高炉协同处置重金属危废hw17工艺探索.pdf

年 月 第一期高炉协同处置重金属危废 工艺探索丁德刚 徐建根 姚可佩 曾成勇 胡智锋(.宁波钢铁有限公司 宁波.浙江省工业设计研究院有限公司 杭州.浙江省环保集团 杭州)摘 要:根据宁钢高炉协同无害化处置危废(含重金属的表面处理污泥)实验分析研究对危废 加工加入高炉处置的工艺可行性以及处置工艺对环境、职业健康、相关设备设施的影响进行评估 得出高炉协同处置危废 无论在技术上、经济上还是在环境要求上都是可行的为危废 处置提供了一种新途径关键词:高炉危险废物协同处置 前言根据国家危险废物名录规定具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或者感染性等一种或者几种危险特性的及不排除具有危险特性可能对环境或者人体健康造成有害影响的固废或液废均按危废管理 随着中国经济的快速增长所产生的危险废物量急剧增加而我国危险废物处置能力明显跟不上经济发展形势和社会需求最新资料显示我国危险废物年产生总量超过 亿吨而全国危险废物经营单位核准经营规模不到 万吨另一方面我国钢铁联合企业已经从“钢铁产品生产”单一功能向“钢铁产品制造”、“产能生产转换”、“废弃物消纳处理”大功能转变 因此有效利用钢铁联合企业中的冶金高温炉窑资源化处置危险废物不仅能有效处置现阶段城市危险废物还可以缓解钢铁联合企业面临的资源和社会压力对促进钢铁联合企业落实绿色发展方向、推动美丽中国建设具有重要现实和社会效益围绕这一现状宁波钢铁有限公司、浙江省工业设计研究院、浙江省环保集团积极开发利用钢铁企业冶金炉窑协同处置危险废物技术和工艺为城市危废处置排忧解难、协同配套提供环保服务将有助于实现产城互融促进宁波产业升级助力宁波城市建设实现钢厂功能转变 现有处置技术 是含重金属的表面处理污泥(酸洗污泥:电镀污泥:、)等危险废物成份以、为主含有其他重金属主要成份与高炉炼铁原料、造渣剂基本一致.资源化利用污泥采用硫酸溶解压滤去除泥质滤液经氧化反应去除铁质除铁后滤液经过加热、还原、压滤提取氢氧化铬铬渣转化到铬生产车间生产碱式硫酸铬滤液经有机相萃取出铜、锌、镍溶液再投加硫酸反萃取出纯硫酸镍、锌、铜经结晶处理成产品 优点:处置彻底缺点:需建设专业企业工艺复杂流程长设备投资巨大对有用元素要求高有用元素比例低经济效益差处置成本高经济效益不稳定可资源化处置危废范围小企业生产效率不稳定.水泥窑协同处置污泥经均化预处理按一定配比进入水泥窑协同处置 优点:设备投资少处置量大 缺点:现在协同处置量较大对水泥窑产能影响较大不利于水泥企业追求综合效益利益驱动力降低现在基 年 月 第一期高炉协同处置重金属危废 工艺探索 本饱和增长量不大对重金属含量要求苛刻对配比控制严苛最后重金属进入混凝土建筑中稀释固化长时间后还会浸出进入水土中影响环境.焚烧处置预处理均化后进入专业焚烧炉焚烧处置 优点:所有品种 污泥都可进入焚烧炉处置 缺点:需建专业焚烧企业设备投资大后续需配套尾气处理系统焚烧后污泥残渣仍需专业处置处置不彻底工艺设备、操作复杂需配备专业人员处置成本高.固化填埋处置固化后进入专业填埋场填埋 优点:所有品种 污泥都可固化填埋 缺点:固化和填埋成本高需专业刚性填埋场不能在普通填埋场处置实际是将污泥留置没解除长时间后浸出污染环境风险专业刚性填埋场少没有容量填埋大量 污泥.等离子炉玻璃化处置进入等离子炉在高温下添加其他配料形成玻璃体固化 优点:固化彻底可处理 污泥品种多 缺点:需投资专业设备投资巨大等离子炉功率偏小处置量偏小处置成本高 高炉协同处置危废 的优势由于 污泥主要含、等无机化合物和少量的重金属与高炉炼铁、造渣材料一致满足高炉对炼铁原料炼铁、造渣原料的基本要求可以按一定比例配加到高炉原料中达到炼铁和造渣的要求 且利用现有钢铁企业现有设备基本不用设备投资处理工艺技术和操作要求简单能源充分利用 污泥处置到位 铁元素进入铁水资源化利用部分重金属被还原进入铁水成为微量元素资源化利用有利于提升铁水品种部分重金属进入高炉渣被玻璃化固化作为水泥、制砖等建筑材料尾气进现有环境处理设备且充分发挥钢铁企业物料使用量大的特点处置量巨大处置时间随现有高炉炼铁工艺不改变钢铁企业现有工艺处置时间短 所以高炉协同处置危废 优点总结如下:)完全资源化利用)处置量大 按宁波钢铁有限公司现有产能 万吨/年可协同处置.万吨/年左右)污泥处置主要设备投入在预处理阶段高炉协同处置利用阶段无需设备投入可完全利用原有设备预处理总投资约 万左右)不改变高炉炼铁原有工艺工艺和操作简单)处置温度高达 较专业处置企业高以上玻璃化完全处置彻底 进高炉处理工艺流程.高炉处理工艺流程图 为 进如高炉的处理工艺流程图 表面处理污泥 进入高炉处理工艺流程图.含重金属表面处理污泥预处理工艺流程图 为含中金属表面处理污泥资源化预处置的处理工艺流程 年 月 第一期图 含重金属表面处理污泥资源化预处理.预处理工艺说明含重金属表面处理污泥先进行外观和成分分析符合要求由专业运输公司运到预处理场地 进入场地后分批进行成分和水分分析符合要求由电动葫芦卸到原料堆放区 根据来料成份配比 左右的生石灰现场均化 原料经堆放区存放 天水份基本反应沥干再由电动葫芦吊运至大料仓大仓顶部设 格栅大料仓底部设振动筛物料经振动筛后筛上物与大仓顶部筛上物集中堆放与成品一起运至高炉处置利用筛下物与辅料按批次配料计算称量进入输送皮带(该皮带区域预留电磁除铁器)经皮带机输送至搅拌机与其他配料搅拌均匀 搅拌均匀物料进入压球装置压制成 .椭圆球成品进过筛网筛上物为成品堆放到成品区筛下物返回搅拌机后皮带机继续进入压球系统 预处理系统配置布袋除尘捕集现场粉尘.表面处理污泥 进高炉处理工艺说明表面处理污泥 经预处理压块或制球作为高炉原料由可移动皮带进入高炉槽下主胶带再进入上料主胶带最后进入高炉 经高炉冶炼后部分重金属进入铁水作为微量元素部分重金属进入炉渣 试生产宁波钢铁有限公司炼铁厂原有 高炉、高炉有效容积都是 设计生产能力 万/、实际产量 万/采用胶带机上料和并罐无料钟炉顶装置炉体为矮胖型、砖壁合一的薄内衬结构联合软水密闭循环系统双矩形出铁场铁口 个 个风口四座顶燃式热风炉 基本的炉料结构为:烧结 块矿 厂干熄焦 外购焦 日产铁水/消耗矿石/消耗焦炭/消耗煤粉/将表面处理废物 作为原料入炉冶炼 处理表面处理废物/占整个矿石消耗比例.占比极小全()成分波动在.左右符合高炉入炉对原料波动要求以内本次试验以原宁钢 高炉为试验高炉生产从 年 月 日到 年 月 日历时 天试生产期间高炉生产正常高炉产能、能耗、炉渣重金属、水重金属、除尘灰重金属数据见表 表:表 加入危废后高炉炉况指标参数比较阶段产量/风量/风压/压差/燃料比/煤气利用率/基准.第一阶段.第二阶段.注:基准:月 月 日第一阶段:月 月 日第二阶段:月 日 月 日 年 月 第一期高炉协同处置重金属危废 工艺探索 表 试生产期间高炉冲渣水检测结果/日期六价铬无机氟化物氯离子铬东 月 日.酚氰水 月 日.西 月 日.冲渣水 月 日.冲渣水 月 日.冲渣水 月 日.冲渣水 月 日.冲渣水 月 日.冲渣水 月 日.冲渣水 月 日.注:月 日为基准样表 试生产期间高炉干渣及水渣检测结果样品日期六价铬无机氟化物氯离子钠钾铅铬锌渣样/月 日.月 日.月 日.月 日.渣样/月 日.月 日.水渣/月 日.月 日.注:.月 日为基准样.委托不同的第三方检验分析结果的单位不一样表 试生产期间高炉瓦斯灰检测结果样品日期六价铬无机氟化物氯离子钠钾铅铬锌瓦斯灰/月 日.月 日.月 日.瓦斯灰/月 日.月 日.月 日.注:、月 日为基准样、委托不同的第三方检验分析结果的单位不一样 年 月 第一期表 试生产期间干法灰检测结果日期六价铬无机氟化物氯离子钠钾铅铬锌干法灰/.月 日.月 日.干法灰/月 日.月 日.月 日.注:.月 日为基准样.委托不同的第三方检验分析结果的单位不一样表 试生产期间槽下除尘灰检测结果样品日期六价铬无机氟化物氯离子钠钾铅铬锌槽下除尘灰/月 日.月 日.槽下除尘灰/月 日.月 日.月 日.注:.月 日为基准样.委托不同的第三方检验分析结果的单位不一样表 加危废期间现场环境监测检测结果(月 日)/氟化物氯化氢及盐酸硫化氢铬及其化合物砷及其化合物镉及其化合物炼铁供矿皮带 尾部下料口.供矿皮带取样处.头部转运站.主皮带矿石下料口.主皮带头部下料口.表 加危废期间现场环境监测检测结果(月 日)/氟化物氯化氢及盐酸硫化氢铬及其化合物砷及其化合物镉及其化合物炼铁供矿皮带 尾部下料口.供矿皮带取样处.头部转运站.主皮带矿石下料口.主皮带头部下料口.从上述数据可以看出危废压块试验期间高炉炉况整体稳定风量维持稳定 高炉燃料消耗略有增加均在理论计算范围内 试验期高炉产物含总铬和六价铬符合标准现场环境监测符合国标炉渣、水、除尘灰中重金属达标含重金属的表面处理污泥 在物料经吨包袋运输、吊装、破袋、下料、进入槽下主胶带和进入高炉过程中接入高炉环境除尘系统达标排放高炉炼铁工艺冲渣水是循环使用不外排 结语本项目高炉工艺流程中无新(下转第 页)年 月 第一期效果 但此固定方法亦有弊端即正常运行一定时间之后顶丝螺纹在反复的冲击和震动之下会出现自然松动 如不复紧增加固定力矩顶丝松出后也会出现传动失效由此参考步进和伺服传动设计采用抱紧或者涨紧式应力结构既能来防松动又能避免出现滑动且传动位置更准确但波纹和线性联轴器扭矩就不太够用 所以需要选择抗扭和能吸收扭矩冲击弹性材料作为传动件 改进效果验证探尺电机编码器安装支架及软连接件改进替换后日常点检紧固作业只需探尺停用数分钟即可完成更换备件等检修时间也比以前缩短很多探尺编码器故障率下降明显表、分别为改进前、后探尺编码器故障记录统计:表 改进前一年故障记录定修周期故障次数 检修时间/影响单一探尺放料时间/.改进后对探尺编码器故障判断和抢修有着明显的改善表 改进后一年内故障记录定修周期故障次数 检修时间/影响单一探尺放料时间/.结语影响探尺故障的主要因素是探尺编码器支架设计存在缺陷且联轴器选型不合理 探尺软连接理应设计具有弹性吸收的联轴器进行链接和传动以适应频繁的高速正反转启停联轴器改进后经过四个定修周期的验证由其引起的探尺编码器故障为零且极大地改善了日常点检和不解体维护的便利性改进效果极佳可以在 高炉探尺系统上推广应用参考文献王建华赵明生.电气工程师手册.北京:机械工业出版社.李正吾赵文瑜.新电工手册.安徽:科学技术出版社.收稿日期:(上接第 页)增设备将含重金属的表面处理污泥 预处理压块或制球入炉冶炼处理表面处理废物/占整个矿石消耗比例.占比极小全()成分波动在.左右在原料波动范围要求以内 产出物经过化验产物水渣、干渣、冲渣水、煤气除尘灰、槽下除尘灰等达到 脱危和无害化要求 因此利用高炉冶炼过程中的高温()还原对含重金属的表面处理污泥 进行无害化处理达到含重金属的表面处理污泥 入高炉协同处置要求浙江省工业设计研究院、浙江省环保集团、宁波钢铁有限公司充分利用钢铁联合企业现有工艺系统积极开发钢铁企业工业窑炉处置危险废物技术和工艺解决城市危废处置难题为国家“无废城市”作出自己贡献参考文献张垒赵春辉林义等.钢铁高温窑炉协同处置危险废物探讨.中国资源综合利用():.夏盛童敏封羽涛.钢厂协同处置城市固体废弃物的实践与探索.广州化工():.收稿日期: