一种有机类与无机类危险废物耦合利用及协同处置的工艺的制作方法

本发明属于生态保护和环保治理技术领域，具体涉及一种有机类与无机类危险废物耦合利用及协同处置的工艺。

背景技术：

随着社会的进步，石油化工、电子加工、精细化工、医药化工行业、基础化学原料制造、pbc产业、电镀行业、金属表面处理等现代化工业行业都在快速的发展，这些行业在生产过程中都会产生大量有机类或无机类的废渣和污泥，这些废物大都是具有毒性、腐蚀性、感染性和易燃性等特征的危险废物，如不妥善处理，一方面，会对环境造成严重的危害，另一方面，这些危险废物也是可再生利用的宝贵资源，需要加以资源化利用；现有生态保护和环境治理领域都是将有机类危险废物和无机类危险废物分开进行处置。

无机类危险废物一般都是含有铜、镍等有价金属及其它有害金属的污泥或残渣，目前针对这类危险废物主要是采用火法熔融工艺进行处置，通常将含水率较高的污泥通过烘干—制砖—还原熔炼等处置流程，将危险废物中有价金属通过还原熔炼富集到粗铜合金中提取出来，原料中其它有害成分通过熔融处置后形成玻璃化炉渣作为建材原料，从而达到资源化和无害化处理的目的；但这种工艺在烘干及还原熔炼过程中都需要消耗大量碳质燃料，能耗很高，且火法熔融工艺大都在传统的鼓风炉内进行，生产过程二次污染很大。

有机类危险废物包括医药废物、农药废物、废有机溶剂、废矿物油、精(蒸)馏残渣、染料涂料废物、有机树脂类废物、感光材料废物、焚烧处置残渣和废催化剂等类别的危险废物，这些有机类危险废物主要成分是含c、h的高分子化合物，均含有一定的热值，目前针对有机类危险废物主要采取焚烧、填埋、水泥窑协同处置等工艺进行处理，其中：焚烧是将可燃性有机废物置于回转焚烧窑中，使其燃烧氧化分解的一种处理方法，此工艺单系统最大处理能力只有4万t/a，焚烧过程温度只有850～1100℃、且燃烧过程不稳定，致使焚烧炉内有机污染物的焚毁率较低，出炉烟气还需要在二燃室内用燃料将烟气温度升高到1100℃左右并停留2秒钟以上才能使有害成分彻底消除，一旦操作温度控制不当就会有大量的二噁英产生，此外焚烧产生的飞灰仍然是危险废物，焚烧产生的大量热能也得不到充分利用；填埋是将固体废物埋入地下的一种方法，这种方法不仅侵占大量的土地，而且渗滤液和散发的臭气对土壤、地表水、地下水和大气造成严重的污染；水泥窑协同处置是将固体危废投入水泥窑中，在进行水泥熟料生产的同时实现对固体危废焚烧的一种工艺，这种工艺最大的优点是运行费用低，存在的问题是资源化利用程度低，而且危废原料中重金属成分无法进行玻璃化熔融处置，水泥质量难以保证。

技术实现要素：

针对现有有机类和无机类危险废物处理工艺存在的不足，本发明的目的在于提供了一种用于有机类与无机类危险废物耦合利用及协同处置的工艺，该工艺将各种有机类和无机类危险废物经预处理、混料配伍后送入与熔炼炉内，通过将有机类危险废物与无机类危险废物耦合利用及协同处置的方式最大程度的实现了资源的有效利用，同时达到了“治污不产污、利废不产废”的目的。

为了实现上述目的，本发明提供了一种有机类和无机类危险废物耦合利用及协同处置的工艺，包括如下步骤：

(1)原料预处理：液态有机类危险废物调浆备用；固态有机类危险废物粗碎备用；无机类危险废物破碎、筛分、干燥备用；

(2)配伍上料：将固态有机类危险废物、无机类危险废物、熔剂进行混料、配伍，送至熔炼炉；

(3)熔炼炉熔炼：配伍后的混料直接送入熔池区进行熔融反应，富氧风口鼓入体积分数为30～70％的富氧空气与高温熔体反应：混料中的无机类危险废物参与氧化还原和造渣反应，反应生成粗铜合金及熔渣；混料中的固态有机类危险废物分解燃烧，参与还原反应和燃烧反应，燃烧反应放出的热量用于无机类危险废物的熔融，产生的飞灰同熔剂、熔渣一起生成玻璃状炉渣；调浆后的液态有机类危险废物从废液口喷入气相区燃烧；富氧空气与高温熔体反应的气体在气相区进行进一步燃烧后排出；

(4)烟气处理：燃烧后的余热回收、烟气除尘、烟气净化后做到超低排放。

进一步的，所述步骤(1)中，液态有机类危险废物调浆是指通过调配使液态有机类危险废物热值控制在2000～4000kcal/kg之间、闪点大于60℃、ph值大于4，同时对废液进行过滤除去杂质，使所含固体微粒在40网目以下，然后泵送至熔炼炉废液口。

进一步的，所述步骤(1)中，固态有机类危险废物采用真空包装，经智能仓储系统出库再入破碎机粗碎后备用。采用真空包装，可从源头上解决了无组织恶臭气体排放的问题，并消除了各种易燃和反应性气体逸散出来产生的安全隐患；智能仓储系统可以详细记录危险废物产生厂家、危险废物种类、入库时间、热值、含水率、主要成分等信息并进行分类贮存，出库时根据中央控制室发出的指令实现自动出库和精准配伍。

进一步的，所述步骤(1)中，含水率>20％的无机类危险废物经筛分后进行烘干；将含水率≤20％的无机类危险废物进行破碎、筛分，再将筛分料与烘干后无机类危险废物混料备用。

进一步的，所述步骤(2)中，处理每吨无机类危险废物所需的固态有机类危险废物用量为0.6～1.8吨、熔剂的用量为无机类危险废物用量的3～5wt％。本发明通过固态有机类危险废物、无机类危险废物和熔剂的合理配伍，协同处置过程中各种无机类危险废物在熔炼炉熔池区主要参与氧化还原反应和造渣反应，反应生成的粗铜合金及熔渣；各种有机类危险废物在熔池区分解后，一部分参与还原反应，另一部分进行燃烧反应，反应放出的热量用于无机危险废物的熔化，反应过程不需要额外消耗其它碳质燃料，同时有机物焚烧过程产生的飞灰在熔炼炉熔池区与加入的熔剂一起发生化学反应，生成无害的玻璃状的炉渣，实现了资源的有效利用。

进一步的，所述步骤(2)中，混料配伍在密闭的混料间进行，混料间顶部设有废气收集装置用于收集混料间料坑逸散出来的废气，收集的废气全部送入熔炼炉当助燃空气使用，使无组织排放的有害废气在熔炼炉高温环境下彻底无害化处理。

更进一步的，所述混料间底部设有多个料坑，经预处理后的固态有机类危险废物、无机类危险废物以及熔剂分别贮存在各自的料坑，然后根据配伍要求从各自料坑中抓取物料送入中间的混料坑进行混料、配伍。

进一步的，所述步骤(2)中，熔剂为石英石、石灰石和铁质溶剂。

进一步的，所述步骤(3)中，熔池区反应温度为1200～1300℃，气相区温度≤1300℃。本发明熔池区高浓度富氧空气通过风口喷入渣层与高温熔体反应，反应生成大量的气体，这些气体穿过厚厚的渣层使熔渣泡沫化，熔渣泡沫化后，粗铜合金熔体、熔渣、气体三相间的接触面积增大，氧气和炉料之间物理化学反应加速块、反应强度大，反应温度高达1200～1300℃，

进一步的，所述步骤(3)中，熔池区中未反应完全的有害成分逸散出来后，与气相区鼓入的空气进行二次焚烧，有害成分在炉内气相区停留时间为3～4s。本发明中，未反应完的有害成分从泡沫渣层逸散出来后，在熔池区上部宽大的气相区继续参与燃烧反应，有害成分在炉内气相区停留时间为3～4s，原料中各种有害成分在炉内焚毁率高。

本发明还提供了一种用于有机类和无机类危险废物耦合利用及协同处置的熔炼炉，包括熔池区、澄清分离区和气相区，所述熔池区位于熔炼炉下部，由两层铜水套构成，第一层铜水套配有富氧风口，所述澄清分离区位于熔池区端部，澄清分离区设有放渣口和粗铜合金虹吸排放口，所述气相区位于熔池区上方，气相区分层设有二次风口和三次风口，气相区侧壁下部设有进料口，上部侧壁分别设有废液口和烟气出口。

本发明的熔炼炉采用下部进料的方式，其进料口设置于气相区下部，靠近熔池区，有机固废、无机固废和熔剂配伍混料后可直接入熔池区进行反应，不需要额外添加其它碳质燃料，同时反应生成的粗铜合金以及玻璃状炉渣能够得到回收和有效利用，最大程度的实现有机类危险废物与无机类危险废物耦合利用及协同处置。同时熔炼炉采取侧部排烟，烟气出口设置于熔炼炉上部侧壁，烟气从烟气出口出来后直接进入余热锅炉，避免了烟道过长容易被低熔点金属粘接而堵塞的状况。

进一步的，所述进料口连接有进料装置，所述进料装置包括受料斗、连接于受料斗下部出口的定量下料装置、气封口、连接定量下料装置和进料口的导料槽以及用于支撑的支架。

进一步的，所述澄清分离区上部设有加热电极。本发明单独设计沉降分离区，并配有加热电极，可维持或者提高玻璃状炉渣温度，使其玻璃状炉渣在沉降分离区停留时间更长、沉降分离效果更好，这样有利于提高有价金属的回收率。

本发明的一种有机类和无机类危险废物耦合利用及协同处置的工艺，具有以下优点：

(1)本发明将各种有机类和无机类危险废物经预处理、配伍后送入熔炼炉内一起处置，各种无机类危险废物在熔炼炉熔池区主要参与氧化还原反应和造渣反应，反应生成的粗铜合金及熔渣；各种有机类危险废物在熔池区分解后，一部分参与还原反应，另一部分进行燃烧反应，反应放出的热量用于无机危险废物的熔化，反应过程不需要额外消耗其它碳质燃料，同时有机物焚烧过程产生的飞灰在熔炼炉熔池区与加入的熔剂一起发生化学反应，生成无害的玻璃状炉渣；本发明通过将有机类危险废物与无机类危险废物耦合利用及协同处置的方式最大程度的实现了资源的有效利用，同时达到了“治污不产污、利废不产废”的目的。

(2)本发明熔炼炉熔池区采用了富氧空气，高浓度富氧空气通过风口喷入渣层与高温熔体反应，反应生成大量的气体，这些气体穿过厚厚的渣层使熔渣泡沫化，熔渣泡沫化后，粗铜合金熔体、熔渣、气体三相间的接触面积增大，氧气和炉料之间物理化学反应加速块、反应强度大，反应温度高达1200℃以上；各种有机类危险废物进入熔炼炉后，首先在熔池区内参与还原和燃烧反应，未反应完的有害成分从泡沫渣层逸散出来后，在熔池上部宽大的气相区继续参与燃烧反应，原料中各种有害成分在炉内焚毁率远远高于一般的焚烧炉；此外此工艺熔炼过程采用的是高浓度富氧空气，因此烟气排放量少。

(3)本发明采用真空包装及智能仓储系统，首先将进厂的有机类危险废物真空包装，从源头上解决了无组织恶臭气体排放的问题，并消除了各种易燃和反应性气体逸散出来产生的安全隐患；混料配伍在密闭的混料间进行，混料间顶部设有废气收集装置用于收集料坑逸散出来的废气，收集的废气全部送入熔炼炉用作助燃空气，使无组织排放的有害废气在熔炼炉高温环境下彻底无害化处理，达到了现场作业环境好、清洁生产程度高的目的；采用的智能仓促系统详细记录危险废物产生厂家、危险废物种类、入库时间、热值、含水率、主要成分等信息，然后自动送入不同的单元进行贮存，出库时根据中央控制室发出的指令实现自动出库和精准配伍，与传统的人工配料相比，提高了自动化装备水平。

(4)本发明熔炼炉采用富氧强化熔炼工艺，单系统可处理10万t/a各种无机类危险废物和10万t/a各种有机类危险废物，总处理能力为20万t/a，达到了“大批量、多品种”协同处理各种有机类和无机类危险废物的目的。

附图说明：

图1为熔炼炉结构示意图；

图2为图1沿a-a向的侧视图；

图中：1、熔池区，2、澄清分离区，3、气相区，4、加料口，5、富氧风口6、加热电极，7、二次风口，8、三次风口，9、废液口，10、烟气出口，11、放渣口，12、粗铜合金虹吸排放口；

图3为进料装置结构示意图；

图中：13、受料斗，14、定量下料装置，15、气封口，16、导料槽，17、支架。

图4为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面对本发明进一步作详细说明，所述是对本发明的解释而非限定。

实施例1

本发明提供的“一种有机类与无机类危险废物耦合利用及协同处置的工艺”熔炼炉炉床面积为20m²，年处理各种无机类危险废物7万吨，各种有机类危险废物12.8万吨，实施步骤：

(1)将含水率～50％的无机类危险废物经筛分后送入圆盘式蒸汽烘干机进行低温烘干，使含水率降到20％以下(圆盘式蒸汽烘干机所用的蒸汽来自于熔炼炉配套的余热回收装置产的蒸汽)；将含水率≤20％的无机类危险废物进行破碎、筛分，再将筛分料与烘干后无机类危险废物送至混料间料坑贮存备用；

(2)采用自动真空包装机将有机类危险废物进行真空包装，采用智能仓储系统可以详细记录危险废物产生厂家、危险废物种类、入库时间、热值、含水率、主要成分等信息并进行分类贮存，出库时根据中央控制室发出的指令实现自动出库和精准配伍，从智能仓促系统出库后的有机类危险废物再送入粗碎破碎机，连真空包装一起破碎成不大于150×150mm的物料，然后送混料间贮存备用；

(3)在混料间，将经破碎后的各种有机类危险废物～17.8t/h、经烘干后的无机类危险废物～9.7t/h、石英石溶剂～0.5t/h、石灰石溶剂～0.21t/h、铁质溶剂～0.03t/h从各料坑中抓取物料送入中间的混料坑进行混料、配伍，用抓斗行车抓到上料仓后，再经螺旋给料送入熔炼炉中；

(4)配伍后的混料在熔池区进行一系列分解、氧化、还原反应，富氧风口鼓入氧浓为50％的富氧空气与高温熔体反应，控制反应温度1230℃；混合料中有机类危险废物在熔池区高温环境下首先裂解气化为可燃合成气(主要成分为co、h2)，这些可燃合成气一部分参与还原反应，另一部分进行燃烧反应，反应放出的热量用于无机危险废物的熔融；混料中无机类危险废物在熔池区发生熔融、氧化和还原反应，反应生成粗铜合金熔体～1.03t/h、玻璃状炉渣7.69t/h，这些反应生成的粗铜合金熔体和玻璃状炉渣在澄清分离区分离后，分别从各自的排放口排出；反应生成的气体从泡沫渣层逸散出来后，在气相区进行进一步焚烧，气相区反应温度1280℃，经调浆处理后的～1.3t/h液态有机类危险废物从废液口喷入气相区焚烧处理，焚烧烟气从熔炼炉烟气出口经烟道送入余热锅炉进行余热回收后再经烟气除尘、烟气净化后做到超低排放。