專(zhuān)利名稱(chēng)：一種酸洗含鐵污泥資源化利用的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明專(zhuān)利屬于固體廢棄物再利用技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
金屬構(gòu)件暴露在空氣中容易被氧氣氧化，俗稱(chēng)生銹。進(jìn)行金屬構(gòu)件(如焊管)的 表面加工處理時(shí)，需要對(duì)焊管表面銹化層進(jìn)行清除。除銹的方法有很多種，其中化學(xué)方法是 應(yīng)用最廣的，化學(xué)法除銹的原理主要是依靠酸與銹層反應(yīng)達(dá)到除銹的目的?；瘜W(xué)法除銹具 有速度快、除銹徹底、保證后續(xù)鋼鐵表面處理的質(zhì)量等優(yōu)點(diǎn)，但是化學(xué)除銹后的主要的問(wèn)題 是會(huì)產(chǎn)生酸洗廢液，酸洗廢液不能直接排出，否則會(huì)污染環(huán)境，對(duì)于酸洗廢液的治理，其傳 統(tǒng)的處理方法是采用中和法，即通過(guò)向酸液里添加石灰中和后再排出，該種處理方法要產(chǎn) 生大量的沉渣，即酸洗污泥。酸洗污泥的主要成分是氧化鐵和石灰。目前國(guó)內(nèi)污泥產(chǎn)生廠(chǎng)家對(duì)這種金屬污泥的 處理方式主要輸出填埋，大多數(shù)被堆放在垃圾填埋場(chǎng)，這種方式治標(biāo)不治本，不僅占用大量 土地，而且嚴(yán)重污染環(huán)境，給人類(lèi)的生存環(huán)境帶來(lái)很大的危害，同時(shí)隨著生產(chǎn)焊管的企業(yè)的 增多，鋼管產(chǎn)量的增加，導(dǎo)致這種金屬污泥越來(lái)越多，以致于填埋場(chǎng)不勝負(fù)擔(dān)，成為環(huán)保部 門(mén)頗為頭疼的問(wèn)題。除了填埋，對(duì)于污泥處理，國(guó)外的方法還有土地利用(用于農(nóng)林業(yè))、海洋棄置和 焚燒，但是對(duì)于酸洗污泥直接土地利用會(huì)造成二次污染，污泥排海處理方式，由于對(duì)海洋越 來(lái)越高的要求，許多國(guó)家已停止使用，也不可取，污泥焚燒的處理方法以日本、德國(guó)、奧地利 等國(guó)占比例高，一般大型污水廠(chǎng)污泥通過(guò)焚燒無(wú)害化，產(chǎn)生的熱能可回收利用，污泥減容減 量化程度很高，主要問(wèn)題是焚燒投資巨大，操作管理復(fù)雜，能耗和運(yùn)行費(fèi)均很高。鋼鐵廠(chǎng)是污泥產(chǎn)生的大戶(hù)，生產(chǎn)一噸鋼要產(chǎn)生5 10%的各種粉塵，由于鋼鐵廠(chǎng) 有許多高溫爐窯，所以鋼鐵廠(chǎng)也是采用焚燒法來(lái)處理污泥的一個(gè)理想去處，鋼鐵廠(chǎng)利用高 溫工序處理污泥的方法只要有三種，一種是燒結(jié)法，即直接把干燥后的污泥，加到燒結(jié)原料 中放到燒結(jié)爐中去燒，這個(gè)方法操作簡(jiǎn)單，投入少、對(duì)含鐵較低的塵泥也適用，但是由于是 粗放利用，不僅會(huì)增加燒結(jié)機(jī)的能耗，而且會(huì)影響導(dǎo)致燒結(jié)機(jī)配料難以混勻和精確計(jì)量作 業(yè)條件差，有害元素惡性循環(huán)等問(wèn)題，最終導(dǎo)致降低燒結(jié)礦質(zhì)量，升高燒結(jié)礦成本，危及高 爐運(yùn)行和爐襯壽命，對(duì)鋼廠(chǎng)該方法是得不償失，所以連鋼廠(chǎng)自己的污泥也大部分沒(méi)有用燒 結(jié)法處理，而寧愿外賣(mài)。第二種方法是煉鐵法，該方法要求造塊，造塊的自然養(yǎng)護(hù)時(shí)間長(zhǎng)，耐 壓強(qiáng)度要求高，所以該方法的使用對(duì)污泥的成份有要求，對(duì)含鐵低的塵泥無(wú)法利用等問(wèn)題。 第三種是煉鋼法也需要造塊，雖然對(duì)塵泥塊的強(qiáng)度要求相對(duì)較低，但是要求鐵品位較高。關(guān)于酸洗污泥的利用，發(fā)明專(zhuān)利“回收利用鋼板生產(chǎn)中工業(yè)酸洗金屬污泥的方 法”(專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101037^9)介紹了一種利用工業(yè)鋼板生產(chǎn)中固體廢棄物，如污泥，生 產(chǎn)水泥生料用三氧化二鐵和氧化鐵黑顏料新工藝。首先將金屬污泥堆放在自然空氣中的場(chǎng) 地上干燥，或者在金屬酸洗污泥加入酸液，使其具有流動(dòng)性，再加水并升溫至95°C以上，再 加入堿性液體，攪拌均勻，脫水、干燥后粉碎得到氧化鐵黑。這種方法雖然使得污泥能得到部分利用，但是沒(méi)有考慮酸洗污泥本身就是中和后的產(chǎn)物，又二次加入酸洗，然后再加堿中 和，相當(dāng)二次中和，進(jìn)一步增加了泥的量，同時(shí)還需要升溫，成本高，會(huì)造成二次污染，還需 要消耗能源，并且最終的產(chǎn)品成分難控，對(duì)水泥生產(chǎn)可能造成影響。發(fā)明專(zhuān)利“廢棄金屬污泥回收利用方法”(專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN101086035)是往金屬污 泥中加雙氧水和高錳酸鉀進(jìn)行強(qiáng)氧化和空氣自然氧化，對(duì)于含鐵高的粉料供給煉鐵，或生 產(chǎn)配重件，或生產(chǎn)生料水泥，鐵含量低的進(jìn)行焙燒，焙燒溫度1200 1300°C，焙燒后仍是以 粉料形式供給煉鐵或生產(chǎn)配重件。該專(zhuān)利實(shí)際上還是把污泥干燥后直接做水泥原料，代價(jià) 是還要耗用雙氧水和高錳酸鉀等資源，而其他以粉料的形式加以利用的方式則因?yàn)闀?huì)對(duì)煉 鐵生產(chǎn)造成影響而難以實(shí)施，故仍是一種低附加值的利用方法。專(zhuān)利“一種冷固結(jié)球團(tuán)及其制備方法”(專(zhuān)利公開(kāi)號(hào)CN 10127041A)，該方法把污 泥等固體廢棄物等干燥、破碎后，再加入專(zhuān)門(mén)配置的粘結(jié)劑，再混合、加壓、滾動(dòng)成型，再經(jīng) 過(guò)長(zhǎng)時(shí)間養(yǎng)護(hù)后成形，主要問(wèn)題是粘結(jié)劑可能會(huì)加入有害雜質(zhì)，影響鋼鐵的內(nèi)在質(zhì)量。所以無(wú)論是從環(huán)保的處理效果，還是社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的角度考慮，都需要一種理想 的處理方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明專(zhuān)利的目的就是為了克服以往在處理酸洗污泥時(shí)存在的問(wèn)題，如在用冷固 球團(tuán)技術(shù)處理污泥的過(guò)程中存在的，需要額外添加粘結(jié)劑的成本投入，由于添加的粘結(jié)劑 成份不當(dāng)而導(dǎo)致的對(duì)煉鐵生產(chǎn)的影響，長(zhǎng)達(dá)幾天的冷固結(jié)球團(tuán)養(yǎng)護(hù)時(shí)間等問(wèn)題，同時(shí)利用 污泥自身的高溫還原特性，優(yōu)化設(shè)計(jì)加熱工藝，簡(jiǎn)化操作，減少了焚燒法的操作管理復(fù)雜， 能耗和運(yùn)行費(fèi)均很高等問(wèn)題，最后還通把含CO的煙氣進(jìn)行了預(yù)混燃燒處理，不僅消除了有 害氣體的排放，而且利用產(chǎn)生的熱量來(lái)預(yù)熱金屬壓球，進(jìn)一步減少了以往焚燒法的高能源 消耗的問(wèn)題。本發(fā)明專(zhuān)利的目的可以通過(guò)如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)對(duì)于污泥原料無(wú)需造塊，采用自然干燥或烘干，然后采用污泥干粉直接做原料，加 壓壓制成球，不需要在污泥中加入任何粘結(jié)劑，壓成的小球可以直接進(jìn)爐加熱，也可干燥后 再進(jìn)爐，對(duì)壓球進(jìn)行還原加熱可以選用常規(guī)的臺(tái)車(chē)式電爐或燃?xì)鉅t，不需添加還原劑，主要 利用污泥原料的自還原性能，并利用污泥主要成份0^203+CaO)在1200度產(chǎn)生熔體的特 性，保證在1100°C以上的加熱不少于一小時(shí)，制成的含鐵金屬球含鐵量最少與鐵精礦的鐵 含量相當(dāng)，經(jīng)過(guò)自然冷卻后，可以直接加入高爐作為原料使用，含鐵壓球在還原加熱過(guò)程中 產(chǎn)生的含CO可燃?xì)獾臒煔?，被回收使用，通過(guò)使用多孔介質(zhì)材料進(jìn)行燃燒，小孔材料混合， 大孔材料燃燒，燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔饪煞祷?，用于壓球入爐前的預(yù)熱，預(yù)熱后壓球后的中低 溫?zé)煔膺€可以送往污泥原料區(qū)，用于預(yù)熱污泥原料，最后以二氧化碳等低溫?zé)煔獾男问脚?放，對(duì)環(huán)境不造成任何污染。下面對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利做進(jìn)一步說(shuō)明。來(lái)自焊管廠(chǎng)酸洗的污泥直接取自固定的堆放點(diǎn)，采用防水的包裝袋運(yùn)輸?shù)綇S(chǎng)， 可采用自然晾干的方法干燥，或者直接送入烘干線(xiàn)，由熱煙氣進(jìn)行烘干，烘干到水分介于 3% 5%之間，可以進(jìn)行加壓制球，壓制力在100 150公斤，制備的球大小可以是20 50毫米之間，制球前，對(duì)原料有顆粒要求，要求顆粒小于200目的占40 80%，壓制成球后可以直接進(jìn)行還原加熱，也可以被烘干，還原加熱可以使用臺(tái)車(chē)式電爐或燃?xì)鉅t加熱，污泥 中的主要成份為i^OfCaO，當(dāng)爐溫大于1100°C時(shí)污泥會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)，爐溫到1200度會(huì)產(chǎn) 生熔體，要求污泥壓球在爐溫1100°C以上的加熱時(shí)間不少于一小時(shí)，對(duì)加熱過(guò)程中污泥壓 球揮發(fā)出的CO等氣體，從煙道口弓丨出回收到燃燒干燥工序，通過(guò)采用多孔介質(zhì)材料進(jìn)行完 全燃燒，采用小孔多孔介質(zhì)材料混合，大孔多孔材料燃燒，有害的CO經(jīng)過(guò)燃燒后轉(zhuǎn)化無(wú)害 的含C02的高溫?zé)煔?，該高溫?zé)煔饪梢杂脕?lái)預(yù)熱加壓壓制的污泥球，減少其水分含量，也減 少了后續(xù)還原加熱工序的能耗，經(jīng)過(guò)還原加熱的污泥壓球轉(zhuǎn)變?yōu)楹F金屬球，含鐵量最少 與鐵精礦的鐵含量相當(dāng)，經(jīng)過(guò)自然冷卻后，可以作為高爐原料使用。具體實(shí)施例下面結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本專(zhuān)利做進(jìn)一步說(shuō)明。取焊管廠(chǎng)污泥10公斤，在空地上平鋪晾曬，根據(jù)天氣情況晾曬2 3天，采用人工 或機(jī)械的方式，將污泥原料粉碎，破碎到顆粒小于200目的占60%左右，送入高壓壓球機(jī)， 壓力設(shè)定在100 150公斤之間，壓球成形，將壓成的球裝入電爐加熱，電爐可在加入料后 再加熱，在加熱過(guò)程中有煙氣析出，用煙氣分析測(cè)試知道含有C0，用金屬管導(dǎo)出送往多孔介 質(zhì)燃燒器燃燒，燃燒形成的高溫?zé)煔饪捎糜趬呵蛟谶M(jìn)行還原加熱前的干燥，干燥后的煙氣 還可以送往污泥原料區(qū)供污泥脫水用，以減少污泥自然風(fēng)干的時(shí)間，還原加熱升溫到爐溫 大于1100°C以上時(shí)，要保證至少1小時(shí)的加熱時(shí)間，然后可以停止加熱，含鐵金屬球出爐， 通過(guò)自然冷卻后成為成品，含鐵量可以取樣檢查。
權(quán)利要求
1.一種酸洗含鐵污泥資源化利用的方法，其特征在于可以是焊管廠(chǎng)、鋼鐵廠(chǎng)等行業(yè) 排出的任何含鐵的污泥。
2.一種酸洗含鐵污泥資源化利用的方法，其特征在于將污泥干燥后，利用壓力制成 球，對(duì)壓球進(jìn)行還原加熱，加熱過(guò)程中產(chǎn)生的CO等可燃?xì)饣厥绽?，?jīng)加熱的壓球經(jīng)冷卻 后，可作為煉鐵原料。
3.如權(quán)利要求2所說(shuō)的污泥干燥，其特征在于可以是自然晾曬或強(qiáng)制干燥，干燥到污 泥的含水量在2 5%。
4.如權(quán)利要求2所說(shuō)的高壓壓制成球，其特征在于不需要加入任何粘結(jié)劑或其他 任何物質(zhì)，干污泥在壓球前需要破碎成粉，保證小于200目的占40 80%，壓制的壓力在 100 150公斤。
5.如權(quán)利要求2所說(shuō)的還原加熱，其特征在于要求在1100°C以上的加熱之間至少保 持1小時(shí)以上，對(duì)加熱氣氛沒(méi)有要求，對(duì)加熱后壓球的金屬化率大于60%。
6.如權(quán)利要求2所說(shuō)的可燃?xì)饣厥杖紵涮卣髟谟诳扇細(xì)馐怯捎谖勰嘣谶€原加熱 過(guò)程中釋放出的，可燃?xì)庵泻蠧O等可燃成份，通過(guò)回收燃燒后變?yōu)?X)2等無(wú)害氣體，發(fā)出 的熱量用于加熱壓球在入爐前的預(yù)熱，剩余的煙氣余熱還可用于污泥干燥。
7.如權(quán)利要求2所說(shuō)的加熱后冷卻的壓球，其特征在于可以直接作為煉鐵的原料用 于煉鐵或煉鋼。
全文摘要
一種酸洗含鐵污泥資源化利用的方法。本發(fā)明涉及一種利用酸洗污泥為原料生產(chǎn)鋼鐵廠(chǎng)煉鐵原料的方法。利用焊管廠(chǎng)等企業(yè)排出的酸洗污泥，經(jīng)過(guò)干燥后，不需要加入任何其他物質(zhì)，直接利用高壓壓制成球，壓球可以干燥或不干燥直接加熱，爐溫1100℃以上的加熱時(shí)間不少于1小時(shí)，對(duì)加熱過(guò)程中產(chǎn)生的可燃CO氣回收利用，放出的熱量用于壓球在入爐前的加熱，剩余的煙氣余熱還可用于污泥干燥，同時(shí)克服了冷固球團(tuán)法需要添加粘結(jié)劑的不足，也減少了以往焚燒法高能源消耗的問(wèn)題，是解決酸洗污泥的有效新方法。
文檔編號(hào)C22B1/248GK102051475SQ20091019827
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2009年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月4日
發(fā)明者饒寶其, 饒文濤 申請(qǐng)人:饒寶其, 饒文濤