СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ТВЕРДЫХ БЫТОВЫХ И МЕЛКОДИСПЕРСНЫХ ПРОМЫШЛЕННЫХ ОТХОДОВ Российский патент 2003 года по МПК F23G5/00 F23G5/32 

Изобретение относится к способам переработки твердых бытовых отходов (ТБО) и мелкодисперсных промышленных отходов и может быть использовано в металлургии и коммунальном хозяйстве.

Известен способ переработки ТБО в шлаковом расплаве, основанный на процессе "РОМЕЛТ" (В.А. Роменец. Процесс жидкофазного восстановления железа: разработка и реализация. Сталь, 8, 1990 г., стр. 20-27, а.с. SU 1315738 A1, кл. 4 F 23 G 5/00, 1986, патент RU 2045707 C1, кл. 6 F 23 G 5/00, 1992.)
Основные недостатки известного способа переработки ТБО в шлаковом расплаве:
- высокая энергоемкость,
- наличие отходов, требующих захоронения (пыль, содержащая окислы тяжелых металлов в количестве 2,3÷2,7 кг на тонну ТБО).

Высокая энергоемкость процесса определяется использованием топлива для удаления влаги из ТБО, влажность которых составляет 35÷55%.

Мелкодисперсная пыль, содержащая окислы тяжелых металлов, уносится уходящими газами и может быть уловлена в системе газоочистки, но по известному способу не может быть возвращена в процесс, так как отсутствуют технические средства для ее повторного проплавления (обогащения).

Известны способ переработки железосодержащего материала и агрегат для его осуществления, основанные на методе циклонной плавки (Патент RU 2093585 С1, кл. С 21 В 13/14, 1997).

Недостатком известного способа является высокая энергоемкость процесса, обусловленная высокой температурой отходящих газов и шлаков.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и достигаемому результату является способ термической переработки твердых отходов, включающий загрузку отходов в шлаковый расплав, подачу в расплав кислородосодержащего газа с противоположных сторон соосно со струями, вывод образующегося шлака, и при этом 98% твердых отходов имеют размеры (0,001÷1,0)•Д, где Д - расстояние между входом в расплав противоположных соосных струй (патент RU 2045705 С1, кл. 6 F 23 G 5/00, 1992.)
Вместе с тем, недостатком способа является высокая энергоемкость процесса и низкая экологичность, связанная с отсутствием технических решений по обогащению образующейся в процессе производства пыли окислами тяжелых металлов, вследствие чего пыль требует захоронения.

Целью изобретения является разработка комплексной технологии переработки ТБО и мелкодисперсных промышленных отходов, направленной на снижение энергетических затрат, и безотходное ведение процесса.

Поставленная цель достигается тем, что в процессе переработки ТБО используются шлаковый кальцийсодержащий расплав и отходящие газы, образующиеся при переработке мелкодисперсных промышленных отходов методом циклонной плавки. Кроме того, мелкодисперсная пыль, содержащая окислы тяжелых металлов, обогащается последними путем многократного возвращения в процесс циклонной плавки, а затем передается на переработку как сырье для цветной металлургии.

Способ переработки твердых бытовых отходов и мелкодисперсных промышленных отходов реализуется технологической схемой, представленной на чертеже, где
1 - плавильный циклон;
2 - копильник;
3 - канал;
4 - печь жидкой ванны (ПЖВ);
5 - сушило;
6 - отстойники;
7 - котел-утилизатор;
8 - газоочистка;
9 - дымосос;
10 - дымовая труба;
11 - бак-сепаратор;
12 - теплоутилизирующая электростанция.

Мелкодисперсная шихта подвергается в плавильном циклоне 1 восстановительной плавке, далее в копильнике 2 завершаются восстановительные процессы и происходит разделение расплава на чугун и шлак. Чугун отводится на дальнейшую переработку или разливку, расплавленный шлак поступает в ПЖВ 4, отходящие газы из копильника 2 поступают в сушило 5, а затем в ПЖВ. ТБО через сушило 5 подаются в кальцийсодержащий шлаковый расплав, где сгорают и подвергаются пиролизу. Продукты пиролиза дожигаются в ПЖВ над шлаковым расплавом. Расплав из ПЖВ поступает в отстойники 6, где разделяется на чугун и шлак, которые отводятся на дальнейшую переработку. Газы из ПЖВ через котел-утилизатор 7 поступают в газоочистку 8, а затем дымососом 9 сбрасываются в дымовую трубу 10. Крупнодисперсную и мелкодисперсную пыль газоочистки подают в шихту на повторное проплавление в плавильном циклоне с целью обогащения мелкодисперсной пыли газоочистки окислами тяжелых металлов. Часть мелкодисперсной пыли отводят в качестве готовой продукции.

В котле-утилизаторе 7 вырабатывается пар и подогревается воздух. Горячий воздух используется в плавильном циклоне 1, ПЖВ 4 и отстойниках 6 на ведение технологического процесса.

Пар, пройдя бак-сепаратор 11, поступает в теплоутилизирующую электростанцию 12 на производство электроэнергии, использующейся для собственных нужд и отпуска на сторону.

В плавильном циклоне 1 и копильнике 2 поддерживают восстановительную атмосферу за счет недожога топлива. В ПЖВ поддерживают окислительную атмосферу.

Создание новой технологии на базе известных:
- переработка ТБО в кальцийсодержащем шлаковом расплаве,
- метод восстановительной циклонной плавки мелкодисперсных промышленных отходов
позволяет получить дополнительный экономический эффект.

Дополнительный экономический эффект достигается за счет снижения энергетических затрат в комплексной технологии и получении новой продукции - обогащенного концентрата окислов тяжелых металлов.

При переработке ТБО в кальцийсодержащем шлаковом расплаве расходуется на сушку ТБО и получение жидкого шлака около 60 нм³/т ТБО природного газа, которые не требуются по изобретению вследствие использования высокотемпературных отходящих газов и шлакового расплава от циклонной плавильной установки.

В твердых бытовых отходах, кроме 30 кг/тТБО железа, содержатся следующие тяжелые металлы:
- г/т ТБО
Zn - 1878
Cd - 10,5
Pb - 455
Сu - 489
Cr - 232
Hg - 4,1
Ni - 84
As - 4
При сжигании отходов в шлаковом расплаве большая часть тяжелых металлов возгоняется и улавливается в системе газоочистки, а такие металлы, как медь и никель, переходят в металлическую фазу (в чугун, скапливающийся на дне ванны). Хром частично переходит в металл, а частично содержится в шлаке в виде Сr₂O₃.

Изобретением предполагается переплавлять методом восстановительной циклонной плавки шлам черной металлургии и красные шламы глиноземного производства.

В табл. 1 и 2 приводится развернутый химический анализ шламов кислородно-конверторных цехов 1 и 2 (ККЦ-1 и ККЦ-2) ОАО "Новолипецкий металлургический комбинат" и красных шламов ОАО "Николаевский глиноземный завод".

Из приведенных данных следует, что общее содержание Zn, Pb, Sn, Cd и Со составляет
- в ТБО 2,3 кг/т,
- красных шламах 1,8 кг/т,
- в шламах ККЦ 44,0 кг/т
Около 70% тяжелых металлов в виде окислов уносится уходящими газами и улавливается вместе с другой мелкодисперсной пылью в газоочистке.

Однако содержание окислов тяжелых металлов в мелкодисперсной пыли при однократном получении расплава не превышает 1÷4%.

Наличие в комплексной технологии плавильного циклона позволяет путем повторного проплавления мелкодисперсной пыли производить ее обогащение окислами тяжелых металлов, получая таким образом сырье для цветной металлургии с содержанием окислов Zn, Pb, Sn, Cd и Co выше 70%.

Следовательно, способ переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов, объединяющий две известные технологии, позволяет
- на 40÷50% снизить общие энергетические затраты;
- получить из ТБО и промышленных отходов дополнительную продукцию в виде пыли с содержанием окислов тяжелых металлов более 70%.

Изобретение относится к способам переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов и может быть использовано в металлургии и коммунальном хозяйстве. Способ переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов включает подачу твердых бытовых отходов в печь жидкой ванны и переработку мелкодисперсных промышленных отходов методом восстановительной циклонной плавки. Образующиеся при восстановительной циклонной плавке высокотемпературные отходящие газы подают на сушку бытовых отходов, а расплав шлака - в печь жидкой ванны, где осуществляют переработку твердых бытовых отходов в кальцийсодержащем шлаковом расплаве. Крупнодисперсную и мелкодисперсную пыль газоочистки отходящих газов печи жидкой ванны обогащают окислами тяжелых металлов за счет подачи ее совместно с мелкодисперсными промышленными отходами на восстановительную циклонную плавку. Технический результат: снижение энергетических затрат и безотходное ведение комплексной переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов. 3 табл., 1 ил.

Способ переработки твердых бытовых и мелкодисперсных промышленных отходов, включающий подачу твердых бытовых отходов в печь жидкой ванны, отличающийся тем, что переработку мелкодисперсных промышленных отходов осуществляют методом восстановительной циклонной плавки, образующиеся при этом высокотемпературные отходящие газы подают на сушку бытовых отходов, а расплав шлака - в печь жидкой ванны, где осуществляют переработку твердых бытовых отходов в кальцийсодержащем шлаковом расплаве, причем крупнодисперсную и мелкодисперсную пыль газоочистки отходящих газов печи жидкой ванны обогащают окислами тяжелых металлов за счет подачи ее совместно с мелкодисперсными промышленными отходами на восстановительную циклонную плавку.