專利名稱：利用冶金熔融渣與固體可燃物制備可燃?xì)獾姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種余熱回收利用的方法，尤其是針對(duì)冶金熔融渣與固體可燃 物混合氣化制備優(yōu)質(zhì)氣體燃料以及渣中有價(jià)金屬回收、廢渣的資源化利用，屬于 資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)節(jié)能形勢(shì)嚴(yán)峻，生產(chǎn)工藝、設(shè)備落后，冶金過程排放的 熔融渣含有大量的余熱資源沒有得到回收利用，導(dǎo)致生產(chǎn)過程能源利用率低、產(chǎn) 品能耗高的現(xiàn)象十分突出，造成了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)。如冶金熔融渣的潛熱、顯熱 回收采用工藝簡(jiǎn)單，如需要消耗大量水資源的水淬沖渣法，沖渣水所帶走的熱量 不能充分被利用，冷卻后的熔融渣的回收利用率也很低，廢渣中所含的大量有價(jià) 金屬資源不但不能被回收利用，還伴隨產(chǎn)生的蒸汽進(jìn)入大氣造成了嚴(yán)重的環(huán)境污 染。
冶金熔融渣是一種高溫熔融狀態(tài)的物質(zhì)，粘度大，導(dǎo)熱性差，在冷卻過程 中其物理性質(zhì)往往發(fā)生變化，且冷卻過程對(duì)生成的固態(tài)爐渣的物理性能也有很大 影響。
能源嚴(yán)重短缺的日本從1973年起已對(duì)冶金爐渣熱回收利用進(jìn)行了大量基礎(chǔ) 性的和半工業(yè)性的試驗(yàn)研究。如日本太平洋金屬公司釆用"氧化鎳礦—回轉(zhuǎn)窯干 燥—回轉(zhuǎn)窯煅燒—電爐還原熔煉—鎳鐵合金"流程處理低品位鎳礦石，釆用噴吹 空氣風(fēng)碎熔渣制粒，利用熱交換方式回收渣的余熱，熱回收率達(dá)65%以上，達(dá) 到節(jié)約總能耗23%的效果。另外爐渣作為一種資源已被許多國(guó)家廣泛應(yīng)用，如 作為水泥原料、建筑材料和筑路材料等，但作為二次能源利用的工作還不夠，其 含有的大量有價(jià)金屬也沒有得到充分的回收利用。目前，國(guó)內(nèi)對(duì)冶金熔融渣余熱 的回收利用尚在起步階段。
另一方面一些諸如農(nóng)林廢棄物，煤，城巿生活垃圾，廢塑料，生物質(zhì)等固 體可燃物可以通過氣化技術(shù)轉(zhuǎn)化制取優(yōu)質(zhì)燃?xì)?，但氣化過程又需要大量的能源。 若能采用合理的新節(jié)能技術(shù)將冶金熔融渣的余熱資源用于固體可燃物的氣化，不 但節(jié)約了能源，提高了冶金行業(yè)的能源效率，而且減少了環(huán)境污染，更可獲得優(yōu) 質(zhì)氣體燃料，該方法對(duì)實(shí)現(xiàn)我國(guó)節(jié)能減排的戰(zhàn)略目標(biāo)具有十分重大的現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種利用冶金熔融渣與固體可燃物制備 可燃?xì)獾姆椒?，可綜合利用廢棄可燃物和冶金余熱，將廢棄的固體可燃物進(jìn)行 混合氣化，制備優(yōu)質(zhì)可燃?xì)猓⒕C合回收渣中的有價(jià)金屬，促進(jìn)冶金熔渣的資
源化利用。
解決發(fā)明的技術(shù)問題所采用的方案是
(1) 將固體可燃物破碎、干燥；
(2) 將破碎干燥后的固體可燃物與110(TC 160(TC的冶金熔融渣以800-5500:1000的比例混合，在氣化爐內(nèi)中升溫并熱解氣化；
(3) 對(duì)固體可燃物氣化產(chǎn)生的氣體分離出粉塵和回收高溫氣化煙氣中的熱 量，凈化可燃?xì)狻?br> 本發(fā)明的還包括以下技術(shù)方案
(1) 固體可燃物應(yīng)破碎至3mm 10mm的顆粒，干燥至平均含水率低于
20%;
(2) 在氣化爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)固體可燃物的高溫氣化，可選取含氧量為21~99%的 富氧空氣或水蒸氣為氣化介質(zhì)，或?qū)⒏谎蹩諝馀c水蒸氣以0.3~8:1的體積比混 合作為氣化介質(zhì)。氣化介質(zhì)壓力為0.1MPa lMPa,氣化爐內(nèi)空氣過剩系數(shù)為 0.2 1。
冶金熔融渣經(jīng)固體可燃物氣化吸收余熱后被降溫至400°C ~ 600°C的中溫 固態(tài)渣，經(jīng)氣化冷卻粉碎裝置破碎為小于200目的達(dá)到70%~90%的顆粒，所 產(chǎn)生的水蒸氣輸送再至氣化爐作為氣化介質(zhì)。
對(duì)冷卻后的爐渣分離出其中的有價(jià)金屬并回收利用，尾渣做水泥原料或做 建筑材料使用。
本發(fā)明的有益效果是
(1) 對(duì)冶金熔融渣的顯熱、潛熱余熱資源做到了階梯高效綜合回收利用，提 高能源利用率的同時(shí)還取代了水淬工藝，大大節(jié)約了水資源的消耗；
(2) 將原先浪費(fèi)的熔融渣余熱資源回收用于固體可燃物氣化制備優(yōu)質(zhì)可燃 氣，符合"建設(shè)具有冶煉產(chǎn)品制造功能、能源轉(zhuǎn)換功能、社會(huì)大宗廢棄物處理與
吸納功能的新型冶煉廠"的未來冶金工業(yè)發(fā)展方向；
(3) 對(duì)熔融渣中的有價(jià)金屬進(jìn)行了回收利用，是對(duì)日益枯竭的礦產(chǎn)資源的有 力補(bǔ)充，減少了廢渣的環(huán)境污染，且處理后的無害尾渣還可進(jìn)行資源化利用， 用于做水泥業(yè)原料或建筑材料等。


圖l為本發(fā)明工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1:
某煉銅廠貧化電爐產(chǎn)出的渣現(xiàn)在釆用的是水淬方式處理，沖渣水 噸/小時(shí)。目前每年的銅渣排放量在60萬噸左右，流動(dòng)溫度為1258。C
量約IOOO
。將收集
來的周邊城巿生活垃圾自然干燥至含水率低于15%,，經(jīng)機(jī)械分選除去部分不
可燃物質(zhì)并破碎可燃物質(zhì)為平均粒徑小于5mm的顆粒(熱值達(dá)18893kJ/kg)， 在氣化爐內(nèi)按2800千克垃圾/噸渣的比例混合氣化，釆用含氧量為30 ~ 35%的富 氧空氣做氣化介質(zhì)，氣化介質(zhì)壓力在45.5 55.5kPa之間調(diào)節(jié)，空氣過剩系數(shù) 0.2 0.4。氣化產(chǎn)生的氣體經(jīng)由氣化爐頂部進(jìn)入氣體凈化裝置凈化提純后再經(jīng) 由冷卻器降溫，得到優(yōu)質(zhì)的可燃?xì)?，成分為CO: 7.33%, H2: 6.93%, CH2: 3.25%, CmHn: 4.13%, C02: 14.47%，熱值達(dá)6380kJ/m3。被降溫至600。C左右 的固態(tài)中溫渣經(jīng)氣化冷卻粉碎裝置破碎降溫，溫度降至45'C，冷卻粉碎后得到 的小于200目達(dá)到70%的廢渣，釆用公知技術(shù)篩選后得到含有鐵元素和銅元素 的物料；其余的為含有硅、鎂、鈣的廢渣，可用作建材。 實(shí)施例2:
個(gè)舊地區(qū)錫礦業(yè)經(jīng)過上百年的開釆，地表砂錫礦資源已經(jīng)枯竭，硫化礦的 采選量隨之逐漸增多，冶金渣中除錫外還含有豐富的砷和硫。某煉錫廠每口屯錫 渣含有1.38xl(^KJ的余熱。首先將溫度達(dá)1150。C的熔融渣與粉碎(長(zhǎng)度20mm 以下，寬度和厚度不超過5mm )、干燥后的秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物在氣化爐內(nèi)按3600 千克秸稈/噸渣的比例混合氣化，釆用水蒸氣做氣化介質(zhì)，氣化介質(zhì)壓力在 52.5 68.5kPa之間調(diào)節(jié)，空氣過剩系數(shù)0.15 0.3。氣化產(chǎn)生的氣體經(jīng)由氣化爐 頂部進(jìn)入氣體凈化裝置凈化提純后再經(jīng)由冷卻器降溫，得到優(yōu)質(zhì)的可燃?xì)?，?分為CO: 7.54%， H2: 6.30%, CH2: 4.07%， CmHn: 2.96%, C02: 15.81%， 熱值達(dá)6820kJ/m3。被降溫至550。C左右的固態(tài)中溫渣經(jīng)氣化冷卻粉碎裝置破碎 降溫，溫度降至55'C，降溫粉碎過程所產(chǎn)生的水蒸氣輸送至氣化爐作為氣化介 質(zhì)，冷卻粉碎后得到的小于200目的達(dá)到80%的廢渣，釆用公知技術(shù)篩選后得 到含有鐵元素的物料；其余的為含有硅、鎂、鈣的廢渣，可用作水泥原料。
實(shí)施例3
某冶煉廠排出的鎳渣中含有鎳、鈷、銅等有價(jià)金屬，且每噸鎳渣含有 1.67xl(^KJ的余熱。首先將溫度達(dá)1185'C的熔融渣與粉碎(8mm以下)、干燥 后的廢塑料在氣化爐內(nèi)按4950千克廢塑料/噸渣的比例混合氣化，釆用富氧空 氣-水蒸氣(2.5:1的體積比混合)做氣化介質(zhì)，氣化介質(zhì)壓力在38.5 48.5kPa 之間調(diào)節(jié)，空氣過剩系數(shù)0.45 0.55。氣化產(chǎn)生的氣體經(jīng)由氣化爐頂部進(jìn)入氣 體凈化裝置凈化提純后再經(jīng)由冷卻器降溫，得到優(yōu)質(zhì)的可燃?xì)?，成分為CO: 7.56%, H2: 6.22%, CH2: 3， 43%, CmHn: 4.11%, C02: 14.14%,熱值達(dá)6160kJ/m3。 被降溫至58(TC左右的固態(tài)中溫渣經(jīng)氣化冷卻粉碎裝置破碎降溫，溫度降至 75'C左右，降溫粉碎過程所產(chǎn)生的水蒸氣輸送至氣化爐作為氣化介質(zhì)，冷卻粉 碎后得到的小于200目的達(dá)到75%的廢渣，采用公知技術(shù)篩選后得到含有銅元 素的物料；其余的為含有硅、鎂、鈣的廢渣，可用作筑路材料。
權(quán)利要求
1、一種利用冶金熔融渣與固體可燃物制備可燃?xì)獾姆椒?，其特征?1)將固體可燃物破碎、干燥；(2)將破碎干燥后的固體可燃物與1100℃～1600℃的冶金熔融渣以800～5500∶1000的比例混合，在氣化爐內(nèi)中升溫并熱解氣化；(3)對(duì)固體可燃物氣化產(chǎn)生的氣體分離出粉塵和回收高溫氣化煙氣中的熱量，凈化可燃?xì)狻?br> 2、 按權(quán)利要求l所述的同步制取合成氣和金屬鋅的方法，其特征是(1) 固體可燃物應(yīng)破碎至3mm 10mm的顆粒，干燥至平均含水率低于20%;(2) 在氣化爐內(nèi)實(shí)現(xiàn)固體可燃物的高溫氣化，可選取含氧量為21%~99% 的富氧空氣或水蒸氣為氣化介質(zhì)，或?qū)⒏谎蹩諝馀c水蒸氣以0.3~8:1的體積比 混合作為氣化介質(zhì)。氣化介質(zhì)壓力為0.1MPa lMPa，氣化爐內(nèi)空氣過剩系數(shù) 為0.2 1。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2述的同步制取合成氣和金屬鋅的方法，其特征是冶金 熔融渣經(jīng)固體可燃物氣化吸收余熱后被降溫至40(rC 60(TC的中溫固態(tài)渣，經(jīng) 氣化冷卻粉碎裝置破碎為小于200目的達(dá)到70% 90%的顆粒，所產(chǎn)生的水蒸 氣再輸送至氣化爐作為氣化介質(zhì)。
4、 按權(quán)利要求3所述的同步制取合成氣和金屬鋅的方法，其特征是對(duì)冷 卻后的爐渣分離出其中的有價(jià)金屬并回收利用，尾渣做水泥原料或做建筑材料 使用。
全文摘要
利用冶金熔融渣與固體可燃物制備可燃?xì)獾姆椒?。本發(fā)明為余熱回收利用的方法，尤其是針對(duì)冶金熔融渣與固體可燃物混合氣化制備優(yōu)質(zhì)氣體燃料以及渣中有價(jià)金屬回收、廢渣的資源化利用，屬于資源與環(huán)境技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的工藝為(1)將固體可燃物破碎、干燥；(2)將破碎干燥后的固體可燃物與1100℃～1600℃的冶金熔融渣以800～5500∶1000的比例混合，在氣化爐內(nèi)中升溫并熱解氣化；(3)對(duì)固體可燃物氣化產(chǎn)生的氣體分離出粉塵和回收高溫氣化煙氣中的熱量，凈化可燃?xì)?。本發(fā)明可綜合利用廢棄可燃物和冶金余熱，將廢棄的固體可燃物進(jìn)行混合氣化，制備優(yōu)質(zhì)可燃?xì)?，并綜合回收渣中的有價(jià)金屬，促進(jìn)冶金熔渣的資源化利用。
文檔編號(hào)C10B53/00GK101113341SQ20071006617
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2007年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月11日
發(fā)明者山 卿, 華 王, 王仕博, 胡建杭 申請(qǐng)人:昆明理工大學(xué)