CN110129582A - 一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开的属于冶金废弃物处理技术领域，具体为一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，该热风分离废弃物内锌元素的工艺方法的具体步骤如下：S1：废弃物破碎、混合、上料：将配比后的冶金固体废物和氯化钙通过原料上料系统传输运行，将固体燃料输入至破碎机内，破碎机对固体燃料研磨粉碎；S2：废弃物燃烧还原；直接使用热风和煤粉进行还原和分离提取，流程短，做到含锌固体废弃物全部无害化综合利用，无三废产生，整体设备简单、高效，容易进行工业化生产，解决目前冶金、化工固体废弃物产生量大，生态危害大，无害化处理难、处理成本高、污染大的窘境，具有极大的社会、生态和经济价值。

Description

一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法

技术领域

本发明涉及冶金废弃物处理技术领域，具体为一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法。

背景技术

相关数据显示，2018年，我国含锌固体废物产量为20亿吨，综合利用量为11.3亿吨，综合利用率为56.52％。

从数值上来看，含锌固体废物综合利用率不高，而且处理方式简单，一般为火法或湿法处理，造成了巨大的生态压力。同时，由于处理方式简单，对锌元素无法有效分离，不仅造成资源极大浪费，而且严重污染环境。随着能源资源环境形势日益严重，压力越来越大，因此解决好含锌固废高效回收利用是当务之急。

因此，提供一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，以解决含锌固体废弃物处理效果差、资源利用率低的现象是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，以解决上述背景技术中提出的含锌固体废物综合利用率不高，而且处理方式简单，一般为火法或湿法处理，造成了巨大的生态压力。同时，由于处理方式简单，对锌元素无法有效分离，不仅造成资源极大浪费，而且严重污染环境的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，该热风分离废弃物内锌元素的工艺方法的具体步骤如下：

S1：废弃物破碎、混合、上料：将配比后的冶金固体废物和氯化钙通过原料上料系统传输运行，将固体燃料输入至破碎机内，破碎机对固体燃料研磨粉碎，将冶金固体废物、氯化钙与研磨粉碎后的固体燃料按照比例配比，并将冶金固体废物、固体燃料和氯化钙搅拌混合充分，并将混合后的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙加入到回转窑炉内；

S2：废弃物燃烧还原：对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙还原，将回转窑炉的侧壁上连接热风烟道，热风烟道的另一端连接在热风炉上，热风炉上的顶端安装煤气燃烧器，并在热风炉的进风口上安装鼓风机，鼓风机带动气流为热风炉提供空气，煤气燃烧器将煤气和进入空气中的氧气燃烧，并通过气流将火通入热风烟道内，并通过热风烟道输入到回转窑炉内，对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙进行燃烧，固体燃料与冶金固体废物的金属在高温热熔条件下使物料中各组分快速反应，促使金属锌呈气态状随着烟气快速的排出；

将还原反应中的烟气和燃烧还原废弃物作如下A、B步骤处理：

A：烟气回收：将上述烟气以及气态金属元素上升，将烟气及气态金属冷却并使得其沉降，将沉降的烟气和金属元素通过旋风除尘器对烟气中的灰尘进行分离，并将灰尘收集仓内，并将处理后的其余烟气输出至布袋除尘器，对其余烟气进一步除尘分离；

获得锌粉：将两次除尘后的烟气收集，得到锌粉，使得去除锌粉的烟气脱硫脱硝处理；

提纯：将得到的锌粉提纯即可得到高纯度金属锌；

B：燃烧渣冷却：将燃烧还原废弃物取出并通过自然冷却的方式冷却；

金属铁回收利用：将冷却后的燃烧还原废弃物通过磁吸的方式对其中的金属铁回收，并将剩余的燃烧还原废弃物作为尾渣排放。

优选的，所述冶金固体废物、固体燃料和氯化钙之间按照质量比重配比为：83-91:4-6:0.5-1。

优选的，所述固体燃料通过破碎机研磨粉碎时向破碎机内加入水，使得研磨粉碎后固体燃料的粒径≤75目。

优选的，所述固体燃料包含焦粉、煤粉或含碳粉末颗粒单种或混合物。

优选的，所述煤气燃烧器和热风炉均设置两组，所述煤气燃烧器对应插接在热风炉上，两组所述热风炉之间通过热风烟道并联，且鼓风机的出风口通过三通管与两组热风炉的进风口连接。

优选的，所述烟气脱硫脱硝处理的方法采用电子束辐射烟气脱硫脱硝处理方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：从工艺上摈弃了火法或湿法处理含锌固体废弃物高污染的处理方式，直接使用热风和煤粉进行还原和分离提取，流程短，做到含锌固体废弃物全部无害化综合利用，无三废产生，整体设备简单、高效，容易进行工业化生产。解决目前冶金、化工固体废弃物产生量大，生态危害大，无害化处理难、处理成本高、污染大的窘境，具有极大的社会、生态和经济价值。

附图说明

图1为本发明的工艺流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，该热风分离废弃物内锌元素的工艺方法的具体步骤如下：

S1：废弃物破碎、混合、上料：将配比后的冶金固体废物和氯化钙通过原料上料系统传输运行，将固体燃料输入至破碎机内，固体燃料包含焦粉、煤粉或含碳粉末颗粒单种或混合物，破碎机对固体燃料研磨粉碎，固体燃料通过破碎机研磨粉碎时向破碎机内加入水，使得水分按照质量比重含量为6-8％，使得研磨粉碎后固体燃料的粒径≤75目，将冶金固体废物、氯化钙与研磨粉碎后的固体燃料按照比例配比，冶金固体废物、固体燃料和氯化钙之间按照质量比重配比为：83-91:4-6:0.5-1，并将冶金固体废物、固体燃料和氯化钙搅拌混合充分，并将混合后的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙加入到回转窑炉内；

S2：废弃物燃烧还原：对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙还原，将回转窑炉的侧壁上连接热风烟道，热风烟道的另一端连接在热风炉上，热风炉上的顶端安装煤气燃烧器，并在热风炉的进风口上安装鼓风机，鼓风机带动气流为热风炉提供空气，煤气燃烧器将煤气和进入空气中的氧气燃烧，并通过气流将火通入热风烟道内，煤气燃烧器和热风炉均设置两组，所述煤气燃烧器对应插接在热风炉上，两组所述热风炉之间通过热风烟道并联，且鼓风机的出风口通过三通管与两组热风炉的进风口连接，并通过热风烟道输入到回转窑炉内，设定回转窑炉内燃烧的温度为900-1100℃，对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙进行燃烧，燃烧的时间为40-50min，固体燃料与冶金固体废物的金属在高温热熔条件下使物料中各组分快速反应，促使金属锌呈气态状随着烟气快速的排出；

将还原反应中的烟气和燃烧还原废弃物作如下A、B步骤处理：

A：烟气回收：将上述烟气以及气态金属元素上升，将烟气及气态金属冷却并使得其沉降，将沉降的烟气和金属元素通过旋风除尘器对烟气中的灰尘进行分离，并将灰尘收集仓内，并将处理后的其余烟气输出至布袋除尘器，对其余烟气进一步除尘分离；

获得锌粉：将两次除尘后的烟气收集，得到锌粉，使得去除锌粉的烟气脱硫脱硝处理，烟气脱硫脱硝处理的方法采用电子束辐射烟气脱硫脱硝处理方法，进入冷却塔，在塔中由喷雾水冷却到65～70℃。在烟气进入反应器之前，按化学计量数注入相应的氨气。在反应器内，烟气经受高能电子束照射，烟气中的N2、O2和水蒸气等发生辐射反应，生成大量的离子、自由基、原子、电子和各种激发态的原子、分子等活性物质，它们将烟气中的SO2和NOX氧化为SO3和NO2。这些高价的硫氧化物和氮氧化物与水蒸气反应生成雾状的硫酸和硝酸，这些酸再与事先注入反应器的氨反应，生成硫酸铵和硝酸铵。最后用静电除尘器收集气溶胶状的硫酸铵和硝酸铵，净化后的烟气经烟囱排放，副产品经造粒处理后可作化肥使用；

提纯：将得到的含锌的粉尘在酸性条件下浸出，并不断搅拌，多余的无法浸出的残渣过滤得到滤液，浸出分为两次浸出操作：

一次浸出：第一次浸出液采用酸性溶液浸出，酸性溶液为硫酸120g/L，废酸30g/L，固液比为1：13的比例将收集的烟气与第一次浸出液混合，在温度为70摄氏度开始浸出，PH值控制在5.2-5.4，上清液为锌浸出液，并将浸出渣过滤下来；

二次浸出：将浸出渣加入使用后的酸性的电积液，固液比为1：8，上清液为锌浸出液，将两次锌浸出液集中即可得到锌浸出液的滤液；

对锌浸出液的滤液进行电积，利用在作为电子导体的电极与作为离子导体的电解质的界面上发生的电化学反应进行化学品的合成高纯物质的制造以及材料表面的处理的过程；

B：燃烧渣冷却：将燃烧还原废弃物取出并通过自然冷却的方式冷却；

金属铁回收利用：将冷却后的燃烧还原废弃物通过磁吸的方式对其中的金属铁回收，并将剩余的燃烧还原废弃物作为尾渣排放。

根据上述步骤进行以下实施方案：

实施例1：

S1：废弃物破碎、混合、上料：将配比后的冶金固体废物和氯化钙通过原料上料系统传输运行，将固体燃料输入至破碎机内，固体燃料采用煤粉，破碎机对固体燃料研磨粉碎，固体燃料通过破碎机研磨粉碎时向破碎机内加入水，使得水分按照质量比重含量为6％，使得研磨粉碎后固体燃料的粒径≤75目，将冶金固体废物、氯化钙与研磨粉碎后的固体燃料按照比例配比，冶金固体废物、固体燃料和氯化钙之间按照质量比重配比为：83:4:0.5，并将冶金固体废物、固体燃料和氯化钙搅拌混合充分，并将混合后的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙加入到回转窑炉内；

S2：废弃物燃烧还原：对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙还原，将回转窑炉的侧壁上连接热风烟道，热风烟道的另一端连接在热风炉上，热风炉上的顶端安装煤气燃烧器，并在热风炉的进风口上安装鼓风机，鼓风机带动气流为热风炉提供空气，煤气燃烧器将煤气和进入空气中的氧气燃烧，并通过气流将火通入热风烟道内，煤气燃烧器和热风炉均设置两组，所述煤气燃烧器对应插接在热风炉上，两组所述热风炉之间通过热风烟道并联，且鼓风机的出风口通过三通管与两组热风炉的进风口连接，并通过热风烟道输入到回转窑炉内，设定回转窑炉内燃烧的温度为900℃，对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙进行燃烧，燃烧的时间为40min，固体燃料与冶金固体废物的金属在高温热熔条件下使物料中各组分快速反应，促使金属锌呈气态状随着烟气快速的排出；

将还原反应中的烟气和燃烧还原废弃物作如下A、B步骤处理：

A：烟气回收：将上述烟气以及气态金属元素上升，将烟气及气态金属冷却并使得其沉降，将沉降的烟气和金属元素通过旋风除尘器对烟气中的灰尘进行分离，并将灰尘收集仓内，并将处理后的其余烟气输出至布袋除尘器，对其余烟气进一步除尘分离；

获得锌粉：将两次除尘后的烟气收集，得到锌粉，使得去除锌粉的烟气脱硫脱硝处理；

提纯：将得到的锌粉提纯即可得到高纯度金属锌；

B：燃烧渣冷却：将燃烧还原废弃物取出并通过自然冷却的方式冷却；

金属铁回收利用：将冷却后的燃烧还原废弃物通过磁吸的方式对其中的金属铁回收，并将剩余的燃烧还原废弃物作为尾渣排放。

实施例2：

S1：废弃物破碎、混合、上料：将配比后的冶金固体废物和氯化钙通过原料上料系统传输运行，将固体燃料输入至破碎机内，固体燃料采用煤粉，破碎机对固体燃料研磨粉碎，固体燃料通过破碎机研磨粉碎时向破碎机内加入水，使得水分按照质量比重含量为7％，使得研磨粉碎后固体燃料的粒径≤75目，将冶金固体废物、氯化钙与研磨粉碎后的固体燃料按照比例配比，冶金固体废物、固体燃料和氯化钙之间按照质量比重配比为：87:5:0.75，并将冶金固体废物、固体燃料和氯化钙搅拌混合充分，并将混合后的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙加入到回转窑炉内；

S2：废弃物燃烧还原：对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙还原，将回转窑炉的侧壁上连接热风烟道，热风烟道的另一端连接在热风炉上，热风炉上的顶端安装煤气燃烧器，并在热风炉的进风口上安装鼓风机，鼓风机带动气流为热风炉提供空气，煤气燃烧器将煤气和进入空气中的氧气燃烧，并通过气流将火通入热风烟道内，煤气燃烧器和热风炉均设置两组，所述煤气燃烧器对应插接在热风炉上，两组所述热风炉之间通过热风烟道并联，且鼓风机的出风口通过三通管与两组热风炉的进风口连接，并通过热风烟道输入到回转窑炉内，设定回转窑炉内燃烧的温度为1000℃，对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙进行燃烧，燃烧的时间为45min，固体燃料与冶金固体废物的金属在高温热熔条件下使物料中各组分快速反应，促使金属锌呈气态状随着烟气快速的排出；

将还原反应中的烟气和燃烧还原废弃物作如下A、B步骤处理：

A：烟气回收：将上述烟气以及气态金属元素上升，将烟气及气态金属冷却并使得其沉降，将沉降的烟气和金属元素通过旋风除尘器对烟气中的灰尘进行分离，并将灰尘收集仓内，并将处理后的其余烟气输出至布袋除尘器，对其余烟气进一步除尘分离；

获得锌粉：将两次除尘后的烟气收集，得到锌粉，使得去除锌粉的烟气脱硫脱硝处理；

提纯：将得到的锌粉提纯即可得到高纯度金属锌；

B：燃烧渣冷却：将燃烧还原废弃物取出并通过自然冷却的方式冷却；

金属铁回收利用：将冷却后的燃烧还原废弃物通过磁吸的方式对其中的金属铁回收，并将剩余的燃烧还原废弃物作为尾渣排放。

实施例3：

S1：废弃物破碎、混合、上料：将配比后的冶金固体废物和氯化钙通过原料上料系统传输运行，将固体燃料输入至破碎机内，固体燃料采用煤粉，破碎机对固体燃料研磨粉碎，固体燃料通过破碎机研磨粉碎时向破碎机内加入水，使得水分按照质量比重含量为8％，使得研磨粉碎后固体燃料的粒径≤75目，将冶金固体废物、氯化钙与研磨粉碎后的固体燃料按照比例配比，冶金固体废物、固体燃料和氯化钙之间按照质量比重配比为：91:6:1，并将冶金固体废物、固体燃料和氯化钙搅拌混合充分，并将混合后的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙加入到回转窑炉内；

S2：废弃物燃烧还原：对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙还原，将回转窑炉的侧壁上连接热风烟道，热风烟道的另一端连接在热风炉上，热风炉上的顶端安装煤气燃烧器，并在热风炉的进风口上安装鼓风机，鼓风机带动气流为热风炉提供空气，煤气燃烧器将煤气和进入空气中的氧气燃烧，并通过气流将火通入热风烟道内，煤气燃烧器和热风炉均设置两组，所述煤气燃烧器对应插接在热风炉上，两组所述热风炉之间通过热风烟道并联，且鼓风机的出风口通过三通管与两组热风炉的进风口连接，并通过热风烟道输入到回转窑炉内，设定回转窑炉内燃烧的温度为1100℃，对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙进行燃烧，燃烧的时间为50min，固体燃料与冶金固体废物的金属在高温热熔条件下使物料中各组分快速反应，促使金属锌呈气态状随着烟气快速的排出；

将还原反应中的烟气和燃烧还原废弃物作如下A、B步骤处理：

A：烟气回收：将上述烟气以及气态金属元素上升，将烟气及气态金属冷却并使得其沉降，将沉降的烟气和金属元素通过旋风除尘器对含锌的粉尘进行分离，并将含锌粉尘存入粉尘收集仓内，并将处理后的其余烟气输出至布袋除尘器，对其余烟气进一步除尘分离，使得除尘后的烟气脱硫脱硝处理；

获得锌粉：将粉尘收集仓内的含锌的粉尘收集，得到锌粉；

提纯：将得到的锌粉提纯即可得到高纯度金属锌；

B：燃烧渣冷却：将燃烧还原废弃物取出并通过自然冷却的方式冷却；

金属铁回收利用：将冷却后的燃烧还原废弃物通过磁吸的方式对其中的金属铁回收，并将剩余的燃烧还原废弃物作为尾渣排放。

通过以上三组实施例得出的实验结果，脱硫脱硝处理后的烟气中含锌量均小于0.3％，满足排放标准。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，其特征在于：该热风分离废弃物内锌元素的工艺方法的具体步骤如下：

S1：废弃物破碎、混合、上料：将配比后的冶金固体废物和氯化钙通过原料上料系统传输运行，将固体燃料输入至破碎机内，破碎机对固体燃料研磨粉碎，将冶金固体废物、氯化钙与研磨粉碎后的固体燃料按照比例配比，并将冶金固体废物、固体燃料和氯化钙搅拌混合充分，并将混合后的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙加入到回转窑炉内；

S2：废弃物燃烧还原：对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙还原，将回转窑炉的侧壁上连接热风烟道，热风烟道的另一端连接在热风炉上，热风炉上的顶端安装煤气燃烧器，并在热风炉的进风口上安装鼓风机，鼓风机带动气流为热风炉提供空气，煤气燃烧器将煤气和进入空气中的氧气燃烧，并通过气流将火通入热风烟道内，并通过热风烟道输入到回转窑炉内，对回转窑炉内的冶金固体废物、固体燃料和氯化钙进行燃烧，固体燃料与冶金固体废物的金属在高温热熔条件下使物料中各组分快速反应，促使金属锌呈气态状随着烟气快速的排出；

将还原反应中的烟气和燃烧还原废弃物作如下A、B步骤处理：

A：烟气回收：将上述烟气以及气态金属元素上升，将烟气及气态金属冷却并使得其沉降，将沉降的烟气和金属元素通过旋风除尘器对烟气中的灰尘进行分离，并将灰尘收集仓内，并将处理后的其余烟气输出至布袋除尘器，对其余烟气进一步除尘分离；

获得锌粉：将两次除尘后的烟气收集，得到锌粉，使得去除锌粉的烟气脱硫脱硝处理；

提纯：将得到的锌粉提纯即可得到高纯度金属锌；

B：燃烧渣冷却：将燃烧还原废弃物取出并通过自然冷却的方式冷却；

金属铁回收利用：将冷却后的燃烧还原废弃物通过磁吸的方式对其中的金属铁回收，并将剩余的燃烧还原废弃物作为尾渣排放。

2.根据权利要求1所述的一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，其特征在于：所述冶金固体废物、固体燃料和氯化钙之间按照质量比重配比为：83-91:4-6:0.5-1。

3.根据权利要求1所述的一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，其特征在于：所述固体燃料通过破碎机研磨粉碎时向破碎机内加入水，使得研磨粉碎后固体燃料的粒径≤75目。

4.根据权利要求1所述的一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，其特征在于：所述固体燃料包含焦粉、煤粉或含碳粉末颗粒单种或混合物。

5.根据权利要求1所述的一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，其特征在于：所述煤气燃烧器和热风炉均设置两组，所述煤气燃烧器对应插接在热风炉上，两组所述热风炉之间通过热风烟道并联，且鼓风机的出风口通过三通管与两组热风炉的进风口连接。

6.根据权利要求1所述的一种热风分离废弃物内锌元素的工艺方法，其特征在于：所述烟气脱硫脱硝处理的方法采用电子束辐射烟气脱硫脱硝处理方法。