[发明专利]一种基于球磨强化的炼钢废弃物协同治理系统及方法

权利要求书

1.一种基于球磨强化的炼钢废弃物协同治理方法，其特征在于，包括碳捕集系统和碳氮气体分离收集系统顺次连接；所述碳捕集系统包括四个立式振动球磨反应器Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅱ₁和Ⅱ₂、气体传输管道、液体传输管道、液体流量控制计、气体流量控制计、CO₂浓度检测仪、电脑智能切换系统、圆形滑轨、振动筛；所述碳氮气体分离收集系统包括顺次连接的碳氮气体分离室、冷冻式压缩空气干燥机、气体冷凝装置和储气罐；

所述立式振动球磨反应器包括：法兰盖、密封圈、隔热保温材料、不锈钢罐体、直径不等的不锈钢球、缓冲弹簧、底座、立式滑道、支架、电机和圆形滑道；所述法兰盖通过密封圈可拆卸密封安装在不锈钢罐体上端，所述法兰盖上设置有气体入口、气体出口和液体输入管道，所述气体入口连接冶金废气传输管道，所述冶金废气传输管道内的气体流量由气体流量控制计进行控制，所述气体出口连接净化气体传输管道，所述净化气体传输管道由CO₂浓度检测仪进行监测管内CO₂浓度，所述液体输入管道连接冶金废液传输管道，所述冶金废液传输管道由液体流量控制计进行液体流量控制；所述不锈钢罐体外侧套有隔热保温材料，所述不锈钢罐体内装有直径不等的不锈钢球，所述不锈钢罐体下端设置有缓冲弹簧，所述不锈钢罐体的侧面通过立式滑道安装在支架上，所述支架安装于底座上方，底座下安装有圆形滑道；立式振动球磨反应器可沿圆形滑轨做360°加速旋转运动；所述立式振动球磨反应器电性连接电机；

还包括以下步骤：

所述四个立式振动球磨反应器Ⅰ₁、Ⅰ₂、Ⅱ₁和Ⅱ₂在操作中分为两组进行切换使用，第一组为立式振动球磨反应器Ⅰ₁和Ⅱ₁；第二组为立式振动球磨反应器Ⅰ₂和Ⅱ₂；

（1）一级碳捕集反应

将冶金渣置于第一组立式振动球磨反应器Ⅰ₁和Ⅱ₁中，除尘后的冶金废气、冶金废水通入到立式球磨反应器Ⅰ₁中，此时发生冶金渣、冶金废气与冶金废水间的化学反应，进行一级碳捕集反应；

（2）二级碳捕集反应

碳捕集反应过程中，若立式振动球磨反应器Ⅰ₁释放出净化气体经CO₂浓度检测仪监测的CO₂含量1%时，则电脑智能切换系统将净化气体继续通入到立式振动球磨反应器Ⅱ₁中进行二级碳捕集，同时液体出入管道末端雾化器喷洒冶金废水；当立式振动球磨反应器Ⅰ₁和Ⅱ₁释放气体经CO₂浓度检测仪监测的CO₂含量1%时，所得净化气体进入碳氮气体分离室，分别得到纯净N₂以及CO和H₂的高热值煤气，经过冷冻式压缩空气干燥机除去水分后，经冷凝压缩至储气罐中储存利用；当立式振动球磨反应器Ⅱ₁释放气体经CO₂ 浓度检测仪监测的CO₂含量1%时，所得气体返回至立式振动球磨反应器Ⅱ₁中；

（3）切换立式振动球磨反应器

通过CO2浓度监测仪，监测立式振动球磨反应器Ⅰ₁连接的净化气体管道内CO₂浓度在15min内与原冶金废气中的CO₂浓度差≤3%时或当CO₂浓度监测仪监测立式振动球磨反应器Ⅱ₁中出气口处的CO₂浓度在15min内持续1%时，证明第一组反应结束；通过智能控制系统切换冶金废气和冶金废水管路进入装有新冶金渣的第二组立式振动球磨反应器Ⅰ₂中，第二组为立式振动球磨反应器Ⅰ₂和Ⅱ₂替换第一组立式振动球磨反应器Ⅰ₁和Ⅱ₁重复进行步骤（1）和（2）；

通过CO₂浓度监测仪，监测立式振动球磨反应器Ⅰ₂连接的净化气体管道内CO₂浓度在15min内与原冶金废气中的CO₂浓度差≤3%时或当CO₂浓度监测仪监测立式振动球磨反应器Ⅱ₂中出气口处的CO₂浓度在15min内持续1%时，证明第二组反应结束；通过智能控制系统切换冶金废气和冶金废水管路进入装有新冶金渣的第一组立式振动球磨反应器Ⅰ₁中，第一组为立式振动球磨反应器Ⅰ₁和Ⅱ₁替换第二组立式振动球磨反应器Ⅰ₂和Ⅱ₂重复进行步骤（1）和（2）；

第一组为立式振动球磨反应器Ⅰ₁和Ⅱ₁和第二组为立式振动球磨反应器Ⅰ₂和Ⅱ₂按以上条件切换循环使用；

（4）碳酸化冶金渣磁选

将步骤（3）产出的碳酸化冶金渣与不锈钢球通过振动筛进行球料分离，所得不锈钢球返回立式振动球磨反应器中循环利用，所得物料经过磁选回收含铁磁性物质循环利用；

所述步骤（1）（2）和（3）中立式振动球磨反应器Ⅰ₁和Ⅰ₂中的冶金废渣粒径为5~10mm，置于立式振动球磨反应器Ⅱ₁和Ⅱ₂中的冶金废渣粒径为≤5mm；通入立式振动球磨反应器中的冶金废气的气体流量为5~100L·h^-1；通入冶金废水体积与冶金渣质量比为：0.25~1.2L·Kg^-1，通入冶金废水的流量控制为0.1~2 L·min^-1。