钢铁冶炼协同处置固体废弃物技术

我国是全球最大的钢铁生产国和消费国。支撑我国大规模钢铁生产的主要是以“高炉、转炉”为主的长流程钢铁企业。我国钢产量中约90%采用长流程生产[5]。主要包括焦化、烧结、球团、炼铁、炼钢等工序。含有高炉、回转窑、矿热炉、闪速炉、反射炉、烧结炉等主要高温窑炉。这些窑炉具有温度高、处理量大、物料停留时间长、有碱性或酸性渣相等特征。由于原料为铁矿石、焦炭及氧化钙、氧化镁等,呈碱性高温,且包含高温烧结、渣金熔分等氧化、还原过程。使得冶金高温窑炉具有处理固体废弃物的潜力。根据固体废弃物的物相,确定合理投加位置,对于含碳有机物、铁类等金属废弃物具有协同作用。目前国内唐钢、宝钢、重钢、钢铁研究总院等单位开展了转炉协同处置含焦油废弃物、废旧油漆涂料桶,烧结、高炉处置铬渣、烧结处置飞灰等技术的研究及应用。图1是利用高炉处置含铬固体废物的技术路线,将铬渣与重金属稳定剂、特制还原剂等添加剂造粒成球后,与冶金原料混合后在进行造粒成球,然后与烧结混合料在烧结机烧结。在1000℃~1400℃的烧结温度下,烧结料中的六价铬首选被碳还原,之后被CO和FeO还原,有毒的六价铬离子被解毒为无毒的三价铬离子或金属铬。

高炉处置含铬固体废物技术路线
图1 高炉处置含铬固体废物技术路线

图2是竖炉处置废旧油漆桶技术路线,接收的废油漆涂料残留量小于的5%油漆桶经过压块机压块打包后进入竖炉变成铁水,然后进入电炉炼钢。

竖炉处置废旧油漆桶技术路线
图2 竖炉处置废旧油漆桶技术路线

是转炉处置含油固体废弃物技术路线,含油固体废弃物经过打包预处理后装入废钢斗,由天车吊运装入转炉。利用转炉氧枪喷射出的高纯度氧气,助燃含油固体废弃物。产生的钢渣进行建材利用。

转炉处置废含油固体废弃物技术路线

冶金行业金属矿物质原料与一些工业固废在矿物组成方面具有一定相似性。根据废物的特性,经过一定条件的预处理与原料进行混合,进入冶金生产工艺,利用冶金过程的氧化还原气氛、高温烧结、熔化等环境,实现重金属熔融晶化,常规矿物质作为原料,尾气通过原有生产工艺进行净化的功能,不需要再单独建设处置线,具有明显的经济、环保效益。其包含的焦化、烧结、冶炼过程和设备都属于高温窑炉的范畴。国外不莱梅、NKK、JFE等钢铁公司利用高炉炼铁喷吹工艺将废塑料颗粒还原成CO和H2,替代焦炭作为还原剂。另外,美国加拿大等钢铁公司将电炉灰、转炉灰、烧结尘泥通过造粒,实现了球团烧结–高炉法处理和直接还原铁处置协同工艺。其中美国的RedSmelt 球团造粒回转底式炉工艺入选美国EPA冶金炉尘最佳工艺。德国DK公司利用高炉冶炼处理含锌转炉粉尘,蒂森克虏伯公司利用竖炉处置含铁灰尘、金属残渣和炉渣生产铁水。其工艺是将废物冷黏呈自还原型烧结砖后与渣壳、焦炭和砾石混合,在竖炉中熔化冶炼生产铁水。

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