[实用新型]一种重金属固废高效处理炉

说明书

本实用新型公开了一种重金属固废高效处理炉，其内有熔炼区、还原区和澄清分离区，澄清分离区的炉缸深度较深；熔炼区熔池两侧对称设置有水平插入渣层的潜流喷射燃烧器；还原区设置有多个从炉体顶部垂直插入熔体中、插入深度可调的还原喷枪；熔炼区和还原区之间通过隔墙将反应气氛完全隔开；物料从加料口连续加入熔炼区，从熔炼区的一次风口喷入富氧空气和燃料，完成物料溶化、硫酸盐分解脱硫、造渣及部分金属还原过程，熔体从隔墙下方通道流入还原区；还原喷枪往熔体中喷入粉煤，使溶体中的重金属氧化物还原成金属进入金属相，熔体流入澄清分离区形成明显的相界面分别排出，使重金属固废的无害化和资源综合回收在本处理炉内完成。

技术领域

本实用新型属于环境保护及资源循环利用领域，具体为一种重金属固废高效处理炉。

背景技术

来自有色金属冶炼的废渣、烟尘、污泥，以及来自金属表面处理行业的电镀污泥、酸洗污泥等固体废物，其中含有铜、铅、锌、镍、钴、锡、锑等重金属离子或不稳定的化合物，均被认定为危险固废。

长期以来这些固废的去向五花八门，有的就地处置，有的长期堆存，有的填埋，有的跨省转移。一般来说，那些有价金属含量高的数量较大的而且危险性不高的固废都会就地处理，如常规湿法炼锌浸出渣含锌20％，都会采用回转窑回收其中的锌、铟。那些没有回收价值的危险固废一般堆存或填埋，如湿法炼锌的黄钾铁矾渣、针铁矿渣、金属表面处理的酸洗渣等。有回收价值且危险性高的危废跨地区运输转移进行处置，如铜冶炼含砷烟尘、高砷阳极泥、电镀污泥、废水处理污泥等。

2018年有几家湿法炼锌由于废渣堆存受到国家环保部督查组勒令停产整顿的处罚。还有一些钢铁厂、电镀厂由于酸洗污泥和电镀污泥没有及时处理受到同样的处罚。国家环保部督查组要求这些企业拿出整改措施，将问题彻底解决才允许恢复生产。

危废跨省转移的目的地主要集中在湖南、江西等地，一般采用制砖或压团，与焦炭一起加入小型鼓风炉熔炼，回收其中的有价金属获得经济效益，产出废渣或堆存或填埋。目前环保政策越来越严格，禁止危险固废跨地区转移，必须就地进行无害化处理。由于这种设备和工艺难以达到环保要求，机械化和自动化程度很低，在许多地方这种小型鼓风炉已经列入淘汰设备禁止使用。

现在有些企业尝试用富氧侧吹炉处理固废，主要存在两个问题：

一是很难在一座炉内同时实现物料溶化、硫酸盐分解脱硫、造渣及全部金属还原全过程，往往还原不彻底，澄清不完全，导致渣含金属很高，金属回收率较低。对于含锌固废处理都是采用两座炉子，一座侧吹炉加一台烟化炉，侧吹炉进行溶化分解、脱硫、造渣，烟化炉进行还原烟化。如果是含其它金属的固废，必须是两台侧吹炉，一台进行溶化分解、脱硫、造渣，另一台进行还原。

二是在熔炼过程中需要加入大量熔剂用于造渣，导致处理物料量增加，能耗增加，带走的金属增加，金属回收率降低。

对于矩形的熔池熔炼炉，燃烧器或喷嘴一般都是固定安装在炉体两侧，而对于圆形的熔炼炉，燃烧器或喷嘴一般都是固定安装在炉体的四周，安装高度位于渣层的中下部，高于金属与渣相界面约200-300mm。富氧空气、燃料或还原剂一般水平喷入熔体的渣层，在渣层进行燃烧，并形成搅动。

然而本申请人经过实验验证，燃烧器的上述安装方式，存在以下两个方面的问题：

一是位于燃烧器下方的熔体相对静止，从而使下方的熔体传质传热的效率很低，金属相的热量主要靠反应生成的液态金属下移传递和熔体导热传递，金属产生速度和熔体的导热系数直接决定金属相获得热量的多少，从而决定金属相的温度。

二是在相界面的高度位置容易形成粘度很高的隔膜层，隔膜层的主要成分为金属氧化物，影响生成的液态金属下移进入金属相，从而导致炉况恶化。