申请日2018.11.14
公开(公告)日2019.03.26
IPC分类号C22B1/02; C22B23/02; C22B7/00; C02F11/13; C02F11/10
摘要
本发明涉及一种含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，主要是采用双腔微波高温焙烧方法，充分发挥高温焙烧余热，使被加热含镍污泥在进入微波场前即进行再次脱水，同时达到最佳吸波状态，有效避开低温阶段因物料吸波特性差而造成的升温缓慢现象，增加加热效率，并能有效消除传统设备中微波辐射由出气口少量泄露的弊端。本发明在加热焙烧过程中通入干燥空气，能够达到充分预热含镍污泥，并提高含镍污泥的高温焙烧效果的目的。本发明利用微波加热技术进行有价金属的富集，同时对物料内的胶化不溶物和脉石成分形成的包覆层进行剥离，为废渣中有价金属的提取提供条件。
权利要求书
1.一种含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，其特征在于，该方法是采用含镍污泥减量化双腔微波高温焙烧装置对含镍污泥进行处理，所述含镍污泥减量化双腔微波高温焙烧装置包括微波加热炉(1)和预热炉(2)，所述的微波加热炉其中两对称的侧炉壁上设有对称的微波发生装置(3)，微波发生装置对加热炉内的含镍污泥进行加热，和一侧微波发生装置相邻的一炉壁(7)上设有加热炉仓门(4)，该仓门用来放入和取出含镍污泥，微波加热炉的内部是加热腔(5)，微波加热炉一侧的炉壁上设有贯通至该加热腔内部的进气口(6)，加热腔的底面上设有物料仓(8)，从该物料仓内向上设有的伸出到加热炉外部的热电偶(9)，该热电偶用来监控含镍污泥的加热情况;
所述预热炉位于微波加热炉的炉顶上，预热炉的内部是预热腔(10)，预热腔的底面中部开有贯通至下方微波加热炉的加热腔内部的热量进口(11)，预热腔的底面上位于热量进口的上方设有中空物料仓(12)，该中空物料仓的底面上开有通孔(18)将中空物料仓的中空腔(17)与热量进口接通，加热炉高温焙烧产生的高温气体和泄漏的微波辐射从热量进口进入到中空物料仓的中空腔内，中空物料仓的上端两边沿上设有若干个将中空腔和预热腔连通的热量出口(13)，中空物料仓内设有向上的伸出到预热炉外部的热电偶，预热炉其中一侧的预热炉壁(16)上设有预热仓门(14)，预热炉的炉顶设有排气口(15);
所述微波高温焙烧减量化方法，具体包括以下步骤：
①将含水率≤8%的含镍污泥进行破碎，备用;
②打开微波加热炉(1)炉壁(7)上的加热炉仓门(4)，以及预热炉(2)的预热炉壁(16)上的预热仓门(14)，将破碎的含镍污泥分别放置于微波加热炉(1)加热腔(5)的物料仓(8)以及预热炉(2)预热腔(10)的中空物料仓(12)内;
③开启微波加热炉的微波发生装置(3)，同时由微波加热炉进气口(6)通入干燥空气至加热腔内对含镍污泥进行加热焙烧;
④将加热腔中的含镍污泥加热至600-800℃并焙烧10-30min，同时由加热过程产生的高温气体经热量进口(11)、通孔(18)进入至预热腔中空物料仓的中空腔(17)中，中空腔内的高温气体再通过中空物料仓上端两边沿上的热量出口(13)进入预热腔中，将中空物料仓内的含镍污泥预热至200-350℃，同时通过热电偶(9)分别观察加热腔和预热腔中含镍污泥的加热情况;
⑤将加热腔内加热焙烧完成的含镍污泥取出回收，将预热腔内预热完成的含镍污泥取出放入到加热腔内进行加热焙烧，另重新拿取含镍污泥放入预热腔内进行预热;
⑥重复步骤③-⑤。
2.根据权利要求1所述的含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，其特征在于，所述的预热腔的体积小于加热腔体积的三分之一。
3.根据权利要求1所述的含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，其特征在于，所述的微波加热炉的炉壁和预热炉的预热炉壁的内部均设有保温层。
4.根据权利要求1所述的含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，其特征在于，所述的中空物料仓由吸波材料制成。
5.根据权利要求4所述的含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，其特征在于，所述的吸波材料为碳化硅、氧化铝。
6.根据权利要求1所述的含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，其特征在于，所述的物料仓和中空物料仓分别位于加热腔和预热腔底面的中部。
7.根据权利要求1-6任一项所述的含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，其特征在于，所述的干燥空气的流量为50-200ml/min。
说明书
一种含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法
技术领域
本发明涉及一种含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，属于微波冶金技术领域。
背景技术
近年来，随着电池行业的迅猛发展，电池企业产出的含重金属废水量越来越大。目前，常用化学沉淀法来处理电池企业含重金属的废水，使废水中重金属离子形成沉淀转入到废渣中，因此形成以含Ni、Cd、Fe、Cu、Ca等多组分混合型危险废弃物。这些废弃物具有含水率高、重金属组分热稳定性高且易迁移等特点，若不妥善处理，极易造成二次污染。因此，新型回收重金属的废渣处置技术已成为当前研究的热点。
在含重金属废渣综合处理方面，国内外许多研究人员做了大量的工作，近年来发展很快，取得了可喜的进展。1、热处理(焚烧法)：通过热处理，可以使废渣中的某些剧毒成分毒性降低，从而达到治理的目的，该方法可大幅度的减少废渣的体积，并可降低其对环境的危害; 2、综合利用：回收重金属是这些研究中的重点，其首要步骤是将废渣中的重金属以酸浸或氨浸的方式浸出，然后将浸出液中的重金属进行选择性回收。
专利CN 103204611A《微波辅助处理的市政污泥深度减量化装置》，和专利CN107572741 A《微波辅助处理的市政污泥深度减量化方法》仅运用微波将污泥胶体结构破坏，释放内部水，颗粒粗大化，然后通过机械脱水方法实现高效减量化，均属于微波活化领域，而未考虑高温阶段，结晶水、有机物、易分解和易挥发成分的减量化。另外，专利CN201779719U《双腔复合加热式多功能微波炉》，主要用于日常食物方面，通过一个吸波盘将谐振腔分为微波腔和烧烤腔，可以实现无需翻转就能对所烧烤的食物上下侧同时烧烤的效果。专利 CN201221895Y《双腔体微波高温连续焙烧装置》通过有一定倾斜度的旋转陶瓷管来实现给料，并将传统的微波加热腔分为两部分，一部分用于加热，一部分用于保温，达到均匀加热和节约能源的效果。但上述两个专利中，均未考虑介质的介电特性随温度的变化和微波焙烧过程中高温气体的有效利用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种含镍污泥的微波高温焙烧减量化方法，该方法是采用含镍污泥减量化双腔微波高温焙烧装置对含镍污泥进行处理，所述含镍污泥减量化双腔微波高温焙烧装置包括微波加热炉和预热炉，所述的微波加热炉其中两对称的侧炉壁上设有对称的微波发生装置，微波发生装置对加热炉内的含镍污泥进行加热，和一侧微波发生装置相邻的一炉壁上设有加热炉仓门，该仓门用来放入和取出含镍污泥，微波加热炉的内部是加热腔，微波加热炉一侧的炉壁上设有贯通至该加热腔内部的进气口，加热腔的底面上设有物料仓，从该物料仓内向上设有的伸出到加热炉外部的热电偶，该热电偶用来监控含镍污泥的加热情况;
所述预热炉位于微波加热炉的炉顶上，预热炉的内部是预热腔，预热腔的底面中部开有贯通至下方微波加热炉的加热腔内部的热量进口，预热腔的底面上位于热量进口的上方设有中空物料仓，该中空物料仓的底面上开有通孔将中空物料仓的中空腔与热量进口接通，加热炉高温焙烧产生的高温气体和泄漏的微波辐射从热量进口进入到中空物料仓的中空腔内，中空物料仓的上端两边沿上设有若干个将中空腔和预热腔连通的热量出口，中空物料仓内设有向上的伸出到预热炉外部的热电偶，预热炉其中一侧的预热炉壁上设有预热仓门，预热炉的炉顶设有排气口。
所述微波高温焙烧减量化方法，具体包括以下步骤：
①将含水率≤8%的含镍污泥进行破碎，备用;
②打开微波加热炉炉壁上的加热炉仓门，以及预热炉的预热炉壁上的预热仓门，将破碎的含镍污泥分别放置于微波加热炉加热腔的物料仓以及预热炉预热腔的中空物料仓内;
③开启微波加热炉的微波发生装置，同时由微波加热炉进气口通入干燥空气至加热腔内对含镍污泥进行加热焙烧;
④将加热腔中的含镍污泥加热至600-800℃并焙烧10-30min，同时由加热过程产生的高温气体经热量进口、通孔进入至预热腔中空物料仓的中空腔中，中空腔内的高温气体再通过中空物料仓上端两边沿上的热量出口进入预热腔中，将中空物料仓内的含镍污泥预热至 200-350℃，同时通过热电偶分别观察加热腔和预热腔中含镍污泥的加热情况;
⑤将加热腔内加热焙烧完成的含镍污泥取出回收，将预热腔内预热完成的含镍污泥取出放入到加热腔内进行加热焙烧，另重新拿取含镍污泥放入预热腔内进行预热;
⑥重复步骤③-⑤。
所述的预热腔的体积小于加热腔体积的三分之一。
所述的微波加热炉的炉壁和预热炉的预热炉壁的内部均设有保温层。
所述的中空物料仓由吸波材料制成。
所述的吸波材料为碳化硅、氧化铝。
所述的物料仓和中空物料仓分别位于加热腔和预热腔底面的中部。
所述的干燥空气的流量为50-200ml/min。
本发明有益效果：
1、本发明采用双腔微波高温焙烧方法，充分发挥高温焙烧余热，使被加热含镍污泥在进入微波场前即进行再次脱水，同时达到最佳吸波状态，有效避开低温阶段因物料吸波特性差而造成的升温缓慢现象，增加加热效率，并能有效消除传统设备中微波辐射由出气口少量泄露的弊端。
2、本发明在加热焙烧过程中通入干燥空气，一方面是利用气体作为传热介质，空气受热上升能够通过热量进口和通孔顺利进入中空腔，对含镍污泥进行一次预热，再通过热量出口进入预热腔，对含镍污泥进行二次预热，以达到充分预热的目的;另一方面采用干燥空气，能够有效避免水分进入微波加热炉内对含镍污泥高温焙烧的不良影响，提高含镍污泥的高温焙烧效果。同时，本发明通过控制干燥空气的流量，能够同时控制微波加热炉和预热炉中的温度，使两腔中的物料充分焙烧和预热。
3、本发明利用微波加热技术进行有价金属的富集，同时对物料内的胶化不溶物和脉石成分形成的包覆层进行剥离，为废渣中有价金属的提取提供条件。
