CN112113223A - 一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及工业危险废弃物的资源化处置领域，尤其是一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的方法，对收集的工业危险废弃物进行检测，分类储存，工业危险废弃物分别按批次投入破碎机中破碎，通过磁选机分离出其中的铁质物料；磁选除铁后的工业危险废弃物进行一次均化配伍，得到待进料废物；将待进料废物投加到热解气化炉；收集热解气作为燃料通入高炉的热风炉焚烧，对热解渣取样分析其中矿物相和有害元素含量，根据炼钢工艺对元素成分限制要求，将热解渣与炼钢烧结原料进行二次均化配伍，然后混合烧结，烧结矿投入高炉中高温熔融处置。本发明的技术效果是充分回收利用热能和资源，运行成本低、且对钢厂原有生产工艺设备影响小。

Description

一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的方法

技术领域

本发明涉及工业危险废弃物的资源化处置领域，尤其是一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的方法。

背景技术

2018年，全国工业危险废弃物产生量约4643.0万吨。焚烧法是工业危险废弃物减量化处理的主要手段，通过高温焚烧可以使可燃性的工业危险废弃物氧化分解，去除毒性。目前焚烧法主要采用“回转窑+二燃室”技术，该技术需要配套复杂的尾气处理系统，以保证固体废物的燃尽和气体达标排放。此外，工业危险废弃物焚烧设施的投资和运行费用较高，并且每处理100吨固体废物约有30~40吨的焚烧残渣和飞灰需要进一步二次处理，因此焚烧法处理的收费较高。

中国发明专利申请（公开号：CN110734209A）公开了一种工业固废与污泥回转窑协同处理集成装置的操作方法。采用污泥喷雾干燥(直接干燥)+园盘干燥(间接干燥)、回转窑及工业边角料(固废)协同焚烧及烟气净化系统集成装置，集污泥干燥和干污泥、工业边角料(固废)协同焚烧、烟气净化于一体。达到废物再次利用，减少环境污染。该专利固然可以处理工业固废，但是需要额外的设备，增加了设备的成本投入，同时固废中有利金属无法得到利用。

我国是世界第一钢产量大国，每年钢铁产量约占世界的一半。钢厂的主要生产设备有烧结机、焦炭机、回转窑、高炉、转炉、电炉、精炼炉等，利用这些生产设备的高温和氧化还原特性协同处置工业危险废弃物，可以将工业危险废弃物中的可燃物质彻底焚毁，重金属等有毒物质还原解毒，或者熔融玻璃体化成渣，从而可以进行资源化利用。目前有报道协同处置技术有高炉侧吹进料技术、焦炭机共焦化技术和烧结机处置铬渣技术。但是这些技术对工业危险废弃物的物料选择性较高，处置种类较单一，应用范围受限。工业危险废弃物来源广泛，种类繁多，成分复杂，而钢厂原有的设备设计时没有考虑在物料中掺入工业危险废弃物，直接进料有可能对钢厂原有设备产生腐蚀等损害。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明将固体废物热解处理技术和钢厂生产工艺相结合，固体废物先经过预先热解处理，产生的热解气可作为炼铁的燃料，热解产生的固态渣可替代高炉炼铁的部分原料，旨在提供一种适应范围广，充分回收利用热能和资源，运行成本低、且对钢厂原有生产工艺设备影响小的利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的方法。

为本发明的目的，采用以下技术方案予以实施：

一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的方法，该方法包括以下步骤：

1）对收集的工业危险废弃物进行检测，根据热值、有害物质、危险特性进行分类储存，所述的工业危险废弃物包括工业企业产生的有机危险废弃物、金属废弃物以及除金属外的其他的无机危险废弃物；

2）工业危险废弃物分别按批次投入破碎机中破碎，通过磁选机分离出其中的铁质物料；

3）磁选除铁后的工业危险废弃物根据热值、含水率、元素含量进入不同的料坑；

4）从各个料坑中工业危险废弃物送入进料池中，混合均匀，进行一次均化配伍，得到热值大于3000大卡，含水率小于50%，有害元素含量适中的待进料废物；

5）将进料池中的待进料废物投加到热解气化炉，鼓入适量氧气，保持炉内缺氧氛围，控制热解炉温度在300℃到1000℃范围内；

6）收集热解气作为燃料通入高炉的热风炉焚烧，彻底分解有机物，产生的热风从底部进入高炉中，随高炉气一起排出；

7）对热解渣取样分析其中矿物相和有害元素含量，根据炼钢工艺对元素成分限制要求，将热解渣与炼钢烧结原料进行二次均化配伍，按热解渣的添加比例为0.5 wt%~8 wt%，控制烧结矿碱度在1.8~2.0，然后混合烧结，烧结矿投入高炉中高温熔融处置。

作为优选，所述的工业危险废弃物包括化工、医药、石化、涂料、环保企业产生的有机危险废弃物和电镀污泥、冶金和铬渣等无机危险废弃物。

作为优选，步骤2）磁选分离出的铁收集后经过压块打包，制作成符合进料规格要求的原料，投入转炉或电炉中冶炼，替代部分铁矿石和废铁原料。

作为优选，步骤5）利用部分高炉煤气、焦炉煤气等钢厂产生的煤气作为启动升温热源和处理低热值废物时的补充热源。

作为优选，步骤7）高温熔融后的物质进入高热解渣，作为返矿进入烧结机，或者作为水泥、骨料、道渣、公路路基等建材行业的原料进行综合利用。

本发明另外提供了一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的系统，该系统包括破碎机、磁选分离处理设备、均化配伍设备、热解气化炉、热风炉、烧结机和高炉；将收集分类好的工业危险废弃物分别投入破碎机中进行破碎，破碎机出料口通过管道连接磁选分离处理设备，磁选分离处理设备连接料坑，料坑通过抓取废弃物的抓斗连接进料池，进料池内设置均化配伍设备；破碎后的废弃物在磁选分离处理设备中进行磁选分离处理，除铁后的工业危险废弃物根据热值、含水率和元素含量进入不同的料坑，用抓斗从各个料坑抓取工业危险废弃物到进料池，工业危险废弃物通过均化配伍设备根据热值、含水率和元素含量进行第一次均化配伍；均化配伍设备通过管道和泵连接热解气化炉，均化配伍后的工业危险废弃物通过抓斗或固体泵投入热解气化炉中进行预处理，热解气化炉上部通过风管连接热风炉，热解气化炉下部通过管道连接烧结机，烧结机通过管道与高炉连接；固体废气物热解产生的热解气作为燃料输送到高炉的热风炉中焚烧，产生的热风从底部进入高炉中，随高炉气一起排出；固体废气物热解后的热解渣投放到烧结机中，热解渣与烧结机中的原料混合，原料和热解渣烧结成块后投加到高炉中高温熔融处置。

作为优选，所述的工业危险废弃物包括工业企业产生的有机危险废弃物和电镀污泥、冶金和铬渣等无机危险废弃物。

作为优选，设置五个以上的料坑，分别暂存高热值高有害物质、高热值低有害物质、低热值高有害物质、低热值低有害物质和中热值中有害物质。

作为优选，磁选分离处理设备通过管道连接转炉，经过磁选分离处理设备后分离出的铁质物料收集后，经过压块打包，进入转炉中冶炼。

作为优选，热解气化炉内通入氧气，使热解气化炉内保持缺氧环境。

综上所述，本发明的有益效果在于：

1、工业危险废弃物经过破碎、磁选、热解和两次均化配伍预处理过程，使待处理工业危险废弃物的成分和性状较为稳定，能够适应多种工业危险废弃物的不同特性，有效控制工业危险废弃物中有害元素对铁水的影响。

2、工业危险废弃物经过热解预处理后，有害物质已经初步降解，有机物和水份得到去除，热解渣成分主要为无机矿物成分，包括CaO、MgO、SiO₂和金属元素如Fe、Cr、Ni、Co等，热解渣的性状较稳定，危险特性明显降低。此时再进入钢厂生产设备进行协同处置，可以显著减小对原有生产系统的影响。

3、热解产生的气体在热风炉和高炉设备中高温二次处理，温度最高达2000℃，使得有机物彻底分解，避免二噁英的生成，同时回收了工业危险废弃物中的热能。

4、利用钢厂自有的部分高炉煤气或转炉煤气作为工业危险废弃物热解的启动升温热源和处理低热值废物时的补充热源，无需外加能源，充分利用了炼钢过程中的热能。

5、工业危险废弃物中的Ca、Mg矿物成分可以降低熔融温度，促进高炉造渣。适量的Si含量能保障烧结矿的转鼓强度。部分Fe、Cr、Ni、Co金属被还原进入铁水中，实现资源回收利用。

附图说明

图1为本发明方法的流程图。

图2为本发明系统的流程图。

具体实施方式

本发明中的工业危险废弃物包括化工、医药、石化、涂料、环保企业产生的有机危险废弃物和电镀污泥、冶金和铬渣等无机危险废弃物。

如图1所示，一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的方法，该方法包括以下步骤：

1）对收集的工业危险废弃物进行检测，根据热值、有害物质、危险特性进行分类储存；

2）含铬污泥、油漆渣、焦油渣等工业危险废弃物分别按批次投入破碎机中破碎，通过磁选机分离出其中的铁质物料，磁选分离出的铁收集后经过压块打包，制作成符合进料规格要求的原料，投入转炉或电炉中冶炼，替代部分铁矿石和废铁原料；

3）磁选除铁后的工业危险废弃物根据热值、含水率、元素含量进入不同的料坑；

4）从各个料坑中工业危险废弃物送入进料池中，混合均匀，进行一次均化配伍，得到热值约3500大卡，含水率45%，有害元素含量适中（不影响钢水质量）的待进料废物；

5）将进料池中的待进料废物投加到热解气化炉，利用部分高炉煤气、焦炉煤气等钢厂产生的煤气作为启动升温热源和处理低热值废物时的补充热源，鼓入适量氧气，保持炉内缺氧氛围，控制热解炉温度在800℃范围内；

6）收集热解气作为燃料通入高炉的热风炉焚烧，彻底分解有机物，产生的热风从底部进入高炉中，随高炉气一起排出；

7）对热解渣取样分析其中矿物相和有害元素含量，根据炼钢工艺对元素成分限制要求，将热解渣与铁矿石粉、焦粉、石灰石粉等烧结原料进行二次均化配伍，其中热解渣占3.5wt%，铁矿石粉61 wt%，焦粉4% wt%，返矿17 wt%，石灰石粉14.5 wt%。热解渣与其他原料共同烧结，控制烧结矿碱度在1.8~2.0之间，通过上料系统从上部投加进入高炉炼铁。，控制烧结矿碱度在1.8~2.0，然后混合烧结，烧结矿投入高炉中高温熔融处置；高温熔融后的物质进入高热解渣，作为返矿进入烧结机，或者作为水泥、骨料、道渣、公路路基等建材行业的原料进行综合利用。

如图2所示，一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的系统，该系统包括破碎机1、磁选分离处理设备2、均化配伍设备3、热解气化炉4、热风炉5、烧结机6和高炉7；将收集分类好的工业危险废弃物分别投入破碎机1中进行破碎，破碎机1出料口通过管道连接磁选分离处理设备2，磁选分离处理设备2连接料坑，料坑通过抓取废弃物的抓斗连接进料池，进料池内设置均化配伍设备3；破碎后的废弃物在磁选分离处理设备2中进行磁选分离处理，除铁后的工业危险废弃物根据热值、含水率和元素含量进入不同的料坑，设置五个以上的料坑，分别暂存高热值高有害物质、高热值低有害物质、低热值高有害物质、低热值低有害物质和中热值中有害物质。用抓斗从各个料坑抓取工业危险废弃物到进料池，工业危险废弃物通过均化配伍设备3根据热值、含水率和元素含量进行第一次均化配伍；均化配伍设备3通过管道和泵连接热解气化炉4，均化配伍后的工业危险废弃物通过抓斗或固体泵投入热解气化炉4中进行预处理，热解气化炉4内通入氧气，使热解气化炉4内保持缺氧环境。热解气化炉4上部通过风管连接热风炉5，热解气化炉4下部通过管道连接烧结机6，烧结机6通过管道与高炉7连接；固体废气物热解产生的热解气作为燃料输送到高炉7的热风炉5中焚烧，产生的热风从底部进入高炉中，随高炉气一起排出；固体废气物热解后的热解渣投放到烧结机6中，热解渣与烧结机6中的原料混合，原料和热解渣烧结成块后投加到高炉7中高温熔融处置。

本发明具有以下优点：

1、工业危险废弃物经过破碎、磁选、热解和两次均化配伍预处理过程，使待处理工业危险废弃物的成分和性状较为稳定，能够适应多种工业危险废弃物的不同特性，有效控制工业危险废弃物中有害元素对铁水的影响。

2、工业危险废弃物经过热解预处理后，有害物质已经初步降解，有机物和水份得到去除，热解渣的性状较稳定，危险特性明显降低，此时再进入钢厂生产设备进行协同处置，可以显著减小对原有生产系统的影响。

3、热解产生的气体在热风炉和高炉设备中高温二次处理，温度最高达2000℃，使得有机物彻底分解，避免二噁英的生成，同时回收了工业危险废弃物中的热能。

4、利用钢厂自有的部分高炉煤气或转炉煤气作为工业危险废弃物热解的启动升温热源和处理低热值废物时的补充热源，无需外加能源，充分利用了炼钢过程中的热能。

5、工业危险废弃物中的金属资源Fe、Cr、Ni、Co等在高炉中被还原进入铁水中，实现有价资源的回收利用。

Claims (10)

1.一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

1）对收集的工业危险废弃物进行检测，根据热值、有害物质、危险特性进行分类储存，所述的工业危险废弃物包括工业企业产生的有机危险废弃物、金属废弃物以及除金属外的其他的无机危险废弃物；

2）工业危险废弃物分别按批次投入破碎机中破碎，通过磁选机分离出其中的铁质物料；

3）磁选除铁后的工业危险废弃物根据热值、含水率、元素含量进入不同的料坑；

4）从各个料坑中工业危险废弃物送入进料池中，混合均匀，进行一次均化配伍，得到热值大于3000大卡，含水率小于50%，有害元素含量适中的待进料废物；

5）将进料池中的待进料废物投加到热解气化炉，鼓入适量氧气，保持炉内缺氧氛围，控制热解炉温度在300℃到1000℃范围内；

6）收集热解气作为燃料通入高炉的热风炉焚烧，彻底分解有机物，产生的热风从底部进入高炉中，随高炉气一起排出；

7）对热解渣取样分析其中矿物相和有害元素含量，根据炼钢工艺对元素成分限制要求，将热解渣与炼钢烧结原料进行二次均化配伍，按热解渣的添加比例为0.5 wt%~8 wt%，控制烧结矿碱度在1.8~2.0，然后混合烧结，烧结矿投入高炉中高温熔融处置。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的工业危险废弃物包括化工、医药、石化、涂料、环保企业产生的有机危险废弃物和电镀污泥、冶金和铬渣等无机危险废弃物。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤2）磁选分离出的铁收集后经过压块打包，制作成符合进料规格要求的原料，投入转炉或电炉中冶炼，替代部分铁矿石和废铁原料。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤5）利用部分高炉煤气、焦炉煤气等钢厂产生的煤气作为启动升温热源和处理低热值废物时的补充热源。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤7）高温熔融后的物质进入高热解渣，作为返矿进入烧结机，或者作为水泥、骨料、道渣、公路路基等建材行业的原料进行综合利用。

6.一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的系统，其特征在于，该系统包括破碎机（1）、磁选分离处理设备（2）、均化配伍设备（3）、热解气化炉（4）、热风炉（5）、烧结机（6）和高炉（7）；将收集分类好的工业危险废弃物分别投入破碎机（1）中进行破碎，破碎机（1）出料口通过管道连接磁选分离处理设备（2），磁选分离处理设备（2）连接料坑，料坑通过抓取废弃物的抓斗连接进料池，进料池内设置均化配伍设备（3）；破碎后的废弃物在磁选分离处理设备（2）中进行磁选分离处理，除铁后的工业危险废弃物根据热值、含水率和元素含量进入不同的料坑，用抓斗从各个料坑抓取工业危险废弃物到进料池，工业危险废弃物通过均化配伍设备（3）根据热值、含水率和元素含量进行第一次均化配伍；均化配伍设备（3）通过管道和泵连接热解气化炉（4），均化配伍后的工业危险废弃物通过抓斗或固体泵投入热解气化炉（4）中进行预处理，热解气化炉（4）上部通过风管连接热风炉（5），热解气化炉（4）下部通过管道连接烧结机（6），烧结机（6）通过管道与高炉（7）连接；固体废气物热解产生的热解气作为燃料输送到高炉（7）的热风炉（5）中焚烧，产生的热风从底部进入高炉中，随高炉气一起排出；固体废气物热解后的热解渣投放到烧结机（6）中，热解渣与烧结机（6）中的原料混合，原料和热解渣烧结成块后投加到高炉（7）中高温熔融处置。

7.根据权利要求6所述的一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的系统，其特征在于，所述的工业危险废弃物包括工业企业产生的有机危险废弃物和电镀污泥、冶金和铬渣无机危险废弃物。

8.根据权利要求6所述的一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的系统，其特征在于，设置五个以上的料坑，分别暂存高热值高有害物质、高热值低有害物质、低热值高有害物质、低热值低有害物质和中热值中有害物质。

9.根据权利要求6所述的一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的系统，其特征在于，磁选分离处理设备（2）通过管道连接转炉，经过磁选分离处理设备（2）后分离出的铁质物料收集后，经过压块打包，进入转炉中冶炼。

10.根据权利要求6所述的一种利用钢厂炉窑协同处置工业危险废弃物的系统，其特征在于，热解气化炉（4）内通入氧气，使热解气化炉（4）内保持缺氧环境。

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