SK5962001A3 - Method for the heat treatment of residues containing heavy metals - Google Patents
Method for the heat treatment of residues containing heavy metals Download PDFInfo
- Publication number
- SK5962001A3 SK5962001A3 SK596-2001A SK5962001A SK5962001A3 SK 5962001 A3 SK5962001 A3 SK 5962001A3 SK 5962001 A SK5962001 A SK 5962001A SK 5962001 A3 SK5962001 A3 SK 5962001A3
- Authority
- SK
- Slovakia
- Prior art keywords
- zone
- hearth furnace
- hearth
- reducing agents
- mixture
- Prior art date
Links
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims abstract description 44
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 8
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 37
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 34
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 17
- 230000003009 desulfurizing effect Effects 0.000 claims description 17
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 9
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 6
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 5
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 3
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000006028 limestone Substances 0.000 claims description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000014380 magnesium carbonate Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000008733 Citrus aurantifolia Nutrition 0.000 claims 1
- 235000011941 Tilia x europaea Nutrition 0.000 claims 1
- 239000004571 lime Substances 0.000 claims 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002956 ash Substances 0.000 description 6
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 6
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N Sulphur dioxide Chemical compound O=S=O RAHZWNYVWXNFOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000003245 coal Substances 0.000 description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 229910003439 heavy metal oxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 description 3
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001174 ascending effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 150000004649 carbonic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- 239000002801 charged material Substances 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000010883 coal ash Substances 0.000 description 1
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 1
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003077 lignite Substances 0.000 description 1
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 239000002006 petroleum coke Substances 0.000 description 1
- 239000003209 petroleum derivative Substances 0.000 description 1
- 238000005554 pickling Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011819 refractory material Substances 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000004071 soot Substances 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007669 thermal treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
- C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22B—PRODUCTION AND REFINING OF METALS; PRETREATMENT OF RAW MATERIALS
- C22B7/00—Working up raw materials other than ores, e.g. scrap, to produce non-ferrous metals and compounds thereof; Methods of a general interest or applied to the winning of more than two metals
- C22B7/02—Working-up flue dust
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/20—Recycling
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Geology (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
Description
Oblasť techniky
Vynález sa týka spôsobu tepelného spracovania zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy, napríklad kalov z povrchovej úpravy, morenia a čistenia, pokovovania a pocínovania kovových dielov.
Doterajší stav techniky
Tieto procesy produkujú veľké množstvá zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy vo forme kalov. Tieto zvyškové materiály sa napríklad vyskytujú pri filtrácii ponorných kúpeľov a obsahujú rôzne kovy ako je zinok, nikel, molybdén, kobalt, meď a železo vo forme hydroxidov, chloridov a síranov spolu s veľkými množstvami vody. Zneškodňovanie týchto zvyškových materiálov je nákladné a konečné uloženie problematické. Kaly sa väčšinou ukladajú v špeciálnych úložiskách
Nasledujúca tabuľka ukazuje typické zloženie podobných kalov obsahujúcich ťažké kovy.
Tabuľka 1
| Ni, Cu, Fe, Mo Co (%) | Z n (%) | S (%) | Cl (%) | CaO (%) | Inertné látky | H2O (%) | |
| Kaly | 15-50 | >30 | 1-15 | >5 | 10-30 | 1-5 | 10-75 |
·· ··· ·· • · • · · · • · · • · · · • · · • ·· ·
Podstata vynálezu
V dôsledku toho je úlohou tohto vynálezu navrhnúť spôsob tepelnej úpravy podobných zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy.
Podľa vynálezu sa tento problém rieši spôsobom tepelnej úpravy zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy vo viacnásobnej nístejovej peci rozdelenej do troch zón, z ktorých každá zóna obsahuje niekoľko nístejí umiestených jedna nad druhou a uvedený spôsob zahrnuje nasledujúce stupne:
- kontinuálne vsadzovanie zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy do hornej nísteje v prvej zóne viacnásobnej nístejovej pece, pričom sa zvyškové materiály postupne presúvajú do druhej zóny a súčasne sušia;
- kontinuálne vsadzovanie redukčných činidiel a odsírovacích činidiel do hornej nísteje v druhej zóne, pričom sa redukčné činidlá a odsírovacie činidlá zmiešajú s vysušenými zvyškovými materiálmi, potom sa zmes zahrieva na asi 800 °C, kalcinuje a postupne presúva do tretej zóny;
- zahrievanie zmesi v tretej zóne na asi 1000 °C, pričom sa kovy redukujú a odpadové plyny vzniknuté v tejto tretej zóne sú odťahované a oddelene spracované;
- odpich zmesi z viacnásobnej nístejovej pece.
Významnou výhodou tohto vynálezu je, že oxidy kovov, sírany, chloridy a podobne, prítomné v zmesi, sa môžu redukovať a separovať (zvlášť železo a zinok), takže oddelené frakcie tvoria surovinu pre ďalšie procesy. Z dôležitých zložiek zvyškových materiálov je možné takto vyrábať vedľajšie produkty. Po prejdení týmto spracovateľským spôsobom sa podiel železa môže vrátiť do oceliarenskej produkcie Oxidy ťažkých kovov sa koncentrujú do takého stupňa, aby sa mohli použiť ako surovina na recykláciu ťažkých kovov. Zostáva popol pozostávajúci hlavne z inertných látok ako je S1O2, AI2O3, MgO a podobne, a nadbytočné redukčné činidlá.
• ·· ·· ···· ·· · · · · · • · · · · · • · · · · · · • · · · · · ··· ·· ·· ·
Zvyškové materiály obsahujúce ťažké kovy sa v prvej zóne zahrievajú nepriamo topnými rezistormi alebo priamo horákmi na približne 200 °C, takže sa voda úplne odparí a následne prejde do druhej zóny. V tejto zóne sa redukčné činidlá a odsírovacie činidlá zmiešajú so zvyškovými materiálmi obsahujúcimi ťažké kovy a táto zmes sa zahrieva na približne 800 °C, pričom sa kalcinuje. Uhličitany a sírany prítomné v zmesi sa rozkladajú a konvertujú na oxidy kovov, pričom sa uvoľňuje oxid uhličitý a oxid siričitý Oxid siričitý reaguje s odsírovacími činidlami, takže obsah síry v plynoch vo vnútri viacnásobnej nístejovej pece zostáva nízky. Po dosiahnutí teploty zmesi okolo 800 °C je kalcinácia skončená a zmes sa prevedie do tretej zóny a ďalej zahrieva. Akonáhle dosiahne určitú teplotu (nad približne 900 °C) začnú oxidy kovov reagovať s redukčnými činidlami, pričom sa ťažké kovy odparujú a vypúšťajú sa spolu s odpadovými plynmi z viacnásobnej nístejovej pece.
Ťažké kovy sa odťahujú z níslejí v tretej zóne, kde vznikli, a spracovávajú sa oddelene od ostatných odpadových plynov. Následne sa tieto odpadové plyny oxidujú, napríklad v dospaľovacej komore, pričom sa ťažké kovy konvertujú na oxidy ťažkých kovov, ktoré potom je možné od odpadových plynov odstrániť filtračným zariadením.
Súčasne alebo o niečo neskôr sa zvyšné oxidy železa vo viacnásobnej nístejovej peci redukujú na kovové železo. Takto vyrobené železo sa z pece odpichuje spoločne so zvyškami vsadeného materiálu, popolom z redukčných činidiel a všetkými nadbytočnými redukčnými činidlami.
V tomto procese sa môžu vsadzovať zvyškové materiály typu kalov obsahujúce ťažké kovy, pričom sa spekaniu častíc bráni selektívnou kontrolou spôsobu a nepretržitou cirkuláciou. Bez ohľadu na konzistenciu vsádzky tento spôsob poskytuje jemnozrnný finálny produkt Toto je zvlášť výhodné pri použití redukčného činidla vytvárajúceho popol. Pretože pevný konečný produkt je jemnozrnný, je možné popol ľahko oddeliť od železa. Toto oddelenie sa môže vykonať napríklad za horúca sitami
• ·· ·· ···· ······ · • · · · · · • · · · · · · • · · · · · ··· ·· ··
Po ochladení pod 700 °C sa naproti tomu môže redukované železo oddeliť magnetickými odlučovačmi od popola a nadbytočného redukčného činidla.
Kvalita priamo redukovaného železa je prakticky nezávislá na množstve zvyškov redukčného činidla Získané železo sa následne môže spracovať do tvaru brikiet alebo priamo sádzať do taviacej pece (elektrickej pece a podobne) a ďalej spracovávať.
Zvyšky z výroby sa môžu spoločne so všetkými nespotrebovanými redukčnými činidlami použiť v oddelenom splynovačom reaktore, pričom sa zložky vytvárajúce popol môžu výhodne oddeliť ako kvapalná troska a vytvorený surový plyn použiť ako palivový alebo redukčný plyn vo viacnásobnej nístejovej peci.
Preto je možné použiť lacné redukčné činidlo s pomerne vysokým obsahom popola a/alebo pracovať s relatívne vysokým nadbytkom redukčných činidiel, čo bráni spekaniu zvyškových materiálov.
Keď sa pracuje s nadbytkom redukčných činidiel, je možné spracovať zvyšky tak, aby bolo možné oddeliť nepoužité redukčné činidlá a znovu ich použiť. Toho sa môže docieliť napríklad preosievaním zvyškových materiálov, ak sú nespotrebované redukčné činidlá prítomné v adekvátnej hrubej forme. Nespotrebované redukčné činidlá sa môžu vrátiť priamo do viacnásobnej nístejovej pece
Sádzanie redukčných činidiel však je možné tiež rozdeliť do niekoľkých stupňov.
Takto je možno sádzať hrubozrnné redukčné činidla (1-3 mm) vo vyššom bode v druhej zóne viacnásobnej nístejovej pece a jemnozrnné redukčné činidlá (<lmm) v nižšom bode. V dôsledku toho sa prevážne zabráni odťahovaniu prachu s odpadovými plynmi a priebeh reakcie sa urýchli vsadzovaním jemnozrnných častíc redukčného činidla o jednu nístej nižšie.
Vsadzovanie hrubozrnných častíc znižuje spotrebu redukčných činidiel, pretože v horných nístejách, v ktorých prevažuje oxidačná atmosféra, sa malé častice rýchlo spotrebujú v reakcii s H2O a CO2 z odpadového plynu.
·· • · · • · • · · • · ·· ·
Výrobný priestor pece je rozdelený do niekoľko zón, pevné častice sa kontinuálne pohybujú od zhora dolu a plyny sa vedú pecou od zdola hore V dôsledku rozdelenia výrobného priestoru do rôznych zón sa procesné podmienky v rôznych zónach alebo dokonca v každej nísteji môžu merať a selektívne regulovať ·· ····
Zvyškové materiály obsahujúce ťažké kovy sa však môžu zmiešať s aspoň časťou potrebných redukčných činidiel alebo odsírovacích činidiel skôr než sa vsadia do viacnásobnej nístejovej pece. To je namieste zvlášť v prípade spracovania kalov s vysokým obsahom vody, ktorý sa zmieša s aspoň časťou potrebných redukčných činidiel alebo odsírovacích činidiel pred vsadením do pece. Tieto kaly majú väčšinou viskóznu konzistenciu a do pece sa vsádzajú ľahšie, ak sú zmiešané s redukčnými činidlami a odsírovacími činidlami. Toto zmiešanie s redukčnými činidlami alebo odsírovacími činidlami bráni vsádzke pred tvorbou aglomerátov pri zahriatí.
Zvyškový materiál obsahujúci ťažké kovy je krúživým pohybom nepretržite hrnutý hrablami inštalovanými v každej nísteji a postupne dopravovaný do nižších nísteji.
Nepretržité hrnutie častíc okolo nísteji bráni ich spekaniu. Rýchlosť tohto krúživého pohybu závisí na mnohých faktoroch ako je geometria hrabiel, hrúbka vrstiev a podobne. Zvyškový materiál obsahujúci ťažké kovy, všetky redukčné činidlá a odsírovacie činidlá v nístejách sa musí otočiť dokola v nísteji najmenej raz za 1 - 3 minúty, čo má za následok, že sa aglomerácii z veľkej časti zabráni.
Je možné selektívne injektovať do nísteja plyny obsahujúce kyslík, v ktorom je treba kryť tepelné nároky spaľovaním nadbytočných procesných plynov.
Je výhodné použiť plyny obsahujúce kyslík, ktoré majú teplotu najmenej 250 °C.
Navyše je možné injektovať do spodnej nísteje tretej zóny viacnásobnej nístejovej pece plynný redukčný plyn Potom má pecná atmosféra vyšší redukčný potenciál a docieli sa lepšia redukcia oxidov.
·· ···· • ·
9 · · · • · · · ·
9 · · 9 · • · · · · ··· ·· ··
9 9 • · • · 9 • · ·
Podľa ďalšieho výhodného uskutočnenia sa horákmi zahriava jedna alebo viac nístejí v peci, ktoré sú pod nístejou do ktorého sa vsadzujú redukčné činidlá.
Aby nedošlo ku zníženiu koncentrácie redukčných plynov v najnižšej časti pece plynnými spalinami z topného systému, je možné v tomto prípade dodávať energiu nepriamo, to znamená sálavým ohrevom.
Podľa iného výhodného uskutočnenia sú plyny z viacnásobnej nístejovej pece odťahované z jednej alebo viacerých nístejí v každej zóne. Tieto horúce plyny je možné následne viesť buď do pračky CO2 na zníženie množstva plynu a zvýšenie redukčného potenciálu plynu, alebo do prídavného reaktora obsahujúceho uhlík, aby oxid uhličitý v horúcich plynoch reagoval s uhlíkom za vzniku oxidu uhoľnatého podľa Boudouardovej rovnice a redukčný potenciál plynu sa takto zvýšil. Plyny obohatené oxidom uhoľnatým sa následne vracajú do viacnásobnej nístejovej pece.
v
Časť plynu, ktorý stúpa pecou, sa tiež môže odťahovať z pece obchvatovou spojkou v stene pece pod nístejami, v ktorých sa odparujú ťažké kovy a reinjektovať späť do pece otvorom umiesteným nad týmito nístejami. V dôsledku toho je množstvo plynu prítomného v nístejách, v ktorých sa oxidy ťažkých kovov redukujú na ťažké kovy a odparujú, malé. Potom sa ťažké kovy môžu odťahovať z týchto nístejí výstupom v postrannej stene pece v relatívne malom množstve plynu. Odvedená plynná zmes sa spáli, ochladí v chladiacom zariadení a následne čistí filtrom pred vypúšťaním do atmosféry.
V dôsledku malých množstiev odpadového plynu sú prietokové rýchlosti plynu v zodpovedajúcich nístejách nízke a preto sa s odpadovým plynom vypúšťajú len malé množstvá prachu. Preto je v odpadovom plyne extrémne vysoká koncentrácia ťažkých kovov
V záujme ďalšieho zvýšenia produktivity sa viacnásobná nístejová pec môže prevádzkovať v podmienkach špecifického pretlaku. Na rozdiel od rotačnej pece, ktorá je utesnená vodnými uzávermi s priemerom asi 50 m, je možné utesnenie ľahko dosiahnuť u viacnásobnej nístejovej pece, ktorá má len malé tesne·· • · • · • · · • · ·· ·· ···· nia na hnacom hriadeli. V tomto prípade sa však otvory na sádzanie a odpich materiálov musia vybaviť tlakovými uzávermi.
Podľa ďalšieho aspektu vynálezu sa navrhuje použitie viacnásobnej nístejovej pece na tepelné spracovanie zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy podľa opísaného spôsobu.
Ďalšie výhodné uskutočnenia sú uvedené v závislých nárokoch.
Jedno uskutočnenie vynálezu sa opisuje nižšie s pomocou pripojeného obrázka
Prehľad obrázkov na výkresoch
Obrázok 1 ukazuje prierez viacnásobnou nístejovou pecou na tepelné spracovanie zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy.
Príklady uskutočnenia vynálezu
Obrázok 1 ukazuje prierez viacnásobnou nístejovou pecou 10. ktorá pozostáva z troch zón 12. 14 a 16. umiestených nad sebou, z ktorých každá má niekoľko nístejí 18. Tieto samonosné nísteje 18 rovnako ako plášť 20. klenba 22 a dno 24 pece sú vyrobené zo žiaruvzdorného materiálu.
Odťahovými obchvatovými spojkami 26. 28 a 30. ktorými je možné odtiahnuť plyny z pece 10. je vybavená každá zóna 12. 14 a 16. Odpadové plyny z troch zón 12. 14 a 16 majú rôzne zloženia, takže je logické, že sa odpadové plyny z rôznych zón 12. 14 a 16 spracovávajú oddelene.
V klenbe 22 je umiestený sádzací otvor 32. ktorým sa môžu sádzať zvyškové materiály obsahujúce ťažké kovy do hornej nísteje prvej zóny.
V strede pece je umiestený hriadeľ 34, na ktorom sú inštalované hrable siahajúce od stredu nísteje až k jej obvodu • ·· ·· · · • · · • · · · • · · ··· ··
Hrable sú konštruované tak, aby krúživým pohybom posunovali materiál v jednej nísteji od stredu k obvodu a v nísteji umiestenej najbližšie pod ňou od obvodu ku stredu, s cieľom dopravovať takto materiál vzostupne odhora dolu pecou. Hriadeľ 34 a hrable sú chladené vzduchom a na hrabliach sú otvory, ktorými môže vzduch prúdiť do vnútra pece a tu slúžiť na dospaľovanie
Zvyškový materiál sa sadza do prvej nísteje v prvej zóne 12. zatiaľ čo redukčné činidlá a odsírovacie činidla sa sádzajú do druhej zóny 14. kde sa privedú do styku so zvyškovými materiálmi obsahujúcimi ťažké kovy.
Počas zostupu prvou zónou 12 sa zvyškové materiály obsahujúce ťažké kovy zahrejú na asi 200 °C a vysušia.
Plášť 20 viacnásobnej nístejovej pece 10 je vybavený najmenej jedným sádzacím otvorom 36 na sádzanie redukčných činidiel a odsírovacích činidiel, normálne v hornej tretine druhej zóny 14. Tieto redukčné činidlá môžu byť v plynnej rovnako ako v kvapalnej alebo pevnej forme. Redukčné činidlá sú oxid uhoľnatý, vodík, zemný plyn, ropa a ropné deriváty alebo pevné nosiče uhlíka ako hnedouhoľný koks, ropný koks, vysokopecný prach, uhlie a podobne. Odsírovacie činidla obsahujú napríklad vápno (CaO), vápenec (CaCCb) a/alebo magnezit (MgO).
Redukčné a odsírovacie činidla vsadené do druhej zóny 14 sú tu hrablami miešané so zahriatymi zvyškovými materiálmi obsahujúcimi ťažké kovy a zahrievané na asi 800 °C.
V tretej zóne 16 sa zmes zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy, redukčné činidlá a odsírovacie činidlá zahreje na asi 1000 °C Oxidy vo zvyškových materiáloch sa postupne redukujú na kov účinkom vysokých teplôt a prítomnosti oxidu uhoľnatého pri ich vzostupe viacnásobnou nístejovou pecou 10
Redukcia zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy sa môže presne kontrolovať, čo umožňuje vykonávať tento spôsob za optimálnych podmienok regulovaným vsadzovaním pevných, kvapalných a plynných redukčných činidiel a ·· ···· ·· • · · · · · • · · · · • · · · · · • · · · · ·· · ·· · ·· ···· • · ·· · · · • · · · • · · · · • · · · ··· ·· ·· • · · · · • · · · • · · · · • · · · plynov obsahujúcich kyslík v rôznych bodoch viacnásobnej nístejovej pece 10 a s možnosťou odťahovania plynov v kritických bodoch.
V postrannej stene sú zaistené dýzy 38 na injektovanie horúcich plynov (3 50 °C až 500 °C) obsahujúcich kyslík, ktorými sa do viacnásobnej nístejovej pece 10 vháňa vzduch alebo iný plyn obsahujúci kyslík. V dôsledku vysokých teplôt a prítomnosti kyslíka časť uhlíka zhorí na oxid uhličitý, ktorý reaguje s uhlíkom prítomným v nadbytku na oxid uhoľnatý Oxid uhoľnatý potom redukuje oxidy.
Pretože táto reakcia je prevážne endotermná, vyplýva nutnosť inštalovať horáky 40. ktoré zaisťujú rovnomerne vysokú teplotu v nístejách pece. Tu sa môžu použiť horáky plynové alebo na práškové uhlie.
Tieto horáky 40 môžu spaľovať plyn alebo práškové uhlie so vzduchom na predhrievanie a/alebo prídavné zahrievanie. Prídavný redukčný plyn môže vzniknúť na základe kvantitatívneho pomeru medzi palivom a kyslíkom, alebo sa pri nadbytku vzduchu dosiahne dospaľovanie procesných plynov. Pri spaľovaní práškového uhlia sa v horáku môže vytvárať nadbytok oxidu uhoľnatého. Použitie vonkajších spaľovacích komôr zabráni tomu, aby sa popol zo spáleného uhlia miešal so železom Teplota v spaľovacej komore sa zvolí tak, že sa vyrobená struska môže vypúšťať v kvapalnej forme a ukladať na skládku v sklovitej forme. Tvorbou oxidu uhoľnatého sa zníži spotreba nosiča uhlíka v peci 10 a preto aj obsahu popolovín v konečnom produkte.
V poslednej nísteji alebo v dvoch posledných nístejách existuje možnosť injektovať plynné redukčné činidlo, napríklad oxid uhoľnatý alebo vodík, špeciálnymi dýzami. V tejto atmosfére so zvýšeným redukčným potenciálom sa môže dokončiť redukcia oxidov kovov
Claims (15)
- PATENTOVÉ NÁROKY1. Spôsob tepelnej úpravy zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy vo viacnásobnej nístejovej peci rozdelenej do troch zón, z ktorých každá zóna obsahuje niekoľko nístejí umiestených nad sebou, vyznačujúci sa tým, že uvedený spôsob zahrnuje nasledujúce stupne- kontinuálne vsadzovanie zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy do hornej nísteje v prvej zóne viacnásobnej nístejovej pece, pričom sa zvyškové materiály postupne presúvajú do druhej zóny a súčasne sušia;- kontinuálne vsadzovanie redukčných činidiel a odsírovacích činidiel do hornej nísteje v druhej zóne, pričom sa redukčné činidla a odsírovacie činidlá zmiešajú s vysušenými zvyškovými materiálmi, načo sa zmes zahrieva na asi 800 °C, kalcinuje a postupne presúva do tretej zóny;- zahrievanie zmesi v tretej zóne na asi 1000 °C, pričom sa kovy redukujú a odpadové plyny vzniknuté v tejto tretej zóne sú odťahované a oddelene spracované;- odpich zmesi z viacnásobnej nístejovej pece.
- 2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že odsírovacie činidlá zahrnujú vápno, vápenec a/alebo magnezit
- 3. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa redukčné činidlo do viacnásobnej nístejovej pece vsadzuje v kvapalnej, pevnej a/alebo plynnej forme.·· ···· • · · • · · • · · · • · · ·· · ·· • · · • · • · • ·
- 4. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa do viacnásobnej nístejovej pece vsadzuje nadbytok redukčného činidla.1
- 5. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa zvyškové materiály obsahujúce ťažké kovy zmiešajú s aspoň časťou potrebných redukčných činidiel ešte pred vsadením do viacnásobnej nístejovej pece.
- 6. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa odpadové plyny z tretej zóny spracujú prídavným horákom, v nich obsiahnuté prchavé kovy sa konvertujú na oxidy kovov a oddelia od odpadových plynov filtračným zariadením.
- 7. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa železo po odpichu z viacnásobnej nístejovej pece oddelí od zmesi.
- 8 Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, hže sa nespotrebované redukčné činidlá po odpichu z viacnásobnej nístejo• vej pece oddelia od zmesi.
- 9. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa jedna alebo viac nístejí pece zahrieva priamo alebo nepriamo.
- 10. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa plyny obsahujúce kyslík injektujú selektívne do rôznych nístejí.·· ·· • · ··· ·· ···· • · • · • · · • · «·
- 11. Spôsob podľa nároku 10, vyznačujúci sa tým, že plyny obsahujúce kyslík majú teplotu najmenej 250 °C
- 12. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa plynné redukčné činidlá injektujú do spodných nístejí v tretej zóne viacnásobnej nístejovej pece.
- 13 Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa plyny odťahujú z viacnásobnej nístejovej pece z jednej nísteje v každej zóne.
- 14. Spôsob podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa spôsob vykonáva za pretlaku.
- 15. Použitie viacnásobnej nístejovej pece na tepelné spracovanie zvyškových materiálov obsahujúcich ťažké kovy spôsobom podľa niektorého z predchádzajúcich nárokov.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU90315A LU90315B1 (de) | 1998-11-05 | 1998-11-05 | Verfahren zur thermischen Behandlung schwermetallhaltiger Reststoffe |
| PCT/EP1999/008439 WO2000028094A1 (de) | 1998-11-05 | 1999-11-04 | Verfahren zur thermischen behandlung schwermetallhaltiger reststoffe |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SK5962001A3 true SK5962001A3 (en) | 2001-12-03 |
Family
ID=19731781
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SK596-2001A SK5962001A3 (en) | 1998-11-05 | 1999-11-04 | Method for the heat treatment of residues containing heavy metals |
Country Status (16)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6383252B1 (sk) |
| EP (1) | EP1137818A1 (sk) |
| JP (1) | JP2002529597A (sk) |
| KR (1) | KR20010080042A (sk) |
| CN (1) | CN1323359A (sk) |
| AU (1) | AU750943B2 (sk) |
| BR (1) | BR9915309A (sk) |
| CA (1) | CA2345412A1 (sk) |
| CZ (1) | CZ20011548A3 (sk) |
| LU (1) | LU90315B1 (sk) |
| PL (1) | PL348230A1 (sk) |
| SK (1) | SK5962001A3 (sk) |
| TR (1) | TR200101253T2 (sk) |
| TW (1) | TW424004B (sk) |
| WO (1) | WO2000028094A1 (sk) |
| ZA (1) | ZA200102662B (sk) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| LU90314B1 (de) * | 1998-11-05 | 2000-05-08 | Wurth Paul Sa | Verfahren zum Herstellen von direkt reduziertem entschwefeltem Eisen |
| LU90493B1 (de) * | 1999-12-23 | 2001-06-25 | Wurth Paul Sa | Verfahren zur Verwertung von Kunststoffabfaellen bei der thermischen Behandlung metallhaltiger Reststoffe |
| US20060213330A1 (en) * | 2005-03-22 | 2006-09-28 | Hsieh Chen H | Method for recycling metallic sludge |
| AP2010005222A0 (en) | 2007-09-14 | 2010-04-30 | Barrick Gold Corp | Process for recovering platinum group metals usingreductants |
| US8518146B2 (en) | 2009-06-29 | 2013-08-27 | Gb Group Holdings Limited | Metal reduction processes, metallurgical processes and products and apparatus |
| AT512739B1 (de) * | 2012-04-13 | 2014-04-15 | Andritz Energy & Environment Gmbh | Verfahren zur Inertisierung von Schwermetallen wie z.B. sechswertiges Chrom, Chloriden und anderen Salzbildnern sowie löslichen Feststoffen und metallischen Kontaminationen |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2089782A (en) * | 1934-12-14 | 1937-08-10 | Industrimetoder Ab | Process of producing sponge iron |
| US2792298A (en) * | 1954-04-09 | 1957-05-14 | Freeman Horace | Iron oxide reduction |
| DE1225673B (de) * | 1959-07-23 | 1966-09-29 | Kloeckner Humboldt Deutz Ag | Verfahren zur trockenen Reduktion von Eisenerz |
| US3617256A (en) * | 1968-02-28 | 1971-11-02 | Fmc Corp | Process for simultaneously producing powdered iron and active carbon |
| US3756804A (en) * | 1972-02-16 | 1973-09-04 | Deltech Inc | Process for reclamation of flue dust |
| US3850613A (en) * | 1973-05-14 | 1974-11-26 | Ferro Carb Agglomeration | Treatment of steel mill waste dusts containing zinc |
| AT366718B (de) * | 1980-08-08 | 1982-05-10 | Voest Alpine Ag | Verfahren zur entzinkung von oxydischen eisentr[gern sowie vorrichtung zur durchfuehrung dieses verfahrens |
| GB2140141B (en) * | 1983-05-20 | 1986-10-01 | British Petroleum Co Plc | Process and vacuum sublimation furnace for treatment of ores |
| DE3564966D1 (en) * | 1984-01-26 | 1988-10-20 | Sumitomo Heavy Industries | A method for recovering zinc from substances containing a zinc compound |
-
1998
- 1998-11-05 LU LU90315A patent/LU90315B1/de active
-
1999
- 1999-03-02 TW TW88103150A patent/TW424004B/zh not_active IP Right Cessation
- 1999-11-04 WO PCT/EP1999/008439 patent/WO2000028094A1/de not_active Ceased
- 1999-11-04 CN CN99812281A patent/CN1323359A/zh active Pending
- 1999-11-04 SK SK596-2001A patent/SK5962001A3/sk unknown
- 1999-11-04 EP EP99957993A patent/EP1137818A1/de not_active Withdrawn
- 1999-11-04 CA CA 2345412 patent/CA2345412A1/en not_active Abandoned
- 1999-11-04 AU AU15512/00A patent/AU750943B2/en not_active Ceased
- 1999-11-04 US US09/807,998 patent/US6383252B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1999-11-04 TR TR200101253T patent/TR200101253T2/xx unknown
- 1999-11-04 CZ CZ20011548A patent/CZ20011548A3/cs unknown
- 1999-11-04 BR BR9915309A patent/BR9915309A/pt active Search and Examination
- 1999-11-04 KR KR1020017004421A patent/KR20010080042A/ko not_active Withdrawn
- 1999-11-04 JP JP2000581260A patent/JP2002529597A/ja active Pending
- 1999-11-04 PL PL34823099A patent/PL348230A1/xx unknown
-
2001
- 2001-03-30 ZA ZA200102662A patent/ZA200102662B/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN1323359A (zh) | 2001-11-21 |
| TR200101253T2 (tr) | 2001-09-21 |
| TW424004B (en) | 2001-03-01 |
| BR9915309A (pt) | 2001-08-07 |
| ZA200102662B (en) | 2002-07-01 |
| AU750943B2 (en) | 2002-08-01 |
| JP2002529597A (ja) | 2002-09-10 |
| KR20010080042A (ko) | 2001-08-22 |
| EP1137818A1 (de) | 2001-10-04 |
| LU90315B1 (de) | 2000-05-08 |
| CA2345412A1 (en) | 2000-05-18 |
| WO2000028094A1 (de) | 2000-05-18 |
| CZ20011548A3 (cs) | 2001-10-17 |
| PL348230A1 (en) | 2002-05-06 |
| AU1551200A (en) | 2000-05-29 |
| US6383252B1 (en) | 2002-05-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101203619B (zh) | 用于节能、挥发性金属去除和炉渣控制的氧化铁回收炉的操作方法 | |
| US5843204A (en) | Method for recycling iron and steel industry waste | |
| AU747819B2 (en) | Method for heat-treating recyclings containing oil and iron oxide | |
| RU2218417C2 (ru) | Способ термической обработки содержащих тяжелые металлы и оксиды железа отходов | |
| RU2346057C2 (ru) | Усовершенствованный способ плавки для получения железа | |
| US6395057B1 (en) | Method for producing directly reduced iron in a layered furnace | |
| SK5962001A3 (en) | Method for the heat treatment of residues containing heavy metals | |
| RU2197530C1 (ru) | Способ прямого получения десульфурированного железа | |
| SK3942001A3 (en) | Method for producing directly reduced metal in a multi-tiered furnace | |
| RU2205229C2 (ru) | Способ прямого получения железа в многоподовой печи | |
| MXPA01001545A (en) | Method for the thermal processing of residues containing heavy metals and iron oxide | |
| JP2001227715A (ja) | ガス化溶融炉 | |
| MXPA01000804A (es) | Aparato y proceso de fundicion directa | |
| CZ20002009A3 (cs) | Způsob výroby přímo redukovaného železa v patrové peci |