專利名稱：一種污泥基綠色還原劑及使用方法
一種污泥基綠色還原劑及使用方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于資源利用和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是在污泥熱態(tài)利用過程。
技術(shù)背景
污泥含有大量的碳及有機(jī)組分，是一種具有較高熱值的固體廢棄物，其熱值達(dá)到 200(T3500Kcal/Kg。因此，污泥能夠被作為還原劑來還原提煉金屬。專利CN20101(^82005. X，CN201010282001. 1報(bào)道了用污泥作還原劑還原焙燒赤鐵礦、軟錳礦的方法，但是這種方法的加熱溫度為50(T80(TC間，這一溫度區(qū)間正是二惡英等有害氣體大量形成的溫度范圍。 可見，采用這種方法不能解決污泥利用的環(huán)境問題。
如果污泥能夠在1000°C以上的高溫區(qū)域進(jìn)行利用，那么，將快速避開30(T80(TC 的二惡英生成溫度區(qū)，顯著減少或避免二惡英形成；同時(shí)分解病菌等有毒物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)污泥的環(huán)保利用。
冶金過程中的高爐煉鐵、熔融還原煉鐵、含鐵熔渣還原回收鐵等既是這樣的高溫還原過程，反應(yīng)溫度高于140(TC。將污泥干化后，與其它原料破碎、混合，然后快速噴入高爐、熔融還原爐或者熔態(tài)還原爐中，則可以使污泥溫度快速升高至1300°C以上的高溫，顯著減少或者避免了二惡英等有害氣體生成；并在反應(yīng)池中作為高溫還原反應(yīng)還原劑，充分利用了其含有固定碳及還原組分的特點(diǎn)。
另一方面，由于污泥中含有大量無機(jī)組分和重金屬離子，所加入的配料中含有大量無機(jī)組分，可以根據(jù)需要選擇配料，使無機(jī)組分在還原反應(yīng)過程中熔入熔渣中，從而可利用這些組分調(diào)整冶金還原過程的堿度，保證還原的高效進(jìn)行；或者根據(jù)還原后熔渣后續(xù)利用的需要，改變優(yōu)化熔渣的組成。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一替代煤粉，實(shí)現(xiàn)節(jié)能。由于干化后的污泥具有接近褐煤的熱值，因此可以在工業(yè)過程中替代煤粉。由于冶金工業(yè)是能源和物料大進(jìn)大出的行業(yè)，即使污泥中含有重金屬、Cl和P離子等有害成分，控制干化污泥替代煤粉的比例，可以使得這些有害成分對主工藝和產(chǎn)品的影響忽略。
本發(fā)明的目的之二 解決污泥熱態(tài)利用的二惡英形成問題。二惡英存在 30(T400°C和800°C左右兩個(gè)最佳形成溫度區(qū)。如果能夠快速避開這一溫度范圍，那么則能夠大大減少二惡英的形成；同時(shí)1400°C以上的高溫環(huán)境也能夠?qū)⒍河⑼耆纸?。因此如果要對污泥進(jìn)行熱態(tài)利用，那么選擇1400°C以上的高溫反應(yīng)過程，是保證整個(gè)工藝環(huán)保的關(guān)鍵；同時(shí)這么高的溫度區(qū)間，也完全能夠?qū)崿F(xiàn)污泥的無毒化。
本發(fā)明的目的之三實(shí)現(xiàn)污泥的梯級資源化利用。冶金過程中的高爐煉鐵、熔融還原煉鐵、含鐵熔渣還原回收鐵等過程都是高溫還原過程，反應(yīng)后形成的高溫熔渣水淬后形成玻璃態(tài)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用與水泥、混凝土等領(lǐng)域。將污泥作為還原劑加入高溫冶煉過程，污泥中具有熱值的碳等成分作為還原劑或者發(fā)熱劑替代煤粉，余下的無機(jī)組分則摻入熔渣，最終經(jīng)水淬后形成玻璃態(tài)水淬渣，而獲得進(jìn)一步利用。由于該渣為玻璃態(tài)，不僅具有很好的活性，而且還能固結(jié)重金屬等有害離子，保證了污泥的完全資源化利用和環(huán)保綠色利用。
一種污泥基綠色還原劑及使用方法，其特征在于主要原料為干化污泥，占 7(Γ100%，來源于市政污水污泥、造紙污泥或河道清淤污泥，熱值為大于等于2000KCal/kg， 含水率小于10% ；輔助原料為石英砂、長石粉、尾礦、粉煤灰、煤矸石、煤泥、油頁巖、粘土礦物、白云石、石灰石、生石灰、熟石灰、水泥、赤泥、冶金塵泥等中的一種或幾種，占(Γ30%。
所述的污泥基綠色還原劑及使用方法的特征還在于用作冶金中高爐煉鐵、熔渣熔態(tài)還原回收鐵、熔融還原冶煉等高于1000°c高溫過程的還原劑，可完全或部分替代煤粉。
本發(fā)明提供了幾種污泥基綠色還原劑的配方和實(shí)施方式。該還原劑具有操作工藝簡單，與現(xiàn)有工藝銜接效果好、不需配備其他附屬設(shè)備，投資成本低，易于實(shí)施推廣。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例一將某污水處理廠的干化污泥作為污泥基綠色還原劑主要原料，占 100% ；污泥灰分占35%，固定碳8%，發(fā)熱量15MJ/Kg，含水率5%。
將污泥基綠色還原劑噴入1500°C熔融還原反應(yīng)器中，當(dāng)堿度為1. 1時(shí)，鐵的回收率可達(dá)到85%。
實(shí)施例二 將某污水處理廠的干化污泥作為污泥基綠色還原劑主要原料，占80%， 固定碳8%，發(fā)熱量15MJ/Kg，含水率5% ；輔助原料為粉煤灰，占20%。
將污泥基綠色還原劑加入1600°C的高溫熔融態(tài)轉(zhuǎn)爐鋼渣并混合均勻；當(dāng)污泥基綠色還原劑加入量為鋼渣質(zhì)量的60%時(shí)，鐵的回收率也達(dá)到90. 97%、還原率達(dá)到94. 30%。
權(quán)利要求
1.一種污泥基綠色還原劑，其特征在于主要原料為干化污泥，占7(Γ100%，來源于市政污水污泥、造紙污泥或河道清淤污泥，熱值為大于等于2000KCal/kg，含水率小于10% ；輔助原料為石英砂、長石粉、尾礦、粉煤灰、煤矸石、煤泥、油頁巖、粘土礦物、白云石、石灰石、生石灰、熟石灰、水泥、赤泥、冶金塵泥等中的一種或幾種，占(Γ30%。
2.如權(quán)利要求1所述的污泥基綠色還原劑，其特征在于用作冶金中高爐煉鐵、熔渣熔態(tài)還原回收鐵、熔融還原冶煉等高于1000°C高溫過程的還原劑，可完全或部分替代煤粉。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種污泥基綠色還原劑及使用方法，屬于資源利用和環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域。其特征在于污泥基綠色還原劑以干化污泥為主要原料配制而成，干化污泥熱值為大于等于2000Kcal/kg，含水率小于10%，配料為硅鋁質(zhì)物料；使用過程為將污泥基還原劑應(yīng)用于高于1000℃的冶金過程，包括高爐冶煉、熔融還原、熔渣熔態(tài)還原回收鐵等高溫過程等。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是污泥基還原劑含有可調(diào)整的硅鋁質(zhì)成分，可以根據(jù)需要調(diào)整還原過程堿度，或者根據(jù)還原熔渣后續(xù)利用的需要改變其成分；污泥用作冶金高溫過程(溫度高于1000℃)的還原劑，不僅能夠完全或部分替代煤粉，變廢為寶，還能夠減少或避免污泥熱態(tài)利用過程中形成二惡英等環(huán)境問題。
文檔編號C21B5/00GK102505059SQ20111037093
公開日2012年6月20日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月21日
發(fā)明者劉曉明, 周貴友, 李宇, 樊涌, 蒼大強(qiáng) 申請人:北京科技大學(xué)