申请日2011.11.21
公开(公告)日2012.06.20
IPC分类号C21B13/00; C21B5/00
摘要
本发明涉及一种污泥基绿色还原剂及使用方法，属于资源利用和环境保护技术领域。其特征在于污泥基绿色还原剂以干化污泥为主要原料配制而成，干化污泥热值为大于等于2000Kcal/kg，含水率小于10%，配料为硅铝质物料;使用过程为将污泥基还原剂应用于高于1000℃的冶金过程，包括高炉冶炼、熔融还原、熔渣熔态还原回收铁等高温过程等。本发明的优点是：污泥基还原剂含有可调整的硅铝质成分，可以根据需要调整还原过程碱度，或者根据还原熔渣后续利用的需要改变其成分;污泥用作冶金高温过程(温度高于1000℃)的还原剂，不仅能够完全或部分替代煤粉，变废为宝，还能够减少或避免污泥热态利用过程中形成二恶英等环境问题。
权利要求书
1.一种污泥基绿色还原剂，其特征在于主要原料为干化污泥，占70~100%，来源于市政污水污泥、造纸污泥或河道清淤污泥，热值为大于等于2000Kcal/kg，含水率小于10%;辅助原料为石英砂、长石粉、尾矿、粉煤灰、煤矸石、煤泥、油页岩、粘土矿物、白云石、石灰石、生石灰、熟石灰、水泥、赤泥、冶金尘泥等中的一种或几种，占0~30%。
2.如权利要求1所述的污泥基绿色还原剂，其特征在于用作冶金中高炉炼铁、熔渣熔态还原回收铁、熔融还原冶炼等高于1000℃高温过程的还原剂，可完全或部分替代煤粉。
说明书
一种污泥基绿色还原剂及使用方法
技术领域
本发明属于资源利用和环境保护技术领域，尤其是在污泥热态利用过程。
背景技术
污泥含有大量的碳及有机组分，是一种具有较高热值的固体废弃物，其热值达到2000~3500Kcal/Kg。因此，污泥能够被作为还原剂来还原提炼金属。专利CN201010282005.X，CN201010282001.1报道了用污泥作还原剂还原焙烧赤铁矿、软锰矿的方法，但是这种方法的加热温度为500~800℃间，这一温度区间正是二恶英等有害气体大量形成的温度范围。可见，采用这种方法不能解决污泥利用的环境问题。
如果污泥能够在1000℃以上的高温区域进行利用，那么，将快速避开300~800℃的二恶英生成温度区，显著减少或避免二恶英形成;同时分解病菌等有毒物质，实现污泥的环保利用。
冶金过程中的高炉炼铁、熔融还原炼铁、含铁熔渣还原回收铁等既是这样的高温还原过程，反应温度高于1400℃。将污泥干化后，与其它原料破碎、混合，然后快速喷入高炉、熔融还原炉或者熔态还原炉中，则可以使污泥温度快速升高至1300℃以上的高温，显著减少或者避免了二恶英等有害气体生成;并在反应池中作为高温还原反应还原剂，充分利用了其含有固定碳及还原组分的特点。
另一方面，由于污泥中含有大量无机组分和重金属离子，所加入的配料中含有大量无机组分，可以根据需要选择配料，使无机组分在还原反应过程中熔入熔渣中，从而可利用这些组分调整冶金还原过程的碱度，保证还原的高效进行;或者根据还原后熔渣后续利用的需要，改变优化熔渣的组成。
发明内容
本发明的目的之一：替代煤粉，实现节能。由于干化后的污泥具有接近褐煤的热值，因此可以在工业过程中替代煤粉。由于冶金工业是能源和物料大进大出的行业，即使污泥中含有重金属、Cl和P离子等有害成分，控制干化污泥替代煤粉的比例，可以使得这些有害成分对主工艺和产品的影响忽略。
本发明的目的之二：解决污泥热态利用的二恶英形成问题。二恶英存在300~400℃和800℃左右两个最佳形成温度区。如果能够快速避开这一温度范围，那么则能够大大减少二恶英的形成;同时1400℃以上的高温环境也能够将二恶英完全分解。因此如果要对污泥进行热态利用，那么选择1400℃以上的高温反应过程，是保证整个工艺环保的关键;同时这么高的温度区间，也完全能够实现污泥的无毒化。
本发明的目的之三：实现污泥的梯级资源化利用。冶金过程中的高炉炼铁、熔融还原炼铁、含铁熔渣还原回收铁等过程都是高温还原过程，反应后形成的高温熔渣水淬后形成玻璃态，目前已经广泛应用与水泥、混凝土等领域。将污泥作为还原剂加入高温冶炼过程，污泥中具有热值的碳等成分作为还原剂或者发热剂替代煤粉，余下的无机组分则掺入熔渣，最终经水淬后形成玻璃态水淬渣，而获得进一步利用。由于该渣为玻璃态，不仅具有很好的活性，而且还能固结重金属等有害离子，保证了污泥的完全资源化利用和环保绿色利用。
一种污泥基绿色还原剂及使用方法，其特征在于主要原料为干化污泥，占70~100%，来源于市政污水污泥、造纸污泥或河道清淤污泥，热值为大于等于2000Kcal/kg，含水率小于10%;辅助原料为石英砂、长石粉、尾矿、粉煤灰、煤矸石、煤泥、油页岩、粘土矿物、白云石、石灰石、生石灰、熟石灰、水泥、赤泥、冶金尘泥等中的一种或几种，占0~30%。
所述的污泥基绿色还原剂及使用方法的特征还在于用作冶金中高炉炼铁、熔渣熔态还原回收铁、熔融还原冶炼等高于1000℃高温过程的还原剂，可完全或部分替代煤粉。
本发明提供了几种污泥基绿色还原剂的配方和实施方式。该还原剂具有操作工艺简单，与现有工艺衔接效果好、不需配备其他附属设备，投资成本低，易于实施推广。
具体实施方式
实施例一：将某污水处理厂的干化污泥作为污泥基绿色还原剂主要原料，占100%;污泥灰分占35%，固定碳8%，发热量15MJ/Kg，含水率5%。
将污泥基绿色还原剂喷入1500℃熔融还原反应器中，当碱度为1.1时，铁的回收率可达到85%。
实施例二：将某污水处理厂的干化污泥作为污泥基绿色还原剂主要原料，占80%，固定碳8%，发热量15MJ/Kg，含水率5%;辅助原料为粉煤灰，占20%。
将污泥基绿色还原剂加入1600℃的高温熔融态转炉钢渣并混合均匀;当污泥基绿色还原剂加入量为钢渣质量的60%时，铁的回收率也达到90.97%、还原率达到94.30%。
