[发明专利]一种资源化利用城市固废中废塑料以促进铁矿还原的方法

说明书

一种资源化利用城市固废中废塑料以促进铁矿还原的方法，从城市固废中分离出的薄膜废塑料经干燥、剪切破碎后与碳质还原剂粉末充分混合，然后在400～550℃进行低温炭化处理得到炭化产物，炭化产物经破碎后可用作含碳球团的还原剂，与含铁物料混匀压制成含碳球团后运送至转底炉进行快速还原，球团起始还原温度显著降低，还原速率加快，得到高品质金属化球团，废塑料在还原过程中被分解消耗，同时为转底炉炉膛加热提供能量。本发明解决了现有直接还原法处理废塑料工艺难以低成本、高效率、大规模地实现城市固废中薄膜类热塑性废塑料预处理的不足，同时促进了铁矿的还原，此方法工艺简单、流程短、效率高、成本低，具有较好的社会和经济效益。

技术领域

本发明主要属于生态环保和资源综合利用领域，具体涉及一种城市生活垃圾中薄膜废塑料预处理和用做铁矿石还原剂的方法，用于城市生活垃圾中薄膜废塑料的资源化利用。

背景技术

垃圾问题，可以说是伴随着人类文明史的一个“世界难题”。随着我国新型城镇化进程的不断深入，城市的规模和数量都在爆发式增长。按2015年末市辖区户籍人口统计，人口规模100万以上的大城市已达134个。按每人每年排放约300公斤生活垃圾计，每年城市生活垃圾产生量近2亿吨，而且还在以10％的速度不断增长。中国有2/3的城市陷入垃圾的包围之中，“垃圾围城”已经成为制约许多城市发展、影响市民生活质量的重要因素之一。

城市生活垃圾中最难处理的当属废塑料类物质(主要是薄膜类包装材料)，其占比约10％左右。“限塑令”执行十年来，我国塑料袋的使用量从2007年的30亿个反而暴增至2017年的147亿个，所导致的环境压力可想而知。虽然我国城市生活垃圾治理和处置水平这几年有了显著提高，但是，目前我国城市垃圾中废塑料大约50％左右采用焚烧方式处理，能循环利用的很少，其余直接采用传统卫生填埋的方式进行处理，废塑料产生的污染比较严重(如污染水体、土壤以及释放CO₂、CH₄等温室气体等)。若要减少白色污染，除了要倡导居民遵循绿色的生活方式和使用可降解塑料外，开发更多高效环保的废塑料消纳技术显得更为重要。多措并举，减少其它处理方式的压力，同时提高总的废塑料垃圾处理能力。

现代钢铁制造流程系统已发展成包含资源及能源利用、质量控制、新品开发、环境保护等内容的工程技术大系统，并进一步向准连续化/连续化、紧凑化/简化、高效化和综合利用、环境友好的方向发展。钢铁冶炼过程具有物料处理能力大、反应温度高、部分工序还原势高等特点，适于废塑料的无害化处理，同时废塑料可为钢铁工序提供一定的还原剂或能量。基于此，废塑料的无害化处理和钢铁工业的节能减排实现了协同，具有较明显的社会效益和经济效益。因此，冶金法利用废塑料的技术是一个值得研究的方向。

现有技术中，冶金法利用废塑料的研究和应用主要集中在如下几个方向：废塑料-煤共焦化、高炉喷吹废塑料、废塑料用于电炉炼钢等。我国在上述三个技术方向均进行了基础研究、工业试验，甚至工业化应用。但是这三个技术在我国均没有得到大规模推广，原因是多方面的，如配比过高会对产品质量产生不利影响、废塑料预处理成本高、对含氯废塑料过于敏感、需要高品质的废塑料资源、难以避免二噁英生成等。对于我国而言，急需处置的是生活垃圾中的废塑料，该类废塑料以薄膜类包装材料为主，成分复杂、物性多变、品质低，可循环性差。因此，生活垃圾中的废塑料并不适合应用在上述三个工艺中。

在废塑料作直接还原还原剂的方法中，将废塑料替代部分煤粉或焦粉，起到一定的还原作用，同时实现废塑料的消纳。以低品位矿、复杂矿、冶金尘泥等为原料的直接还原工艺对用作还原剂的废塑料品质要求不高。但是，现有技术并没有从全流程的角度考虑应采用怎样的预处理方法将生活垃圾中的条件复杂的废塑料高效(即成本低、处理能力大、方法简单)制备成粒度和成分均一的原料再配料造球还原，而这是决定直接还原处理废塑料能否成功工业化实施的关键控制技术环节。为了进一步促进含碳球团直接还原处理城市生活垃圾废塑料工艺技术的实现，有必要研究如何将废塑料经预处理均一化、体积减量化(即致密化)后用于含碳球团还原的相关技术。