一种利用水泥窑协同处置煤焦渣、废活性炭、钢渣、铁尾矿的方法

摘要

本发明公开了一种利用水泥窑协同处置煤焦渣、废活性炭、钢渣、铁尾矿的方法，包括混合、粉磨、过筛、焚烧、烟气入窑、生铁制备、排放尾气和磁选的制备步骤。本发明利用水泥窑协同处置煤焦渣、废活性炭、钢渣、铁尾矿，利用水泥窑焚烧具有热值的煤焦渣、废活性炭，同时生产生铁，不仅解决困扰城市的废弃物堆积难题，而且可以以废治废，减少污染物排放总量。

说明书

技术领域

本发明涉及环保再生技术领域，具体为一种针对水泥窑协同处置煤焦渣、废活性炭、钢渣、铁尾矿的方法。

背景技术

煤炭作为我国的基础能源和重要原料，在国民经济和社会发展中具有重要的战略地位，必将长期是我国的主要能源。煤气化技术是未来洁净煤技术的基础和核心，是发展煤化学产品氨、甲醇、二甲醚等、煤基液体燃料、整体煤气化联合循环发电、多联产系统、制氢、燃料电池等工业的基础，是这些行业的共性技术、关键技术和龙头技术。煤炭气化后会产生煤焦渣，2017年被列入危废名录，需要安全处置。

废活性炭是指已使用过的活性炭，是黑色粉末状或颗粒状的无定形碳。活性炭主成分除了碳以外还有氧、氢等元素。我国味精、葡萄糖、电厂、水厂、生活用水、工业用水、石油化工、食品饮料、制糖制酒、医药、养鱼等行业。这些行业每年需要活性炭量达几亿吨以上，但活性炭只能一次性，使用后便把它排弃掉，长年累月，这些废炭便成为环境公害，因此，对废活性炭的处理已成为我国当前急待解决的课题。废活性炭的热值在3000kcal/kg左右，可以作为水泥窑的替代燃料使用，但由于其中含有一定的有机物，因此，需要经过一定的预处理后才能使用。

钢渣主要由钙、铁、硅、镁和少量铝、锰、磷等的氧化物组成。主要的矿物相为硅酸三钙、硅酸二钙、钙镁橄榄石、钙镁蔷薇辉石、铁铝酸钙以及硅、镁、铁、锰、磷的氧化物形成的固熔体，还含有少量游离氧化钙以及金属铁、氟磷灰石等。钢渣中各种成分的含量因炼钢炉型、钢种以及每炉钢冶炼阶段的不同，有较大的差异。由于钢渣的成分波动较大、极不稳定，因此迟迟未能实际应用。例如，用钢渣做混凝土的骨料，一段时间后混凝土会起鼓、爆裂。

尾矿是指矿山企业在选矿完成后排放的废渣矿渣，多以泥浆形式外排，日积月累形成尾矿库。尾矿库占地面积大，而且极具安全隐患，另外在尾矿库中富含的选矿药剂尾矿的水渗透到地下，对环境、地下水也会造成极大的污染。因此选矿尾矿处理是摆在矿山生产者面前的一大问题。据统计，2000年以前，我国矿山产出的尾矿总量为50.26亿吨，其中，铁矿尾矿量为26.14亿吨，主要有色金属的尾矿量为21.09亿吨，黄金尾矿量为2.72亿吨，其他0.31亿吨。

发明内容

本发明的目的是提供一种利用水泥窑协同处置煤焦渣、废活性炭、钢渣、铁尾矿的技术，而且可以以废治废，减少污染物排放总量。

一种利用水泥窑协同处置煤焦渣、废活性炭、钢渣、铁尾矿的方法，包括以下步骤：

A、混合：将废活性炭与煤焦渣按质量比2～5：15～20混合，得到混合物1；将铁尾矿与钢渣按质量比1～5：2～3混合，得到混合物2；

B、粉磨：将混合物1放入陶瓷球磨机，粉磨30～60min，粉磨过程中每分钟加入1～5kg水泥生料粉；

C、过筛：将粉磨后的混合物1过80目筛，取筛下物留用；

D、焚烧：将筛下物通过喷煤管送入立式焚烧炉中；采用内部砌有耐火材料的耐高温风管将部分水泥窑三次风引入立式焚烧炉中，三次风参数为：引出温度800～1000℃，引出风量20000～50000m³/h，氧含量18％～20％；采用溜管将混合物2自下部引入立式焚烧炉中；

E、烟气入窑：将立式焚烧炉中焚烧后的产生烟气通过高温风机送入水泥窑分解炉中；

F、生铁制备：将立式焚烧炉中焚烧后的底渣从回转炉上方输送到回转炉中；同时向回转炉中通入氮气；将水泥窑篦冷机低温段的低温余热烟气引出，引出的烟气温度为100～300℃，引出的烟气风量为2～5万Nm³/h，引出的烟气进入自回转炉底端进入回转炉中，保持回转炉的转速为10～30r/h，烟气在回转炉内的反应时间为30～60min；

G、排放：生铁制备产生的尾气送入水泥窑篦冷机高温段，产生的生铁和废渣的混合物从回转炉底端排出；

H、磁选：将生铁和废渣的混合物通过磁选机，选出生铁；废渣用于水泥配料。

进一步的，步骤D中立式焚烧炉中三次风入口位于喷煤管下方。

进一步的，步骤D中溜管入口位于三次风入口下方，溜管入口位于立式焚烧炉下部1/8～1/10处。

进一步的，步骤F中将立式焚烧炉焚烧后的底渣通过螺旋输送到回转炉中。

进一步的，步骤F中回转炉长径比为3～5:1，倾斜角度为1～3度，钢制结构，内衬防火材料。

本发明的有益效果：

本发明利用水泥窑协同处置煤焦渣、废活性炭、钢渣、铁尾矿的技术，利用水泥窑焚烧具有热值的煤焦渣、废活性炭，同时生产生铁，不仅解决困扰城市的废弃物堆积难题，而且可以以废治废，减少污染物排放总量。

采用本技术，水泥窑可节约煤炭30％以上，生铁销售效益增加利润10％以上，而且水泥产品后期28天强度增加2MPa以上。

下面结合附图和实施例对发明作一详细描述。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

一种利用水泥窑协同处置煤焦渣、废活性炭、钢渣、铁尾矿的方法，包括以下步骤：

A、混合：将废活性炭与煤焦渣按质量比2～5：15～20混合，得到混合物1；将铁尾矿与钢渣按质量比1～5：2～3混合，得到混合物2；

B、粉磨：将混合物1放入陶瓷球磨机，粉磨30～60min，粉磨过程中每分钟加入1～5kg水泥生料粉；水泥生料粉起到分散作用，防止混合物1在粉磨过程中粘结，粘在球磨机上；

C、过筛：将粉磨后的混合物1过80目筛，取筛下物留用；

D、焚烧：将筛下物通过喷煤管送入立式焚烧炉中；采用内部砌有耐火材料的耐高温风管将部分水泥窑三次风引入立式焚烧炉中，三次风参数为：引出温度800～1000℃，引出风量20000～50000m³/h，氧含量18％～20％；采用溜管将混合物2自下部引入立式焚烧炉中；立式焚烧炉中三次风入口位于喷煤管下方；溜管入口位于三次风入口下方，溜管入口位于立式焚烧炉下部1/8～1/10处；三次风氧含量高，位于喷煤管下方，使得喷入的筛下物充分燃烧，混合物2起到流化床和催化剂的双重作用，防止煤焦渣类热熔型物料粘接、架桥；

E、烟气入窑：将立式焚烧炉中焚烧后的产生烟气通过高温风机送入水泥窑分解炉中；

F、生铁制备：将立式焚烧炉中焚烧后的底渣从回转炉上方输送到回转炉中；同时向回转炉中通入氮气；将水泥窑篦冷机低温段的低温余热烟气引出，引出的烟气温度为100～300℃，引出的烟气风量为2～5万Nm³/h，引出的烟气进入自回转炉底端进入回转炉中，保持回转炉的转速为10～30r/h，烟气在回转炉内的反应时间为30～60min；将立式焚烧炉焚烧后的底渣通过螺旋输送到回转炉中；回转炉长径比为3～5:1，倾斜角度为1～3度，钢制结构，内衬防火材料；

G、排放：生铁制备产生的尾气送入水泥窑篦冷机高温段，产生的生铁和废渣的混合物从回转炉底端排出；

H、磁选：将生铁和废渣的混合物通过磁选机，选出生铁；废渣用于水泥配料。

实施例1：

将活性炭与煤焦渣按照2：20的比例混合，得到混合物1；将铁尾矿与钢渣按照1：2的比例混合，得到混合物2；将混合物1放入陶瓷球磨机，粉磨30分钟，粉磨过程中每分钟加入1千克水泥生料粉；将将粉磨后的物质过80目筛，筛下物进入下一个流程，筛上物继续粉磨；将过筛后的筛下物通过喷煤管送入立式焚烧炉中。采用内部砌有耐火材料的耐高温风管将部分水泥窑部分三次风引出，其工艺参数为：温度为1000℃，风量为30000m³/h，氧含量为20％。三次风管入口紧邻喷煤管，并位于喷煤管下方；另外，采用溜管将混合物2引入立式焚烧炉下部1/8处。将焚烧后的烟气通过高温风机送入水泥窑分解炉；将焚烧后的底渣通过螺旋输送到回转炉中。回转炉长径比为3:1，倾斜角度为2度，钢制结构，内衬防火材料。同时通入氮气。将水泥窑篦冷机低温段的低温余热烟气部分引出，引出的尾气温度为300℃，风量为3万Nm³/h，引出的烟气进入回转炉底端，底渣从回转炉上方通过螺旋输送加入。保持回转炉的转速为30r/h，反应时间为60分钟；生铁制备产生的尾气送入水泥窑篦冷机高温段，产生的生铁和废渣混合物从回转炉低端排出；将生铁和废渣的混合物通过磁选机，选出生铁；废渣送入水泥配料。

采用本技术后，水泥窑节约煤炭35％，生铁销售效益增加利润12％，而且水泥产品后期28天强度增加2.5MPa。

实施例2：

将活性炭与煤焦渣按照5：15的比例混合，得到混合物1；将铁尾矿与钢渣按照3：3的比例混合，得到混合物2；将混合物1放入陶瓷球磨机，粉磨45分钟，粉磨过程中每分钟加入2千克水泥生料粉；将将粉磨后的物质过80目筛，筛下物进入下一个流程，筛上物继续粉磨；将过筛后的筛下物通过喷煤管送入立式焚烧炉中。采用内部砌有耐火材料的耐高温风管将部分水泥窑部分三次风引出，其工艺参数为：温度为900℃，风量为50000m³/h，氧含量为20％。三次风管入口紧邻喷煤管，并位于喷煤管下方；另外，采用溜管将混合物2引入立式焚烧炉下部1/9处。将焚烧后的烟气通过高温风机送入水泥窑分解炉；将焚烧后的底渣通过螺旋输送到回转炉中。回转炉长径比为5:1，倾斜角度为3度，钢制结构，内衬防火材料。同时通入氮气。将水泥窑篦冷机低温段的低温余热烟气部分引出，引出的尾气温度为200℃，风量为5万Nm³/h，引出的烟气进入回转炉底端，底渣从回转炉上方通过螺旋输送加入。保持回转炉的转速为10r/h，反应时间为60分钟；生铁制备产生的尾气送入水泥窑篦冷机高温段，产生的生铁和废渣混合物从回转炉低端排出；将生铁和废渣的混合物通过磁选机，选出生铁；废渣送入水泥配料。

采用本技术后，水泥窑节约煤炭30％，生铁销售效益增加利润10％，而且水泥产品后期28天强度增加3MPa。