从生活垃圾焚烧炉渣中回收金属及可燃物的方法

摘要

本发明涉及一种从生活垃圾焚烧炉渣中回收金属及可燃物的方法，属于固体废物无害化及资源化技术领域。本发明利用多级梯度磁选实现炉渣中磁性金属的分离，采用两级涡电流分选回收炉渣中的有色金属，依据炉渣中金属的粒径分布和化学形态特征，多步破碎筛分使得分选炉渣颗粒均匀，有效提高磁选和涡电流分选的回收率，最后根据物料的密度差异使用风选回收炉渣中可燃物。最终，本工艺流程铁的磁选回收率为60％-80％，有色金属铝和铜的回收率分别为60％-70％和40％-50％，能有效实现炉渣中金属与炉渣颗粒的分离。分选出的金属产品可直接或者精炼后进行出售，可燃物可作为垃圾焚烧炉燃料，剩余炉渣则进行建材利用。

说明书

技术领域

本发明涉及固体废物无害化及资源化技术领域，尤其是涉及一种从生活垃圾 焚烧炉渣中回收铁、铝、铜等金属及可燃物的方法。

背景技术

生活垃圾焚烧炉渣是生活垃圾焚烧的副产物，占焚烧垃圾质量的15％-25％。 仅2013年，我国生活垃圾焚烧炉渣产量已超过900万吨，为其处理处置和管理带 来巨大压力。炉渣是由熔渣、碎玻璃、陶瓷和砖石碎屑、磁性和有色金属、未燃烬 有机物等物质组成的混合物。目前，炉渣主要的处置利用方式是直接填埋或低值化 建材利用，包括道路集料、水泥/混凝土替代集料、填埋场覆盖材料等。然而，考 虑到金属在炉渣中具有相当的含量(约占炉渣总质量的10％-15％)和炉渣的产量， 若不加以回收，不仅造成了炉渣中金属资源的损失和浪费；还限制了炉渣产品在建 筑或道路工程中的高值利用，如：铁、铝等金属会因自发氧化还原反应产生氢气和 破坏水化产物结构，导致建材制品或道路隆起与膨胀破损等问题。另外，炉渣含质 量比约5％的可燃物，同样对建材和道路结构的稳定性有害。因此，提高金属和可 燃物分离率是生活垃圾焚烧炉渣资源化利用需要解决的关键技术问题。

目前炉渣金属回收的主要方法是针对磁性金属的磁选和针对导电性有色金属 (铜、铝)的涡电流分选以及重力(密度)分选技术。比如，申请号为201410040691.8 的中国发明专利提出了一种利用磁选和重力分选回收炉渣中金属的方法，采用磁选 回收铁金属，破碎机、跳汰机和水力摇床联用回收有色金属。申请号为 201410815012.X的中国发明专利采用一级磁选回收铁金属，筛分和涡电流分选配 合回收较大颗粒炉渣(大于5mm)中的有色金属，小于5mm炉渣中的有色(非磁 性)金属采用跳汰机和水力摇床联用方法回收；该专利同时设置了分选20mm以 上颗粒中轻质(可燃)物的工序。这些方法的共性问题是，1)均引用了天然矿物 分选的方法，直接通过重力分选方法回收部分金属；由于炉渣组分复杂且不均匀， 分布特征与矿石迥然不同，重力分选回收金属的杂物含量高，不能满足再冶炼的要 求。2)没有进行多级磁选，与杂物黏附的磁性(铁)金属可能混入有色(非磁性) 金属中，使这些回收物料不能通过再冶炼过程提纯。3)破碎与筛分配合不合理， 影响金属与杂物的剥离效果。4)没有或仅对部分炉渣进行风选处理，可燃物分离 不彻底，影响炉渣后续的建材利用。

对不同种类金属在炉渣中的粒径分布及形态特征的研究发现，金属在炉渣中的 分布特征不尽相同。比如铝含量最高的粒径依次为大于20mm粒径炉渣、10-20mm 粒径炉渣及3-5mm粒径炉渣；铁在不同粒径炉渣颗粒中含量分布平均，但存在形 式包括单质铁、氧化铁和四氧化三铁等多种形态；铜大多分布在3mm以下粒径颗 粒中，且主要以氧化态和有机结合态形式存在，而回收价值较高的单质铜在大于 10mm粒径炉渣中含量较高。综上，为了实现中金属资源的高效回收，应依据金属 的分布特点，选择合适的炉渣粒径范围，有效提高炉渣中的金属回收效率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种从生活垃圾 焚烧炉渣中回收金属及可燃物的方法，本发明依据金属的分布特点，利用多级梯度 磁选实现炉渣中磁性金属的分离，采用两级涡电流分选回收炉渣中的有色金属，依 据炉渣中金属的粒径分布和化学形态特征，多步破碎筛分使得分选炉渣颗粒均匀， 有效提高磁选和涡电流分选的回收率，最后根据物料的密度差异使用风选回收炉渣 中可燃物。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种从生活垃圾焚烧炉渣中回收金属及可燃物的方法，包括以下步骤：

1)生活垃圾焚烧炉渣经振动给料机充分分散后，进入第一级磁选分选块状强 磁性金属；

2)经第一级磁选后炉渣进入第一级振动筛，分流为筛上物和筛下物两部分， 筛上物人工分拣出塑料、有色金属、玻璃，其余的块状炉渣与筛下物一起进入颚式 破碎机处理；

3)颚式破碎机处理后炉渣，进入第二级振动筛分流，筛上物再经锤式破碎机 处理后与筛下物一起，进入第二级磁选和第三级磁选，分选小块及颗粒状部分氧化 的强磁及弱磁性金属；

4)第三级磁选后炉渣，进入第三级振动筛分流，上层筛上物和下层筛上物分 别进入两台涡电流分选机，分离回收导电有色金属；

5)分离有色金属后的两种筛上物和第三级振动筛的下层筛下物，分别进入3 台垂直风选机进行风选，上部收集的轻质物料作为可燃物送至焚烧炉燃烧利用，下 部排出的重质物料作为建材原料利用。

步骤1)所述的第一级磁选使用悬吊式磁选机，磁选强度为0.05T-0.2T之间， 分选出炉渣中强磁性金属。

步骤3)所述的第二级磁选使用悬吊式磁选机，磁选强度为0.4T-0.6T之间， 分选出炉渣中局部氧化的强磁性金属。

步骤3)所述的第三级磁选使用磁滚筒磁选机，磁选强度为1.0T-1.5T之间， 分选出炉渣中的弱磁性金属。

步骤4)中，上层筛上物进入的涡电流分选机，分选筒转速控制在60-100r/min， 磁鼓转速控制在1500-2000r/min，用以回收粒径为10-20mm的上层筛上物中的有 色金属。

步骤4)中，下层筛上物进入的涡电流分选机，分选筒转速控制在60-100r/min， 磁鼓转速控制在2000-2500r/min，用以回收粒径为3-10mm的下层筛上物中的有色 金属。

步骤2)所述的第一级振动筛孔径为100mm。

步骤3)所述的第二级振动筛孔径为20mm。

步骤4)所述的第三级振动筛为双层筛面，上层孔径为10mm、下层孔径为3mm。

步骤5)所述的垂直风选机工作气流速度为4.5-5.5m/s，用以回收0-20mm粒 径炉渣颗粒中的可燃物。

本发明相较现有工艺的优势在于：

首先，依据炉渣中金属的分布特征，针对性选择了适合处理技术的炉渣粒径范 围；其次，相比密度分选，涡电流回收有色金属的选择性强，分选效率和产品品位 高，技术调节性好；最后，采用多级梯度磁选的方式提高了磁性金属的回收率，减 少了炉渣中磁性金属对后续涡电流分选的干扰，进一步提升了涡电流分选的回收效 率。

本发明的有益效果在于：

1.采用颚式破碎机与锤式破碎机减小炉渣颗粒粒度，实现金属从炉渣颗粒中的 剥离，有效提高金属的分选效率；

2.利用磁滚筒和悬吊式磁选机分选出不同粒径炉渣中的块状金属和细颗粒铁 粉，有效回收炉渣中的铁金属；

3.利用不同金属的导电性不同，经过涡电流磁辊表面高频交变的强磁场会感应 出涡电流，从而产生与原磁场相反的磁场，因而有色金属会因磁场的排斥力作用从 炉渣中分选出来，通过炉渣的多级破碎筛分使入选炉渣粒径更加均匀，可有效提高 有色金属的涡电流分选回收率；

4.该分选流程按生活垃圾焚烧炉渣粒径逐级处理，最大化提高炉渣中金属的回 收率，处理后的炉渣可充当建筑工程材料继续使用，实现了炉渣的资源化利用；

5.依据物料的密度差异，风选出全粒径炉渣中的有机轻飘物作为可燃物进行能 源回收，剩余炉渣可进行建材利用。

本发明采用多级磁选-涡电流分选的方法，实现生活垃圾焚烧炉渣中磁性及有 色金属的回收，经过精炼实现金属的资源再生，是炉渣高值化利用的途径之一。同 时，通过金属回收减少了炉渣中残留金属对炉渣建材利用的不利影响，提升了炉渣 建材的质量。

附图说明

图1为从生活垃圾焚烧炉渣中回收金属及可燃物的工艺流程图。

图中，1为振动进料机，2为第一级磁选机，3为第一级振动筛，4为颚式破 碎机，5为第二级振动筛，6为锤式破碎机，7为第二级磁选机，8为第三级磁选机， 9为第三级振动筛，10为第一涡电流分选机，11为第二涡电流分选机，12为第一 垂直风选机，13为第二垂直风选机，14为第三垂直风选机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

一种从生活垃圾焚烧炉渣中回收金属及可燃物的方法，流程如图1所示，包括 以下步骤：

(1)将生活垃圾在焚烧发电厂焚烧后得到的生活垃圾焚烧炉渣，通过铲车将 焚烧炉渣由堆放区运至振动进料机1；

(2)炉渣经振动进料机1充分分散后落入皮带输送机，输送经过第一级磁选 机2(悬吊式磁选机)，磁选强度控制在0.05T-0.2T之间，分选出炉渣中大块强磁 性金属，剩余炉渣进入下步；

(3)经第一级磁选后炉渣由皮带提升输送至第一级振动筛3进行筛选，第一 级振动筛3筛孔孔径为100mm。大于该粒径尺寸的大件塑料、渣块、金属等截留 在筛上，通过人工分选收集，可挑选出可燃物，铜、铝、不锈钢等金属，其余渣块 与筛下炉渣一并进入颚式破碎机4处理，出料尺寸控制为20mm；

(4)经颚式破碎机4破碎后的炉渣由皮带输送第二级振动筛5进行筛选，第 二级振动筛5的筛孔孔径为20mm。粒径大于20mm的筛上物由锤式破碎机6进行 循环破碎，出料尺寸控制为15mm，直至粒径小于20mm；

(5)小于20mm粒径炉渣通过第二级磁选机7(悬吊式磁选机)进行磁选， 第二级磁选机7的磁场强度范围为0.4-0.6T，用于分选出炉渣中局部氧化的强磁性 金属，剩余炉渣进入后续步骤；

(6)经过第二级磁选机7磁选得到的炉渣通过第三级磁选机8(磁滚筒磁选 机)进行磁选，磁场强度范围为1.0-1.5T，选出炉渣中弱磁性金属；

(7)将第三级磁选后的炉渣由皮带输送至第三级振动筛9，该第三级振动筛9 为双层筛面，上层筛面孔径为10mm，下层筛面孔径为3mm，炉渣可筛分为0-3mm， 3-10mm，10-20mm三种粒径级别；

(8)上层筛面筛上炉渣(粒径为10-20mm)进入第一涡电流分选机10，分选 筒转速控制在60-100r/min，磁鼓转速控制在1500-2000r/min；下层筛面筛上炉渣 (粒径为3-10mm)进入第二涡电流分选机11，分选筒转速控制在60-100r/min， 磁鼓转速控制在2000-2500r/min，回收炉渣中的有色金属，分选出的有色金属产品， 可以精炼后或直接出售；

(9)第一涡电流分选机10筛下炉渣进入第一垂直风选机12进行风选，第二 涡电流分选机11筛下炉渣进入第二垂直风选机13进行风选，第三级振动筛9下层 筛面筛下炉渣进入第三垂直风选机14进行风选，三台垂直风选机工作气流速度为 4.5-5.5m/s，用以回收0-20mm粒径炉渣颗粒中的可燃物，工作风速上部收集的有 机轻质物料，可运往垃圾焚烧炉中燃烧利用，下部排出的重质物料作为建材原料进 行利用。

经过此工艺流程，铁的磁选回收率可达到60％-80％，铁产品品位为30％-50％， 有色金属铝和铜的涡电流分选回收率分别为60％-70％和40％-50％，回收得到铝和 铜产品的品位分别为75％-85％和50％-60％。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发 明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此 说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限 于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改 进和修改都应该在本发明的保护范围之内。