[发明专利]垃圾与铁矿石或其它金属氧化物混合加热还原新工艺

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种将铁矿石或其它金属氧化物与垃圾一起混合在基本无氧条件下加热，使铁矿石或其它金属氧化物被还原的新技术，在此过程中垃圾替代常用的煤炭完成了金属的还原，同时也完成了垃圾的资源化、无害化、减量化处理。该技术应用于金属冶炼和垃圾处理领域。

背景技术

该技术主要应用于铁矿石和其它金属冶炼与垃圾处理，涉及面较多，这里分别介绍各方面技术背景。

1、铁矿石冶炼背景技术，其它金属氧化物的原理与其类似：

目前，以铁矿石为原料冶炼还原生成金属铁的主要工艺有高炉冶炼和非高炉冶炼两类方法，非高炉炼铁又可分为直接还原和熔融还原两类，直接还原又可分为煤基和气基两类，本工艺使用垃圾还原铁矿石与煤基直接还原法从形式来说最为接近，都是使用固体可燃物为还原剂，夺取铁矿石中的氧使其还原为固态金属铁，由于未经过熔融状态，所以还原生成的金属铁有很多孔隙，俗称海绵铁。常见的煤基直接还原铁矿石方法如下：

1)回转窑直接还原法

该法用铁矿石球团或者块矿与煤炭混合，将混合物连续给入回转窑，在回转窑中一边向出口移动一边进行高温加热，在混合物排出回转窑时，基本完成铁矿石的还原，生成金属铁(海绵铁)。

2)隧道窑法

该法将煤和铁矿石放入一个反应罐内，并盖上盖子，然后将多个反应罐分层排列在一个台车上，再将台车推入隧道窑内，一个台车从入口推入，同时将另一个台车从隧道窑出口推出，隧道窑内使用各种燃料燃烧高温加热反应罐。经过恰当的时间控制，推出台车上的反应罐中铁矿石还原完成，产生金属铁(海绵铁)

3)转底炉法

该法将煤磨细和细粒铁矿石造成球或压成团块，以薄层放入一个环形底部旋转的炉内，通过烧嘴燃烧高温加热这些球团或团块，待接近旋转一圈时，完成铁矿石还原，生成金属铁(海绵铁)。

以上所有的铁矿石冶炼方法都需要煤为原料，其中高炉需要大量消耗贮藏量较少的高粘结性的焦煤炼成的焦炭，近年来高炉冶炼生铁数量很大，导致焦煤资源减少逐渐面临匮乏状态，焦煤和焦炭价格保持高位，高炉冶炼成本增加。非高炉炼铁相对高炉的优点是可以不用焦炭进行炼铁，但是其中熔融还原工艺还不成熟，生产成本反而高于高炉，气基直接还原需要使用宝贵的燃气资源，包括中国在内的天然气储量不足的国家无法采用，煤基直接还原法虽然不需要用焦煤还是需要消耗不可再生的煤炭资源。

2、有关垃圾处理的背景技术如下：

垃圾主要有生活垃圾、建筑垃圾和工业垃圾等，本发明中垃圾使作为还原剂使用，所以需要所使用的垃圾中有较多的可燃物，生活垃圾中有大量塑料、纸张、纺织品、橡胶、动植物体和其它有机物，是最适合用本发明处理的垃圾，此外医疗垃圾和部分可燃物较多的工业垃圾及固废也可以使用本法进行处理。

常见的生活垃圾处理方法有填埋法、堆肥法、焚烧发电法、热解法。填埋法其实就是不处理垃圾，把垃圾找个地方堆放，该法缺点是：1)占用土地资源；2)垃圾日久腐化释放温室气体(主要是温室效应相当于二氧化碳24倍的甲烷)，还有臭气和有害渗滤液。堆肥法的缺点是无法处理塑料、纺织物等无法分解物质，还要释放一些有害温室气体，产品肥料也不太好出售。垃圾焚烧发电是目前增长最快的垃圾处理方式，但也是不可自然分解的剧毒致癌物二恶英的最大污染源，当前许多垃圾发电企业为保持高炉温减少二恶英排放，大量掺烧煤炭，导致垃圾发电厂性质逐渐接近小火电。热解法是在无氧环境下对垃圾加热，使垃圾在不燃烧的情况下进行热分解，一般公认为当前最环保的生活垃圾处理法，但是垃圾中含有很多不可热分解的可燃物，在热分解完成后主要以固定碳的形式存在，这些固定碳无法得到充分和方便的利用，此外热解法产生的可燃气体也不容易得到合理的应用(用于发电效率较低，用于燃烧则一般周边缺少用户)。

3、其它与本专利技术类似的技术背景

有公开报道称日本新日铁将生活垃圾中的不含氯塑料破碎为细粉替代喷吹煤喷入高炉，可节约煤炭消耗，其缺点是只能少量使用，且不含氯塑料原料从垃圾中分拣十分困难。另外有公开报道日本焦炉炼焦煤原料中常常会掺入1％的生活垃圾，可节约煤炭消耗，缺点是配比太低，如垃圾配比提高后对焦炭质量影响太大。

有公开论文介绍了如何解决生活垃圾不可热分解的可燃物气化的方法，一般采用白云石为催化剂，通入水蒸气与不可热分解的可燃物反应生成可燃性气体，使单位垃圾热解产气量大幅度上升。

发明内容