申请日2009.11.04
公开(公告)日2011.05.11
IPC分类号C02F11/12; C22B1/248
摘要
一种酸洗含铁污泥资源化利用的方法。本发明涉及一种利用酸洗污泥为原料生产钢铁厂炼铁原料的方法。利用焊管厂等企业排出的酸洗污泥，经过干燥后，不需要加入任何其他物质，直接利用高压压制成球，压球可以干燥或不干燥直接加热，炉温1100℃以上的加热时间不少于1小时，对加热过程中产生的可燃CO气回收利用，放出的热量用于压球在入炉前的加热，剩余的烟气余热还可用于污泥干燥，同时克服了冷固球团法需要添加粘结剂的不足，也减少了以往焚烧法高能源消耗的问题，是解决酸洗污泥的有效新方法。
权利要求书
1.一种酸洗含铁污泥资源化利用的方法，其特征在于：可以是焊管厂、钢铁厂等行业排出的任何含铁的污泥。
2.一种酸洗含铁污泥资源化利用的方法，其特征在于：将污泥干燥后，利用压力制成球，对压球进行还原加热，加热过程中产生的CO等可燃气回收利用，经加热的压球经冷却后，可作为炼铁原料。
3.如权利要求2所说的污泥干燥，其特征在于：可以是自然晾晒或强制干燥，干燥到污泥 的含水量在2～5%。
4.如权利要求2所说的高压压制成球，其特征在于：不需要加入任何粘结剂或其他任何物质，干污泥在压球前需要破碎成粉，保证小于200目的占40～80%，压制的压力在100～150公斤。
5.如权利要求2所说的还原加热，其特征在于：要求在1100℃以上的加热之间至少保持1小时以上，对加热气氛没有要求，对加热后压球的金属化率大于60%。
6.如权利要求2所说的可燃气回收燃烧，其特征在于：可燃气是由于污泥在还原加热过程中释放出的，可燃气中含有CO等可燃成份，通过回收燃烧后变为CO2等无害气体，发出的热量用于加热压球在入炉前的预热，剩余的烟气余热还可用于污泥干燥。
7.如权利要求2所说的加热后冷却的压球，其特征在于：可以直接作为炼铁的原料用于炼铁或炼钢。
说明书
一种酸洗含铁污泥资源化利用的方法
技术领域
本发明专利属于固体废弃物再利用技术领域。
背景技术
金属构件暴露在空气中容易被氧气氧化，俗称生锈。进行金属构件(如焊管)的表面加工处理时，需要对焊管表面锈化层进行清除。除锈的方法有很多种，其中化学方法是应用最广的，化学法除锈的原理主要是依靠酸与锈层反应达到除锈的目的。化学法除锈具有速度快、除锈彻底、保证后续钢铁表面处理的质量等优点，但是化学除锈后的主要的问题是会产生酸洗废液，酸洗废液不能直接排出，否则会污染环境，对于酸洗废液的治理，其传统的处理方法是采用中和法，即通过向酸液里添加石灰中和后再排出，该种处理方法要产生大量的沉渣，即酸洗污泥。
酸洗污泥的主要成分是氧化铁和石灰。目前国内污泥产生厂家对这种金属污泥的处理方式主要输出填埋，大多数被堆放在垃圾填埋场，这种方式治标不治本，不仅占用大量土地，而且严重污染环境，给人类的生存环境带来很大的危害，同时随着生产焊管的企业的增多，钢管产量的增加，导致这种金属污泥越来越多，以致于填埋场不胜负担，成为环保部门颇为头疼的问题。
除了填埋，对于污泥处理，国外的方法还有：土地利用(用于农林业)、海洋弃置和焚烧，但是对于酸洗污泥直接土地利用会造成二次污染，污泥排海处理方式，由于对海洋越来越高的要求，许多国家已停止使用，也不可取，污泥焚烧的处理方法以日本、德国、奥地利等国占比例高，一般大型污水厂污泥通过焚烧无害化，产生的热能可回收利用，污泥减容减量化程度很高，主要问题是焚烧投资巨大，操作管理复杂，能耗和运行费均很高。
钢铁厂是污泥产生的大户，生产一吨钢要产生5～10%的各种粉尘，由于钢铁厂有许多高温炉窑，所以钢铁厂也是采用焚烧法来处理污泥的一个理想去处，钢铁厂利用高温工序处理污泥的方法只要有三种，一种是烧结法，即直接把干燥后的污泥，加到烧结原料中放到烧结炉中去烧，这个方法操作简单，投入少、对含铁较低的尘泥也适用，但是由于是粗放利用，不仅会增加烧结机的能耗，而且会影响导致烧结机配料难以混匀和精确计量作业条件差，有害元素恶性循环等问题，最终导致降低烧结矿质量，升高烧结矿成本，危及高炉运行和炉衬寿命，对钢厂该方法是得不偿失，所以连钢厂自己的污泥也大部分没有用烧结法处理，而宁愿外卖。第二种方法是炼铁法，该方法要求造块，造块的自然养护时间长，耐压强度要求高，所以该方法的使用对污泥的成份有要求，对含铁低的尘泥无法利用等问题。第三种是炼钢法也需要造块，虽然对尘泥块的强度要求相对较低，但是要求铁品位较高。
关于酸洗污泥的利用，发明专利“回收利用钢板生产中工业酸洗金属污泥的方法”(专利公开号：CN101037289)介绍了一种利用工业钢板生产中固体废弃物，如污泥，生产水泥生料用三氧化二铁和氧化铁黑颜料新工艺。首先将金属污泥堆放在自然空气中的场地上干燥，或者在金属酸洗污泥加入酸液，使其具有流动性，再加水并升温至95℃以上，再加入碱性液体，搅拌均匀，脱水、干燥后粉碎得到氧化铁黑。这种方法虽然使得污泥能得到部分利用，但是没有考虑酸洗污泥本身就是中和后的产物，又二次加入酸洗，然后再加碱中和，相当二次中和，进一步增加了泥的量，同时还需要升温，成本高，会造成二次污染，还需要消耗能源，并且最终的产品成分难控，对水泥生产可能造成影响。
发明专利“废弃金属污泥回收利用方法”(专利公开号：CN101086035)是往金属污泥中加双氧水和高锰酸钾进行强氧化和空气自然氧化，对于含铁高的粉料供给炼铁，或生产配重件，或生产生料水泥，铁含量低的进行焙烧，焙烧温度1200～1300℃，焙烧后仍是以粉料形式供给炼铁或生产配重件。该专利实际上还是把污泥干燥后直接做水泥原料，代价是还要耗用双氧水和高锰酸钾等资源，而其他以粉料的形式加以利用的方式则因为会对炼铁生产造成影响而难以实施，故仍是一种低附加值的利用方法。
专利“一种冷固结球团及其制备方法”(专利公开号：CN 10127041A)，该方法把污泥等固体废弃物等干燥、破碎后，再加入专门配置的粘结剂，再混合、加压、滚动成型，再经过长时间养护后成形，主要问题是粘结剂可能会加入有害杂质，影响钢铁的内在质量。
所以无论是从环保的处理效果，还是社会经济效益的角度考虑，都需要一种理想的处理方法。
发明内容
本发明专利的目的就是为了克服以往在处理酸洗污泥时存在的问题，如在用冷固球团技术处理污泥的过程中存在的，需要额外添加粘结剂的成本投入，由于添加的粘结剂成份不当而导致的对炼铁生产的影响，长达几天的冷固结球团养护时间等问题，同时利用污泥自身的高温还原特性，优化设计加热工艺，简化操作，减少了焚烧法的操作管理复杂，能耗和运行费均很高等问题，最后还通把含CO的烟气进行了预混燃烧处理，不仅消除了有害气体的排放，而且利用产生的热量来预热金属压球，进一步减少了以往焚烧法的高能源消耗的问题。
本发明专利的目的可以通过如下的技术方案实现：
对于污泥原料无需造块，采用自然干燥或烘干，然后采用污泥干粉直接做原料，加压压制成球，不需要在污泥中加入任何粘结剂，压成的小球可以直接进炉加热，也可干燥后再进炉，对压球进行还原加热可以选用常规的台车式电炉或燃气炉，不需添加还原剂，主要利用污泥原料的自还原性能，并利用污泥主要成份(Fe2O3+CaO)在1200度产生熔体的特性，保证在1100℃以上的加热不少于一小时，制成的含铁金属球含铁量最少与铁精矿的铁含量相当，经过自然冷却后，可以直接加入高炉作为原料使用，含铁压球在还原加热过程中产生的含CO可燃气的烟气，被回收使用，通过使用多孔介质材料进行燃烧，小孔材料混合，大孔材料燃烧，燃烧产生的高温烟气可返回，用于压球入炉前的预热，预热后压球后的中低温烟气还可以送往污泥原料区，用于预热污泥原料，最后以二氧化碳等低温烟气的形式排放，对环境不造成任何污染。
下面对本发明专利做进一步说明。
来自焊管厂酸洗的污泥直接取自固定的堆放点，采用防水的包装袋运输到厂，可采用自然晾干的方法干燥，或者直接送入烘干线，由热烟气进行烘干，烘干到水分介于3%～5%之间，可以进行加压制球，压制力在100～150公斤，制备的球大小可以是20～50毫米之间，制球前，对原料有颗粒要求，要求颗粒小于200目的占40～80%，压制成球后可以直接进行还原加热，也可以被烘干，还原加热可以使用台车式电炉或燃气炉加热，污泥中的主要成份为Fe2O3+CaO，当炉温大于1100℃时污泥会发生还原反应，炉温到1200度会产生熔体，要求污泥压球在炉温1100℃以上的加热时间不少于一小时，对加热过程中污泥压球挥发出的CO等气体，从烟道口引出回收到燃烧干燥工序，通过采用多孔介质材料进行完全燃烧，采用小孔多孔介质材料混合，大孔多孔材料燃烧，有害的CO经过燃烧后转化无害的含CO2的高温烟气，该高温烟气可以用来预热加压压制的污泥球，减少其水分含量，也减少了后续还原加热工序的能耗，经过还原加热的污泥压球转变为含铁金属球，含铁量最少与铁精矿的铁含量相当，经过自然冷却后，可以作为高炉原料使用。