专利名称：铬渣的热解处理方法
技术领域：
本发明涉及一种铬渣的热解处理方法，使用污泥作为还原剂，通过污泥热解产生的还原气氛将铬渣中六价铬还原。属于环境保护领域中的铬渣处置技术。
背景技术：
铬渣是重铬酸盐生产过程中排放的副产物。因其中含有水溶性六价铬而具有极大的毒性，如果不经过处理而露天堆放，对地下水源、河流或海域会造成不同程度的污染，严重的危害人体健康和动植物的生长。
总体来说，目前铬渣的解毒方法(即将毒性高的六价铬变为三价铬)分为湿法解毒和干法解毒两大类。湿法是将通过添加还原剂将铬渣中Cr6+在液相还原解毒，该方法试剂消耗大，成本高，目前还难以大规模用于治理铬渣。
干法解毒是通过高温还原性气氛的强还原作用使铬渣中六价铬还原为三价铬而达到解毒的目的。传统的干法治理是用碳做还原剂，在还原性气氛中加热至1000℃左右把有毒的Cr6+还原成无毒的Cr3+，该法已经大规模应用于铬渣的治理，有一定经济效益，但处理过程中伴有二次粉尘污染，且投资成本高，能耗大。
申请号为CN1792481的专利公布了一种添加硫磺作为还原剂进行铬渣干法还原的工艺，该法在回转窑里焙烧时喷入硫磺粉，产生SO2气体用以还原铬渣。该工艺解毒效果较好，但耗用大量硫磺粉，且尾气中SO2极易超标。
申请号为CN1827247的专利公布了一种使用农业废物米糠作为添加剂干法还原铬渣的方法。把米糠与铬渣混合均匀后，置于微波场中进行氧化还原反应，以把铬渣中的六价铬还原成三价铬，基本上能够实现铬渣解毒。然而微波技术成本高昂，故难以大规模用于铬渣治理。
发明内容
本发明的目的在于针对上述铬渣治理的缺陷，提出一种铬渣的热解处理方法，利用污水处理厂污染物污泥作为添加剂，通过热解的方式将铬渣还原解毒。能同时实现铬渣与污泥的无害化。
为实现上述目的，本发明将污泥铬渣混合干燥后送入热解炉里热解，并利用两个转窑分两极加热。首先将污泥与铬渣按比例混合后，送入外热式回转炉预热干燥，再将干燥后的混合物送入内热式热解炉进行热解。热解后的固相产品冷却后排出。内热式热解炉的热气体来自于还原燃烧炉的热还原性气体，预热干燥混合物的热源来自于内热式回转炉尾气的再燃烧，从而有效实现能源的回收利用。
本发明的方法具体包括以下步骤1、将铬渣磨碎后与脱水污泥混合，铬渣与脱水污泥的质量比为1∶0.5～2，将混合物经螺旋加料器送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间为0.25～4小时，使干燥后的混合物含水率低于5％。
2、还原燃烧炉以天然气为燃料，控制还原燃烧炉中空气过剩系数小于1，使产生的热气体温度在500～650℃，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉。
3、将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下直接接触温度为500～650℃的高温热气体进行热解处理，停留时间为0.25～4小时。污泥在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，并实现了铬渣还原。热解处理后的碳化产品进入冷却装置，在还原条件下冷却至200℃后排放。
4、内热式热解炉的尾气具有高热值，部分来自于未热解的天然气，部分来自于污泥热解过程的挥发性气体。内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的燃烧再利用。
本发明所述的脱水污泥为污水处理厂排出的污染物污泥(含水率在60～80％)，也可以用其它的各种有机废弃物，包括餐厨垃圾，食品水产废弃物，农林畜废弃物如秸秆、木屑等代替，采用其中的一种或几种。
本发明具有显著的有益效果和实质性特点1.本发明使用污水处理厂污泥做为还原剂，相比于其它干法的资源型还原剂，能够有效降低原料成本。另一方面，污泥作为污水处理厂废弃物，其处置问题一直是环境领域非常棘手的问题。而本方法在解毒铬渣的同时，有效地对污泥进行了减量化和无害化，做到以废治废，综合处理。
2.本发明反应温度为500～650℃，与传统干法的反应温度至少要达到900℃相比，能够有效降低能耗并且降低设备保温材料的要求，从而降低设备投资和运行成本。
3.本发明对内热式热解炉出来的高热值气体进行了燃烧再利用，用以预热干燥污泥与铬渣的混合物，从而节约了能源，提高了能源使用率。
4.相比传统干法工艺，本发明能够有效减少SOx，NOx及粉尘的产生，因此无需昂贵的尾气处理装置，大大降低了设备成本。
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施例方式
以下结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步描述。
以下实施例按附图1所示流程进行。首先将铬渣与污泥按质量比1∶0.5～2混合后，送入外热式回转炉中预热干燥，0.25～4小时后送入内热式热解炉，经0.25～4小时的还原处理后的热解产品冷却后排放。还原燃烧炉以天然气为燃料，产生的500～650℃的高温热还原气体引入内热式热解炉。内热式热解炉的尾气经稀释槽与空气混合后，进入外热式回转炉间接干燥混合物。
实施例1将铬渣磨至60目后，与脱水污泥(含水率80％)混合，铬渣与污泥的质量比为1∶0.5，将混合物经螺旋加料器送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间0.25小时，使干燥后的混合物含水率低于5％。
还原燃烧炉以天然气为燃料，控制还原燃烧炉中空气过剩系数0.9，产生的热气体温度为500℃左右，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉。
将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下直接接触温度在500℃左右的高温热气体进行热解处理，停留时间为4小时。污泥在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，二者在高温条件下具有强还原作用，能够迅速将铬渣还原。热解处理后的碳化产品进入冷却装置，在还原条件下冷却至200℃后排放。
内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的燃烧再利用。
测试结果使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬小于1.0mg/L，低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。
实施例2将铬渣磨至60目后，与脱水污泥(含水率60％)混合，铬渣与污泥的质量比为1∶2，将混合物经螺旋加料器送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间0.25小时，使干燥后的混合物含水率低于5％。
还原燃烧炉以天然气为燃料，控制还原燃烧炉中空气过剩系数0.8，产生的热气体温度为650℃，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉。
将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下直接接触温度在500℃左右的高温热气体进行热解处理，停留时间为4小时。污泥在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，二者在高温条件下具有强还原作用，能够迅速将铬渣还原。热解处理后的碳化产品进入冷却装置，在还原条件下冷却至200℃后排放。
内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的燃烧再利用。
测试结果
使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬小于0.2mg/L，低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。
实施例3将铬渣磨至60目后，与脱水污泥(含水率60％)混合，铬渣与污泥的质量比为1∶0.5，将混合物经螺旋加料器送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间4小时，使干燥后的混合物含水率低于5％。
还原燃烧炉以天然气为燃料，控制还原燃烧炉中空气过剩系数0.8，产生的热气体温度为500℃，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉。
将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下直接接触温度在500℃左右的高温热气体进行热解处理，停留时间为4小时。污泥在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，二者在高温条件下具有强还原作用，能够迅速将铬渣还原。热解处理后的碳化产品进入冷却装置，在还原条件下冷却至200℃后排放。
内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的燃烧再利用。
测试结果使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬小于1.3mg/L，低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。
权利要求
1.一种铬渣的热解处理方法，其特征在于包括以下步骤1)将铬渣磨碎后与脱水污泥混合，铬渣与脱水污泥的质量比为1∶0.5～2，将混合物送入外热式回转炉内筒中进行预热干燥，混合物在外热式回转炉内筒中停留时间为0.25～4小时，使干燥后的混合物含水率低于5％；2)还原燃烧炉以天然气为燃料，控制还原燃烧炉中空气过剩系数小于1，使产生的热气体温度在500～650℃，氧气含量＜0.5％，产生的高温热气体引入内热式热解炉；3)将经外热式回转炉预热后的混合物送入内热式热解炉，在无氧或缺氧的条件下直接接触温度为500～650℃的高温热气体进行热解处理，停留时间为0.25～4小时，使污泥在此过程中热解为半焦和还原性挥发气体，实现铬渣还原，热解处理后的碳化产品冷却后排放；4)内热式热解炉排放的尾气经稀释槽与空气混合后作为热源，送入外热式回转炉加热回转炉的外壁，间接干燥回转炉内筒中的混合物，实现热解炉尾气的燃烧再利用。
2.根据权利要求1的铬渣的热解处理方法，其特征在于所述的脱水污泥含水率在60～80％。
3.根据权利要求1的铬渣的热解处理方法，其特征在于所述的脱水污泥可用餐厨垃圾、食品水产废弃物、农林畜废弃物代替，采用其中的一种或几种。
全文摘要
本发明涉及一种铬渣的热解处理方法，使用城市污水处理厂的脱水污泥作为添加剂，首先将铬渣与污泥按比例混合后，送入外热式回转炉中预热干燥，然后送入内热式热解炉进行热解反应，内热式热解炉中的高温热还原气体从还原燃烧炉引入，还原处理后的热解产品经冷却后排放。内热式热解炉的尾气经稀释槽与空气混合后，进入外热式回转炉用以间接干燥污泥与铬渣的混合物。本发明在解毒铬渣的同时，又能够有效处置污泥，并且有效的利用能源，具有明显的经济效益和环境效益。
文档编号F23G7/00GK101053908SQ20071004112
公开日2007年10月17日 申请日期2007年5月24日 优先权日2007年5月24日
发明者孔海南, 张大磊, 吴德意, 胡湛波, 隋艳明 申请人:上海交通大学