96.8％、11.1％和77.3％【周昊,国旭涛,周明熙.不同添加剂对废弃SCR催化剂熔融无害化处理的影响.动力工程学报,2017(12):999
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1006】。刘金和等通过采用气化熔融工艺处置综合危险废物的工程应用，结果表明：该工艺具有燃料消耗少、烟气量及飞灰产生量低、二噁英少、热灼减率低及最终玻璃化产物无需填埋等优点；灰渣热灼减率、烟气污染物(包括NOx及二噁英等)等排放数值等均满足《危险废物焚烧污染控制标准》；气化灰渣高温熔融后形成玻璃化产物的玻璃体含量、酸溶失率及重金属浸出毒性等均满足《固体废物玻璃化处理产物技术要求》，无需填埋且可资源化利用【刘金和,马明水,王明飞.气化熔融工艺处置危险废物的应用.环境科技.2022,35(02):47
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51】。刘新等探讨了热等离子体熔融玻璃化的作用机理及主要影响因素，将飞灰经热等离子体玻璃化熔融处理，研究发现飞灰中的重金属得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法，包括以步骤：一、向危废污泥中掺入造渣组分和还原组分，制备成污泥球；二，启动热解炉，当炉内温度升到1300℃时，将污泥球经进料管连接连续的投入热解炉内，污泥球在热解炉内由上至下依次经过预热区和软熔区进入炉底的熔融区，不断加热升温、软化、熔化成熔融渣相，危废污泥中含有的重金属组分被还原熔融与所述熔融渣相分离沉积到炉底，熔融渣相穿过折流板组从熔融渣出口连续的排出炉外；其中，所述热解炉包括装有感应线圈、内部设有坩埚的炉体，所述炉体顶部设部进料管和一次烟气集气罩，所述一次烟气集气罩连接一次烟气管；侧壁上设有熔渣出口，所述坩埚内设有折流板组，所述折流板组与坩埚之间形成的折流通道连通所述熔渣出口，所述熔渣出口位于坩埚的中上段；所述坩埚和折流板组均为非金属电热材料。2.如权利要求1所述的基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法，其特征在于，所述折流板组包括主折流板、中心折流板和下折流板，所述主折流板两侧固定在所述坩埚侧壁上，上端靠近熔渣出口且高于熔渣出口，下端延伸到坩埚底部且与坩埚底部具有间距；中心拆流板位于坩埚下段的中心线上，两侧固定在所述坩埚侧壁上，下端与坩埚底部具有间距，主折流板与中心拆流板平行，下端等高；所述下折流板位于主折流板和中心折流板之间，其下端固定在坩埚底部，两侧固定在所述坩埚侧壁上；所述主折流板和中心折流板之间的区域为分离区，所述主折流板与炉壁之间的区域为出渣区，熔融区内的熔融渣相穿过分离区经出渣区由熔融渣出口排出炉外。3.如权利要求2所述的基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法，其特征在于，所述下折流板的中部高于两侧，且沿中心垂线对折一定角度形成俯视状态下的人字形结构，下折流板的下端对折处设有清渣导流孔，以平衡下折流板两侧沉积于底部的重金属液面。4.如权利要求2所述的基于重金属组分回收的危废污泥高温熔融处理方法，其特征在于，所述折流板组还包括有倾斜折流板，所述倾斜折流板的上端固定在所述主折流板，下端与中心折流板的上端连接，两侧固定在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴高明，秦林波，倪从兵，卫书杰，韦长青，
申请(专利权)人：武汉科技大学武汉悟拓科技有限公司，
类型：发明
国别省市：