废杂铜熔炼烟气中二噁英类大气污染物的处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明是一种废杂铜熔炼烟气中二噁英类大气污染物的处理装置。属于余热利用和废气处理的方法。
【背景技术】
[0002]铜是有色金属的一种，是人类最早利用的金属之一。由于铜金属具有良好的导电性、传热性、延展性以及强度高和抗腐蚀性能好等优良特性，用途非常广泛，其市场消费量仅次于铁和铝，居金属耗量第三位。铜及铜合金在国民经济发展中，占用重要地位。在建筑工程、交通运输、机械制造、电力传输、电子电器、汽车工业、国防工业、航天航空工业中，是不可缺少的重要金属材料。
[0003]铜矿资源是不可多得的宝贵资源。而且，远远不能满足经济的持续发展的需求。再生铜工业，在弥补铜矿资源不足的同时，对报废设备产生的废杂铜进行回收利用，在循环经济和可持续发展中扮演重要角色，并将长期存在和发展。对于节约铜资源，保护环境具有重要意义。
[0004]有数据显示，目前世界上每年生产和消费的铜约1600万吨。其中，再生铜约500万吨，所占的比例近三分之一。铜具有100%的可回收性，在反复回收利用中无任何性能损失。据统计，20世纪以来开采的铜金属中，有2/3沿用至今。
[0005]再生铜的生产和应用，不仅可以节约宝贵的自然矿产铜资源，增加铜的供给，与铜矿的开采冶炼(初级生产)相比，能降低大气污染物的排放。而且，废杂铜的再生熔炼(二次生产)较初级生产的冶炼可以节约85 %的能源。
[0006]废杂铜的来源一部分是报废物品中的铜部件及含铜材料，称之为旧废铜。如:铜加工过程中产生的废品及经报废后产生的废旧电线电缆、报废汽车部件和电子电气产品、含铜废料、废轴承、电机铜及废旧变压器等。另一部分是新废铜，来自于铜加工过程中产生的边角废料。
[0007]通过对收集到的废杂铜进行分选，部分废杂铜可重新被直接利用，其余通过预处理后，经熔炼再加工，生产所谓再生铜。再生铜的生产分为废铜的直接利用和间接利用两种;直接利用是指将铜含量相对较高的废杂铜直接熔炼成符合工业使用要求的不同牌号的铜合金或精铜；间接利用是将废杂铜首先经火法熔炼并浇铸为阳极板，然后经电解精制为电解铜或称阴极铜。
[0008]随着全球工业的快速发展，金属铜的应用范围不断扩大.，各工业制造部门和不同用户产生的废杂铜的种类，/物理形态和，化学成分都产生了很大变化。例如:报废的废旧电线电缆、报废汽车部件、电子电器产品线路板、废轴承、电机铜及废旧变压器等。这些含铜废弃物中夹杂的塑料、橡胶、涂料、胶黏剂、阻燃剂、油污等高分子有机化合物，会同废杂铜一起进入熔炼炉。这些有机夹杂物，在废杂铜熔炼过程中，不完全燃烧，就会产生二噁英类d1xins污染物。
[0009]因此，在废杂铜熔炼过程中，会产生大量烟尘，烟尘中含有大量金属及其氧化物颗粒。上述废杂铜有机夹杂物不完全燃烧，会产生二卩惡英类d1xins污染物，被烟尘携带，如不经有效处理，排入大气，将对环境及人类健康危害极大。
[0010]二噁英PCDDs是2000多种多氯联苯PCBs中的一部分，是自然界燃烧和工业生产中非有意生成的持久性有机污染物UPPOPs。二噁英是由2个或I个氧原子联接2个被氯取代的苯环组成的三环芳香族有机化合物。包括多氯代二苯并二噁英PCDDs和多氯代二苯并呋喃PCDFs这两类三环芳烃化合物，分子结构中氯原子的取代个数是I?8个。根据氯的取代数目及位置的不同，这类化合物理论上共有210种同系物和异构体，其中P⑶Ds供75种，P⑶Fs共135种。另外，多卤联苯(如多氯联苯PCBs、多溴联苯PBBs)、多卤联苯醚(如多氯联苯醚PCDEs、多溴联苯醚PBDEs)、氯代萘PCNs以及溴代的二噁英(如PBDDs JBDFs)等等，由于它们在化学结构、化学性质以及毒理学性质方面与二噁英的相似性，所以又被统称为二噁英类化合物(D1xin-like compounds)。
[0011]二噁英(d1xins)非人为生产，没有任何用途。它大多是在有机化合物燃烧时，碳氢化合物与甲基氯上的氯结合，经过一系列复杂化学反应产生的。例如:
[0012]①.自然界产生的
[0013]自然界的森林大火、火山喷发;微生物的生化作用和光化作用;生物乃至人类的新陈代谢产生的。
[OOM]②.人为的燃烧过程
[0015]金属冶炼、垃圾焚烧、胆子电器废弃物焚烧。家庭取暖、烹饪，燃油、燃气飞机、汽车、轮船运行。
[0016]③.化学制造过程
[0017]含氯化合物的制造如含氯农药、杀虫剂、消毒剂、漂白剂
[0018]④.工业燃烧
[0019]石化燃料锅炉燃烧，工业窑炉燃烧如硅酸盐工业窑炉等等。
[0020]二噁英类大气污染物，极低剂量就会对生物体产生有害作用。具有急性致死毒性、高致癌、致畸、致突变、内分泌干扰效应以及生殖和发育毒性等危害。而且，二噁英难以降解，可在生物体内积累，进入环境将长期残留。是在环境中持续时间极长的污染物。因此，二噁英的毒性极强，为人类I类致癌物。
[0021]以上看来，废杂铜熔炼工业产生的二噁英类(d1xins)大气污染物的治理与控制，对于人类健康与环境保护至关重要。
[0022]在废杂铜精炼过程中，烟气带走的热量占金属冶炼总能耗的一半以上。因此，在废杂铜熔炼烟气中携带的余热是宝贵的热能资源。将其回收利用对于节约能源具有重要意义。
[0023]现有技术中，废杂铜熔炼烟气中二噁英类大气污染物的处理装置存在如下不足之处:
[0024]1.在废杂铜熔炼过程中，由于熔炼工艺条件控制、物料均质程度欠佳，导致废杂铜中夹带的二噁英类化合物未能得到完全分解，致使二噁英类化合物进入烟气；更严重的是废杂铜中夹带的含氯有机物未能得到充分燃烧，导致大量产生氯酚、多氯联苯等二噁英的前驱物，被烟尘携带进入烟气处理系统；
[0025]2.在烟气处理系统中，余热锅炉换热，喷淋洗涤、冷却，布袋收尘等处理工艺，处理时间长、操作温度落入易生成二噁英的250?680 °C温度范围内。为烟气中的前驱物在250?500 °C合成二噁英，和氯酚、氯酚基团、各种有机物以及有机基团在580?680°C高温气相合成二噁英提供了条件。导致二噁英类污染物的再合成，大大增加了烟气中的二噁英类大气污染物。
[0026]3.废杂铜熔炼炉排出的烟气中携带大量粉尘，废杂铜中夹带的含氯有机物未能得到充分燃烧，产生的二噁英前驱物，被烟尘吸附，并在烟气的输送和处理过程中，通过铜、铁等过度金属及其氧化物的催化作用下，进一步生成二噁英类污染物。
[0027]4.为避开二噁英再合成的低温合成区，只利用烟气500°C以上的热量。造成了热能的浪费。
[0028]—种不仅余热回收效率高，而且能够对于在废杂铜熔炼过程中，产生的二噁英类(d1xins)大气污染物，进行有效治理的废杂铜熔炼烟气中二噁英类大气污染物的处理装置是人们所期待的。
【发明内容】
[0029]本发明的目的在于避免上述现有技术中的不足之处，而提供一种不仅余热回收效率高，而且能够对于在废杂铜熔炼过程中，产生的二噁英类(d1xins)大气污染物，进行有效治理的废杂铜熔炼烟气中二噁英类大气污染物的处理装置。
[0030]本发明的目的可以通过如下措施来达到:
[0031]本发明的废杂铜熔炼烟气中二噁英类大气污染物的处理装置，其特征在于处理装置由如下顺序连接的设备构成:一级强化燃烧炉I，二级强化燃烧炉2，氮化硅多孔陶瓷过滤器3，逆流换热余热锅炉4，组合式热管换热器5)，滤袋除尘器6，脱硫系统7，活性炭吸附塔8和引风机9 ；
[0032]所述处理装置的运行方法包括如下步骤:
[0033]①.烟气强化燃烧
[0034]来自废杂铜熔炼炉的烟气，首先进入一级强化燃烧炉I，然后进入二级强化燃烧炉2强化燃烧;使得烟气中携带的有机可燃物继续充分燃烧；同时，在熔炼过程中产生的二噁英类化合物(D1xin-1 ike compounds)及前驱物得以热分解；
[0035]②.高温烟气过滤除尘净化
[0036]经步骤①强化燃烧后的烟气进入氮化硅多孔陶瓷过滤器3，过滤除尘净化;烟尘颗粒吸附的二卩惡英类化合物(D1xi