低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置的制作方法

本实用新型涉及危险固废的清洁处理及资源的循环再利用领域，特别涉及一种低温还原氯化提取回收危险固废中变价金属(铬、砷等)的脱毒处理装置。

背景技术：

变价金属(铬、砷等)污染主要来源于化学原料及化学制品制造业、有色金属冶炼及压延加工业、非金属矿采选业等行业，含变价金属的危险固废以含铬废渣和含砷废渣为主。铬盐生产过程中所使用的有钙焙烧和无钙焙烧工艺均会产生含铬废渣。其中有钙焙烧工艺每生成1吨产品就将产生2-3吨的铬渣，无钙焙烧虽然显著降低了铬渣排放量及其中的六价铬含量，但风险依然存在。鉴于此，为了摆脱铬渣污染的困扰，一些发达国家不断压缩铬盐生产能力，改为从发展中国家进口铬盐产品。目前中国已经成为铬盐的生产和使用大国，产量及消费量居世界第一，也是铬渣产生量及堆储量最多的国家。最主要的含砷废渣包括两种，一种是被砷污染的土壤，另一种是冶金过程中产生的含砷尾矿。除此之外，还有一些沉积物和生物垃圾中也含有浓度较高的砷，会对环境造成极大危害。因此，既能将含变价金属的危险固废解毒又能回收变价金属资源的处理思路，已经成为了处理含变价金属危险固废的重要思路。

含变价金属危险固废的无害化主要是对其进行原位还原/固定以降低其毒性和迁移性，金属仍在固废中。我们知道，即使是低毒的三价铬或砷，在环境中的大量存在，也会带来土壤中铬、砷富集以及进入人类食物链，长期将危害人类健康。况且脱毒后的固废中的三价铬或砷仍有可能在环境中长期氧化条件下或者锰氧化菌的作用下被重新氧化成六价铬或五价砷，具有二次毒性。因此，更理想的解决方式是将含变价金属危险固废中的铬或砷提取并回用到工业中——从根本上减少有毒有害物质，同时回收再利用稀有的战略金属资源。从这个意义上来说，将变价金属危险固废的无害化与资源化相结合，是含变价金属危险固废治理研究的重要发展方向。因此，如何经济高效将含变价金属危险固废脱毒处理，同时实现变价金属资源的回收处理，开发新型处理装置是当下急需解决的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷和不足，提供了一种低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，该装置设置有加热棒及搅拌轴，混合加热室内的温度维持在较低的温度，提高产物挥发效率及变价金属回收效率。该装置结构简单、操作方便、实用性强。

本实用新型的目的可以通过如下技术方案实现：

低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，包括原料粉碎机、进料机、物料混合加热装置以及产品收集装置，所述原料粉碎机与所述进料机连接，所述进料机与所述物料混合加热装置连接，所述物料混合加热装置与所述产品收集装置连接；所述物料混合加热装置包括混合加热室、搅拌轴以及加热棒；所述混合加热室的壳体上设有进料口、催化剂入口、盐酸入口、第一排气口以及第二排气口，所述搅拌轴从所述混合加热室的顶部中心位置伸入所述混合加热室内并与所述混合加热室底部的密封盖连接；所述加热棒贴于所述混合加热室的内壁；所述产品收集装置包括第一回收区和第二回收区，所述第一回收区分别与所述第二排气口以及第二回收区连接，所述第二回收区内装有碱液。

作为优选的技术方案，所述搅拌轴上设置有多片扇叶，所述扇叶的直径为大于等于300mm。搅拌轴由中心向上送料，使原料搅拌更均匀。

作为优选的技术方案，所述混合加热室内部顶部处设置有与所述搅拌轴连接的刮片。刮片可清楚凝结在混合加热室顶部的催化剂结晶。

作为优选的技术方案，所述混合加热室的壳体内壁上设置有耐腐蚀涂层，在壳体内外壁之间设置有保温层。保温层可有效提高混合加热室的保温性能。

作为优选的技术方案，所述第一回收区、第二回收区外部设有保温毯。保温毯可有效提高第一回收区和第二回收区内的保温性能。

作为优选的技术方案，所述加热棒的加热温度范围为300度至500度。这个温度范围，就可以达到物相重整的目的，不需要过高的温度，而且低温有利于产物挥发。

作为优选的技术方案，所述进料口处设置有电磁阀门。

本实用新型与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型提供的低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，该装置通过设置加热棒及搅拌轴，使混合加热室内的温度维持在300-500℃，相比于一般的氯化焙烧装置，温度较低，低温有利于产物挥发。

2、本实用新型提供的低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，操作简单方便，实用性强。该装置能实现含变价金属危险固废的脱毒处理，并将变价金属从危险固废中提取出来，解决了危险固废中变价金属与固体颗粒难分离的难题，提高了变价金属的分离效率与回收效率。

3、本实用新型提供的低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，通过加热过程中的还原反应，将六价铬或者五价砷还原为三价铬或三价砷，处理后的固体渣满足国家标准(HJ/T301-2007)一般工业固体废渣的要求。

4、本实用新型减少环境污染的同时变废为宝，将变价金属以高值工业产品回收，创造了额外的经济价值，具有很强的现实与环保意义。

附图说明

图1是本实用新型实施例中回收危险固废中变价金属装置的结构示意图

其中：1：原料粉碎机，2：进料机，3：物料混合加热装置，31：混合加热室，311：保温层，312：耐腐蚀涂层，313：盐酸入口，314：催化剂入口，315：刮片，316：密封盖，317：第一排气口，318：第二排气口，32：搅拌轴，321：扇叶，322：电机，33：加热棒，4：产品收集装置，42：第一回收区，41：第二回收区

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

如图1所示，本实用新型实施例中提供了一种低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，该装置包括原料粉碎机1、进料机2、物料混合加热装置3以及产品收集装置4。原料粉碎机1与进料机2连接，原料粉碎机1可将原料进行粉碎。进料机2与物料混合加热装置3的进料口连接，进料机2将粉碎后的原料通过输送管道输送到物料混合加热装置3内。物料混合加热装置3与产品收集装置4连接，原料在物料混合加热装置3内混合、加热并发生还原反应，之后在产品收集装置4内完成变价金属的回收。

物料混合加热装置3包括混合加热室31、搅拌轴32以及加热棒33。混合加热室31的壳体上设有进料口、催化剂入口314、盐酸入口313、第一排气口317以及第二排气口318。进料口用于输送原料，催化剂入口314用于输送催化剂，盐酸入口313用于输送盐酸。第二排气口318与产品收集装置4连接。混合加热室31内原料搅拌过程中，第二排气口318关闭，第一排气口317用于排出原料搅拌过程中产生的二氧化碳。混合加热室31内原料加热过程中，第一排气口317和第二排气口318都打开，第一排气口317作为进气口通入还原气氛气体。混合加热室31内原料加热完毕后，第一排气口317关闭。

混合加热室31的壳体外壁由304不锈钢材质制成，内壁由316L不锈钢材质制成。壳体内壁上设置有耐腐蚀涂层312，壳体内外壁之间设置有保温层311。保温层311可以提高混合加热室31的保温性能。混合加热室31内部顶部处设置有与搅拌轴32连接的刮片315。混合加热室31内加热时会有部分催化剂挥发，催化剂遇冷凝结在混合加热室的内部顶部，刮片315随着搅拌轴转动，可以将凝结的催化剂结晶清除，提高催化剂的使用效率。

搅拌轴32从混合加热室31的顶部中心位置伸入混合加热室31内并与混合加热室底部的密封盖316连接。搅拌轴32上设置有多片扇叶321，扇叶的直径为大于等于300mm。搅拌时，搅拌轴由中心往上送料使原料能做到搅拌均匀，搅拌轴32外接电机322，原料在混合加热室31内搅拌及加热过程中电机322正转，搅拌轴32搅拌原料；原料在混合加热室31内停止加热后电机322反转时，搅拌轴32作为送料机构排出处理后的粉末。

加热棒33贴于混合加热室31的内壁，用于给混合加热室31加热。加热棒33的加热温度范围为300度至500度。

产品收集装置4包括第一回收区42和第二回收区41，第一回收区42分别与第二排气口318以及第二回收区41连接，第二回收区41内装有碱液。第一回收区42和第二回收区41外部都设有保温毯，第一回收区42保温在250度至300度。

实施例一

本实施例中，利用低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，进行变价金属回收：

将铬渣以连续进料的方式进入原料粉碎机粉碎，然后由进料机输送至物料混合加热装置中，保持物料混合加热装置内原料量为100kg；

将60kg氯化镁与60kg盐酸分别通过催化剂入口和盐酸入口加入混合加热室内，启动搅拌轴，使氯化镁和盐酸与进料机送入的原料混合均匀；

关闭催化剂入口、盐酸入口和进料机入口，从第一排气口通入氮气，同时以20℃/min的加热速率升温至300℃，在还原气氛中进行低温焙烧处理3h；

关闭第一排气口，焙烧过程中产生的气体从混合加热室的第二排气口排出，在第一回收区控制温度，使氯化镁冷凝回收，然后在第二回收区通入碱液，得到氢氧化铬沉淀，洗涤并干燥，得到铬回收产品。

本实施例的原始铬渣浸出六价铬浓度为496mg/L，处理后脱毒渣浸出六价铬浓度为0.85mg/L。

实施例二

本实施例中，利用低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，进行变价金属回收：

将铬渣以连续进料的方式进入原料粉碎机粉碎，然后由进料机输送至物料混合加热装置中，保持物料混合加热装置内原料量为500kg；

将250kg氯化镁与250kg盐酸分别通过催化剂入口和盐酸入口加入混合加热室，启动搅拌轴，使氯化镁和盐酸与进料机送入的原料混合均匀；

关闭催化剂入口、盐酸入口和进料机入口，从第一排气口通入氮气，同时以40℃/min的加热速率升温至500℃，在还原气氛中进行低温焙烧处理4h；

关闭第一排气口，焙烧过程中产生的气体从混合加热室的第二排气口排出，在第一回收区控制温度，使氯化镁冷凝回收，然后在第二回收区通入碱液，得到氢氧化铬沉淀，洗涤并干燥，得到铬回收产品。

本实施例的原始铬渣浸出六价铬浓度为715mg/L，处理后脱毒渣浸出六价铬浓度为0.92mg/L。

实施例三

本实施例中，利用低温还原氯化回收危险固废中变价金属的装置，进行变价金属回收：

将砷渣以连续进料的方式进入原料粉碎机粉碎，然后由进料机输送至物料混合加热装置中，保持物料混合加热装置内原料量为500kg；

将300kg氯化铵与300kg盐酸分别通过催化剂入口和盐酸入口加入混合加热室内，启动搅拌轴，使氯化铵和盐酸与进料机送入的原料混合均匀；

关闭催化剂入口、盐酸入口和进料机入口，从第一排气口通入氮气，同时以40℃/min的加热速率升温至500℃，在还原气氛中进行低温焙烧处理4h；

关闭第一排气口，焙烧过程中产生的气体从混合加热室的第二排气口排出，在第一回收区控制温度，使氯化铵冷凝回收，然后在第二回收区通入碱液，得到单质砷沉淀，洗涤并干燥，得到砷回收产品。

本实施例的原始铬渣浸出五价砷浓度为328mg/L，处理后脱毒渣浸出五价砷浓度为0.56mg/L。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。