废物处理的制作方法

废物处理的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于处理包含一种或多种有害的有机组分的废物的方法，该方法包括在等离子体处理装置中对废物进行等离子体处理；其中所述废物包含：(i)土壤和/或集料材料；和(ii)油组分；和其中，在对废物进行等离子体处理之前，所述废物包含一种或多种有害的有机组分和占所述废物5-50重量％的水。
【专利说明】废物处理
[0001]本发明涉及一种包含有害有机组分的废物的处理方法，有害有机组分例如持久性有机污染物(Ρ0Ρ)，如多氯联苯(PCB)和三丁基氧化锡(TBT)。该方法提供了废物和有害有机组分破坏的修复，并通过使用等离子体处理来实现。
[0002]可以由本发明的方法处理的有害有机化合物的例子是多氯联苯(PCB)。PCB是一类具有I到10个附接到联苯的氯原子的有机化合物，无臭无味，透明至淡黄色粘稠液体。PCB 的化学式是 C12HichxCIx，其中 X = 1-10。
[0003]PCB被广泛用作电容器和变压器的介电流体；和用作增塑剂和冷却剂。较少但仍然显著量的PCB用作润滑剂、液压流体、传热流体、阻燃剂、切削油，蜡、杀虫剂、油墨和无碳复印纸的填充剂。因此PCB往往存在于废物或废料中。
[0004]PCB是非常稳定的化合物，不容易降解。一系列技术已被用来破坏PCB。这些技术包括使用商业有害废物装置高温焚烧。针对这种技术，现行法规要求PCB在温度11(KTC焚烧，气相停留时间应该是至少两秒。必需过量的氧以防止形成不需要的副产物。这种技术不适合用于处理松散的土壤，并且被发现产生在飞灰或灰尘中具有高污染水平下的废气。
[0005]还已知在水泥窑中协同处理的替代技术。水泥装置是高温焚化炉，其具有:(I) I, 450-2，000°C的火焰温度；(2) I, 350-1，450°C的气相温度；(3)在窑中超过6秒的气体停留时间；以及(4)氧化气氛。这些条件使得能够在窑中与水泥协同处理PCB所污染的土壤。然而这个过程仅适用于处理低浓度的PCB，否则破坏水平低得不能接受。
[0006]已知可用超声破坏PCB，在这个过程中，将高功率超声波施加于水，产生空化气泡。然后这些空化气泡内爆或破碎，产生极端压力和温度的微区域，在这里破坏PCB。据认为，水经过热分解，将PCB氧化为C0、C02和烃类如联苯，并释放氯气。这种方法只适用于:最具水溶性的那些同系物；具有最少的氯取代的那些异构体。此外，该方法还需要金属钠的源以避免污染物的重新组成。
[0007]还已知热化学过程涉及将污染的材料与专用熔剂材料混合，然后加热在转底炉中的废物。该过程类似于玻璃化，但并不涉及完全熔化。相反，该方法在添加大量材料之后烧结该材料，以形成低熔点相。这种烧结过程对于多种废物类型和污染物是强有力和有效的，产品被称为熟料。这种处理可以对有机材料(包括PCB)造成永久性的破坏。但是如果被污染的材料进行烧结而非玻璃化，可能无法形成惰性材料，如果最终产品然后进行填埋处理，这会导致浸出液的问题。
[0008]可选的处理方法是微生物降解。一般情况下，所使用的生物体用以下两种方法之一工作:它们使用PCB作为碳源，或者通过还原性脱氯(用氯取代联苯骨架上的氢)来产生破坏。然而微生物往往在脱氯中是高度选择性的，其中氯化程度较低的联苯易于转化，且优先在对位和间位上脱氯。其次，与其他方法相比，在作为土壤污染物的PCB上进行的微生物脱氯往往相当缓慢。第三，虽然微生物在实验室条件下工作良好，但是在将成功的实验室菌株转移到实际的体系经常会存在问题。这是因为所述微生物能够接触其他碳源，微生物会先于PCB分解其他碳源。最后，这种方法的操作成本非常高，并且这种方法不适合于高浓度的 PCB。[0009]几种化学技术是可用的。这些技术包括气相化学还原(GPCR)。在850°C (或更高)，将从被污染的材料中经清洗和高压灭菌的PCB蒸发，然后与H2/蒸汽反应，这是已知的蒸汽重整/水变换反应。可选地，可以使用碱金属(通常是金属钠)与疏水性液体中的PCB反应，以完全提取PCB中的氯。这些技术要求废物处于特定的形式，并且处理成本高。
[0010]因此，需要一种方法，其将克服、或至少减轻与现有技术的方法有关的一些或全部问题，或者至少是有用的或优化的替代方案。
[0011]根据第一方面，本发明提供了一种用于处理包含一种或多种有害的有机组分废物的方法，该方法包括在等离子体处理装置中对废物进行等离子体处理；
[0012]其中所述废物包含:
[0013]⑴土壤和/或集料材料；和
[0014](ii)油组分；和
[0015]其中，在对所述废物进行等离子体处理之前，所述废物包含一种或多种有害的有机组分和占所述废物5-50重量％的水。
[0016]现在将进一步描述本发明。在下面的段落中，对本发明在不同方面进行更详细的限定。除非有相反的明确指示，如此限定的每个方面可以与任何其他一个或多个方面结合。特别是，任何表示为优选或有利的特征可以与任何其他表示为优选或有利的一个或多个特征进行组合。
[0017]等离子技术可用于将许多复杂的有机化合物(例如PCB)转换成更简单、更容易处理的分子，如二氧化碳(CO2)、水(H2O)和盐酸(HCl)。本发明人已经发现和改进用于修复土壤和/或集料材料的技术，该技术能够破坏有害的有机组分。
[0018]根据本发明的方法，通过在等离子炉内高能量放电来处理特定的废物。这产生极高温度和光催化光，该光催化光在紫外区域具有使用等离子弧获得的高强度水平的光谱峰。在这些条件下，任何有机化学物质迅速分解。
[0019]有利地，存在油组分提供了可燃组分，其具有热效应，减少加热所述废物组分所涉及的能量使用。优选地，油组分是一种废物油组分，如用过的润滑剂或原油残渣，相应地，另外的技术提供了有用的方法来处理这种不期望的废物。油组分优选占废物的1-20重量％，更优选为2-15重量％，最优选为5-10重量％。
[0020]本文所用的术语“等离子体处理”是指向材料施加等离子体的方法。等离子体是由离子、电子和中性粒子组成的电中性的、高度离子化的气体，不同于其他形式的物质。术语“等离子体处理装置”是指在其中向材料施加等离子体的任何装置，如等离子炉。在等离子炉中，电在两个或更多个隔开的电极之间经过，产生电弧。优选地，等离子体可以在允许进行目标等离子体处理的等离子焰炬和/或电极中产生。使气体(通常是惰性气体)在高压下经过该弧，并转变成等离子体。等离子体是清洁的、功能性的热源，具有强的环境特性。它对于破坏持久性有机污染物(POP)也非常有效。等离子体处理装置优选是等离子炉。
[0021]本发明中使用的典型的等离子体处理装置包括炉和石墨电极系统，该石墨电极系统包括一个或多个用来在炉内产生等离子弧的石墨电极。例如W02007000607中讨论了该等离子体处理装置，其引入本文以作参考。在操作过程中，通常通过入口将废物送入炉中。然后等离子孤从石墨电极的尖端转移到废物。通常，返回电通路通过内置于炉侧壁或炉床的导电路径。优选地，将通过导电耐火材料和/或相互连接的金属外壳砖来确保电路及隔热。由于会通过缓慢的消耗过程(如与氯反应)而耗尽，所以需要定期进行补充以确保良好的炉床电接触。
[0022]优选地，所述等离子体处理装置是如上所述的转移弧等离子体处理装置。优选地，为等离子体处理装置提供稳定的气流。所述等离子体处理装置具有排列在反应容器底部上面的反应室中的一个或多个第一电极，优选为石墨电极。提供一个或多个第二电极，与反应容器的底部接触。电弧从第一电极转移到第二电极，由此等离子弧转移穿过待处理的材料。这对材料产生有效加热。优选地，反应容器底部的至少一部分是导电的，并且与第二电极电接触。优选将反应容器保持在受控气氛下，以使废气可以流向排气系统，不会将有害的有机材料损失到大气中。
[0023]上述的转移弧与埋弧炉相比是有利的。在埋弧炉(SAF)中放置两个或更多个电极，或者与待加热的材料接触，以使弧在电极之间行进并且穿过材料。这导致过度的电极磨损，并且可能导致材料内的水不可控地沸腾(因为所有加热都是在表面之下)，并且作为材料余量的不可接受的爆炸危险融合了脱气处理过程的有限路线。鉴于废物的危险性质，还希望将与电极构造有关的有害物类向废气系统的损失降至最低。
[0024]上述的转移弧与非转移弧等离子炬相比也是有利的。使用等离子焰炬加热材料的效率较低，而且往往只提供局部加热。依赖通过该焰炬供给材料的等离子焰炬也是不现实的；通过焰炬注入土壤会导致阻塞，需要对材料过分预研磨或过宽的焰炬构造。
[0025]优选地，所述等离子体处理在等离子体稳定气体存在下进行。优选地，该等离子稳定气体选自氮气、IS气、氦气和蒸汽中的一种或多种。
[0026]本文所用的术语“废气”指的是对材料进行等离子体处理时离开等离子体处理装置的气态产物。
[0027]术语“炉渣”是指在等离子体处理装置的等离子炉中产生的玻璃状残渣。它作为对废料进行等离子体处理的结果而形成。本文所用的术语“熔渣”是指在室温是固体，但在等离子体处理装置的工作温度是熔融状态的炉渣。
[0028]优选地，该方法连续进行。在这种情况下，在连续的过程中处理废物，废物形成废物流。然后可以从炉和被连续送入等离子体处理装置的废物原料回收炉渣。也可以连续捕集和处理废气。
[0029]在可选的实施方案中，该方法可以间歇进行。在这种情况下，将废物装入等离子体处理装置并进行等离子体处理。虽然炉渣只有在等离子体处理完成后才出炉，但废气可以边生成便处理。
[0030]本文所定义的“废物”包括以其现有形式不再受到需要的任何合适的材料原料。例如，废物可以包括由于其中存在危险物质而需要修复的污染土壤。本文提供了进一步的实例。
[0031]在被引入等离子体处理装置之前，废物可以作为单一复合原料来提供。更容易确保的是，实际经过等离子体处理的原料具有一致的组成和特性。可选地，废物的组分均可以被分别(优选同时)进料到等离子炉中，从而在炉中达到基本上恒定的混合物。分别引入组分使得易于泵送和装载具有不同的性质的组分，例如集料(固体，螺杆式送料)和油(液体，泵送)。然而废物的一些来源(例如港口淤泥)可能已经以基本上所需的比例包含了所需的组分。[0032]当需要但并非必要时，废物在废物的组成和均质程度上可能会不同。例如，被PCB污染的废物经常是非常异质的(自由流动的液体到固体)。可以通过在线过程测量和计量设备控制原料和氧化剂的平衡，所述设备可以用于处理被处理废物的不同性质。
[0033]优选地，废物是“基本上均质的”。即，废物原料具有一种或多种性质，其在整个废物主体或不同批次之间没有很大程度的差异。因此，废物被送至等离子体处理装置时，所讨论的性质的值没有很大程度的变化。这种优选不在很大程度上发生变化的性质包括热值、组成物的尺寸、水分含量、灰分含量和废料的密度。优选地，这些属性中的一种或多种变化20%或更少，优选为15%或更少，更优选地为10%或更少。优选地，被进料至等离子体处理装置的废物的热值和水分含量在过程中是相对一致的。优选地，鉴于废物组分，废物在可能的范围内是均质的。
[0034]确保废物均质的技术包括，例如:微生物消化、分拣、粉碎、干燥、筛选、混合和共混。这些技术在本领域中是公知的。
[0035]废物包括土壤和/或集料材料。土壤在本领域中是公知的，用来指各种形式的土，包括砂、泥、泥炭、粘土等。集料包括人造的建筑废料(包括混凝土和水泥)以及自然集料(包括所有矿物，如岩石、石料、砾石等)。优选地，土壤和/或集料材料将构成废物的至少40重量％,更优选至少50重量％,最优选至少60重量％。
[0036]油组分包括任何非极性的高碳和氢含量的物质，或受废物污染的这些物质。优选地，油是任何亲油材料，其在室温和常压下是固体或液体。优选地，油组分是废物油组分。油组分优选为流体形式，优选是精油或油的共混物。优选的油包括原油、柴油、燃料油和润滑油以及它们的混合物。特别优选的是原油的重质馏分。有利地，油可以包括有害的有机组分，虽然也可以考虑使用纯的或共混的非污染油。使用油减少加工技术的能量成本。然而，使用油是相对昂贵的，所用的量必须加以控制。
[0037]在一个实施方案中，油组分可以用有机组分替换。所述有机组分包括任何有机物质，包括有机生物质和植物来源的材料。该材料还可以包括市政废物等，有机组分可以进一步包含如本文所述的油组分。
[0038]优选地，在本发明中处理的有害的有机组分包括持久性有机污染物(POP)、臭氧消耗物质(ODS)和持久性生物聚集的和/或有毒的(PBT)污染物。特别地，该方法中优选用于处理包括持久性有机污染物(POP)、特别是多氯联苯(PCB)的废物。
[0039]优选地，废物总量中的5-50重量％是水(即包含水)。更优选废物的10-40重量％是水，最优选为15-25重量％。这为等离子体处理过程提供了氧化剂源。此外，使用潮湿的废物避免了对任何预干燥步骤的需求，并避免了在处理之前形成有害的粉尘。如果水含量太高，则可以使用筛选来降低水含量，这避免了浪费能量来处理过量的水。本领域中公知迅速和适合的脱水技术。可选地，如果水含量太低，则可以添加水。
[0040]该方法适合于各种污染的废物，包括具有任何浓度污染物的浆料、粉末等。其他处理工艺不能处理这样高含量的水(如由SAF带来的爆炸风险)，或者不能处理由集料带来的进料要求(特别是对于等离子焰炬)，而本发明的方法能够处理具有广泛性质的废物。
[0041]优选地，如果需要的话，该方法包括将以下共混的步骤:(i) 土壤和/或集料材料，和(ii)油组分，以提供废物，优选提种废物流。可选地，可以使用已经包含这些组分的预混的共混物或废物(如特定的填埋废物)。受PCB污染的废物通常是土壤、集料、水、油和PCB的混合物。
[0042]优选地，处理前提供的废物包含一种或多种有害的有机组分。优选地，废物作为包含土壤和/或集料材料、油组分和一种或多种有害有机组分的单一物流提供。可选地，可以提供两个或更多个废物流，优选每个具有一种或多种有害的有机组分。
[0043]优选地，在等离子体处理之前，一种或多种有害的有机组分包含在:
[0044]⑴土壤和/或集料材料；和/或
[0045](ii)油组分；和/或
[0046](iii)废物流。
[0047]例如，土壤或油可能受到PCB污染。可选地，可以将另外的受到有害的有机组分污染的组分引入到废物流中。
[0048]立法要求禁止将受到污染的废物与未受污染的废物混合，除非所有生成的产物有害性低于起始物质。然而在严格意义的技术方面，可以设想在对废物等离子体处理之前，该方法可以包括一个步骤，该步骤将一种或多种有害的有机组分共混入以下:
[0049](i) 土壤和/或集料材料；或
[0050](ii)油组分；或
[0051](iii)废物流。
[0052]以这种方式，在处理之前，可以将受到严重污染的废物与受到轻度污染或未受污染的废物混合，以制备废物。当该方法用于修复土壤，土壤或集料通常会已经包含一种或多种有害的有机组分。
[0053]优选地，等离子体处理在除废物中存在水之外存在氧化剂的情况下进行。优选地，氧化剂包括蒸汽和/或氧。优选地，所述氧化剂包括氧气，其中氧气的加入量占废物总重量的20-40重量％，更优选为25-35重量％。例如，如果要处理IOOOkg废物，则应该添加250-350kg的氧化剂(优选为氧)。氧相对于废物相对大量的存在有助于彻底破坏有害的有机组分。与一些现有技术处理工艺的热解/气化的加工杂件相反，存在这样含量的氧化剂有利于完全分解废物的有害的有机组分。
[0054]优选地，废物的等离子体处理在至少1100°C的温度进行。优选地，废物的等离子体处理在1100°C -1800°C的温度进行，更优选为1200°C -1600°C。高温有助于彻底破坏有害的有机组分，同时平衡所需的能量成本。
[0055]优选地，该方法包括在处理前向废物添加一种或多种玻璃成形组分(特别是Si02、CaO和Al2O3)。可选地，可以在处理前将这些材料可以添加到土壤和/或集料材料，特别是在只将油组分添加到等离子炉中的土壤和/或集料材料中的情况下。这些玻璃成形材料可以以化合物(例如硼硅酸盐或钠-钙)的形式添加，来支持形成用来捕获无机污染物的基体。也可以将异质的受污染的材料(如污泥或土壤)玻璃化，但添加剂的存在有所帮助。测试时，玻璃化材料经过基于浸出液的环境影响测试，化学和物理性质稳定。
[0056]优选地，加入SiO2: CaO: Al2O3以提供废物中SiO2: CaO: Al2O3的比例为:50-70重量％的5丨02;20-30重量％的0&0;和10-20重量％的A1203。该比例基于所添加材料以及已经存在于土壤和/或集料材料中的相应材料的总量。优选地，废物中SiO2: CaO: Al2O3的比例是:60-65重量％的SiO2，最优选为约63重量％ ;12-14重量％的CaO，最优选为约13重量％ ;和23-26重量％的Al2O3，最优选为24重量％。已经发现这些化合物的该比例使得低温形成液相线温度为约1170°C的稳定相。因此，可以在等离子体处理系统的处理能力内容易地形成稳定的玻璃化产物，超过对于PCB焚烧所指令的最低处
理要求。
[0057]SiO2, CaO和Al2O3是土壤和集料材料的主要无机组分，不过SiO2含量通常占组成的主导地位。因，需要添加CaO和Al2O3来将炉渣组成“驱动”至上述优选的点，在该点熔点较低，即只有1170°C，相图的形状相对平坦，即系统化学中微小的变化不会深刻影响到系统的特性。
[0058]通常情况下，等离子体处理的步骤产生熔渣。通常将任何非挥发性的有害的无机材料(如重金属或它们的化合物)引入到熔渣中，根据冷却速度和组成，产生惰性的玻璃态或半结晶的产品。可以调整这个过程，以使该惰性的玻璃态或半结晶的产品符合当地的产品资格。
[0059]优选地，该方法包括回收固体玻璃化炉渣和/或废气。废气可能含有发热组分，可用于在燃气轮机中或通过燃烧产生能量。在任何情况下，需要对废气进行处理，以确保不会排出残留的有害组分。可以将固体玻璃化材料填埋，或者用作建筑材料。
[0060]优选地，从等离子体处理装置连续除去熔渣。通常情况下，在专用通道连续除去熔渣。这有利于熔渣有益的活塞流运动，而不会相应地形成工艺气体。等离子体处理装置内形成的工艺气体可能会是危险的。优选地，将除去的熔渣冷却，以形成固体玻璃化材料。这使得包含在炉渣中的无机材料被捕获在玻璃基体中。通常情况下，固体玻璃化材料显示出低于英国的惰性废物填埋WAC(废物验收标准)的浸出限制的金属的组成和浸出性。这意味着该固体玻璃化材料可以在填埋场处置，或者更优选地，作为符合欧洲废物框架指令(指令2008/98/EC)要求的合格产品。
[0061]现在将参照单纯以示例方式提供的附图进一步讨论本发明，其中:
[0062]图1示出了可用于本发明中的炉腔的示意图。
[0063]图2示出了可用于本发明中基础设施结构的完整示意图。
[0064]图3是该系统的进料系统的示意图。
[0065]附图中采用了统一的编号方案，其中数字对应于下列组分/组件:
[0066]I包含有害的有机组分的废物进料(在实施例中，用于试验的模拟废物:1，4 二氯苯、表层土、集料、生石灰、招土矿)
[0067]2 水
[0068]3废物油(用于研发试验的发动机油)
[0069]4惰性气体(氮气或氩气)
[0070]5氧化剂(氧)
[0071]6等离子体/惰性气体(氮气或氩气)
[0072]10主电极
[0073]11 一个或多个次电极
[0074]12 进料口
[0075]13废气管道
[0076]14主放出孔(连续溢流嘴)
[0077]15次放出孔[0078]16a 耐火型 I
[0079]16b 耐火型 2
[0080]16c 耐火型 3
[0081]17绝热导电炉床
[0082]18 炉洛
[0083]19残留的金属尾料
[0084]20氧化剂
[0085]21天然气入口 /给料
[0086]22空气入口 /给料
[0087]23水入口 /给料
[0088]24废气冷却塔(喷淋冷却塔)
[0089]25热交换器
[0090]26吸着剂给料系统
[0091]27给料/输送空气入口
[0092]28袋滤室
[0093]29空气污染控制残渣
[0094]30 HEPA (高效微粒空气)过滤器
[0095]31引风风扇
[0096]32排气烟囱
[0097]40冷却水
[0098]45 炉顶
[0099]50炉的入口
[0100]现在将参照非限制性的实施例来说明本发明。需要注意，由于1，4_ 二氯苯(C6H4Cl2)化学结构与PCB类似，所以将它用作模拟物，以避免与真正的PCB不必要的操作者内容。在本文中通篇将1，4_ 二氯苯作为模拟物。
[0101]试验中使用的等离子炉由以下部分组成。
[0102]耐火衬里的低碳钢外壳，其具有在上部壳体区的额外的水冷却套，和处于标称矿渣水平的一排水冷却铜手指以向夹渣线的耐火材料提供额外的保护。耐火材料是铸造氧化铝材料，其包含>90%的氧化铝，并具有1800°C的最高运行温度限度。该炉还具有50mm直径的水平放出孔(在放出孔区段中心的炉底部之上100mm)。在炉底部的150mm直径的钢条充当用于单电极操作的返回电极。炉在上部壳体区域具有孔，该孔用于监测压力和用于摄像机观测。在8个位置(K型热电偶)和2个位置的返回电极(K型)中提供耐火温度的热电偶监测。
[0103]圆锥形耐火衬里的低碳钢顶，其具有水冷却套。耐火材料约75_150mm厚。有5个大孔:用于单电极工作的一个中央端口，用于进料和一般接入等的四个侧端口，和一个较大的废气端口。还有一个较小的摄像机端口，在保护壳中容纳一个小型遥控摄像机，用来更好地观测炉的内部。还有2个热电偶孔，用于上述的耐火温度监测。顶部还提供用于电极控制器和用于废气管道的位置点，其与热氧化剂、冷却塔、袋滤室过滤器、高效微粒空气01EPA)过滤器、引风(ID)风扇、湿式除尘器，烟囱等连接。[0104]钢支架安装在载重车轮和铁轨上，以便于拆卸和安装所述炉。
[0105]在启动进料器之前，等离子炉需要用等离子电极预热约3-4小时，以确保内壁(高温氧化铝耐火材料)足够热，例如900-1100C。可以从安装在炉的顶部、外壳和底部的热电偶的读数判断出这些温度。安装用氩气吹扫来冷却的摄像机以监视进料内的条件，调整等离子体功率以匹配进料速率，见表9。炉内温度逐渐上升，直到熔体池达到1400-1600°C;此时，热量输入与到冷却水的热量损失和其他热量损失相匹配，即已经以温度平台的形式达到稳定状态条件。(对于具有炉渣溢出系统的商业装置，一旦炉渣水平达到所需的高度，例如溢流口之上50mm，则该炉准备好被切开以允许熔渣从溢流口连续溢出到定期更换的矿渣料斗中)。
[0106]离开等离子炉的废气是温度为900-1200°〇的氩气、队、勵!￡、0)、0)2、02、11(:1和颗粒物的混合物。该混合物在1100C以上的热氧化剂中燃烧，历时两秒气相停留时间。燃烧阶段后，通过使气体经过喷淋冷却系统和热交换器来将该气体冷却到300-400°C。在此温度下，如有必要，将熟石灰粉末注入到废气流与HCl气体反应。夹带的颗粒物与任何过量的石灰在废气袋滤室过滤器中分离，并在桶中收集。无颗粒的废气通过高效微粒吸收(HEPA)过滤器和湿式除尘器进一步清洁，然后通过CEMS监测，再经由烟囱排入大气。
[0107]调整进料系统以允许所有三种物流(固体、水和发动机油)同时进料到炉中，且对它们的流速交叉影响最小。优选地，三种组分就在被引入炉中之前汇合以形成连续的废物流。可选地，可以采用分开的进料以在炉中形成废物流。还将氩气引入到进料管，以在炉预热和冷却期间使水/发动机油进料管道冷却，和迫使固体混合物向前移动到炉。通过加入氩气管道之一，将氧气送入炉中。图2是经调整的进料系统的简化示意图。
[0108]在每次试验中， 将炉从室温加热至约1200°C，然后开始进料。这花费约3-4小时。加至炉的热量施加到耐火材料和外壳，使热质量和温度增加。传热模式是动态的，因为施加的部分热量被冷却水带走。当到水冷元件的炉损失达到约80KW并保持稳定，意味着炉处于准稳定态。从稳定态开始进料，确保材料迅速熔化，因此避免形成“冷壁”或“进料堆”;这被认为是更有代表性的连续加工条件。
[0109]在进料过程中，进料速率和模拟废物的配方尽可能保持恒定。由于连续进料，炉内的炉渣水平将会升高；但是，将等离子弧的长度调整为100-200mm的范围。因此，等离子体的电压从160伏变为250伏。通过改变等离子体电流的设定点，容易地控制等离子体功率以匹配模拟物的进料速率，即对处理40kg/h的模拟废物而言110-130kW。
[0110]在输送了每次试验所需的所有进料(通常为130-200kg)后，矿渣水平达到所需的高度，例如200-300mm。进料之后，将炉料浸泡约20分钟(相当于正常的稳定态停留时间)，以使送入炉中的所有材料熔化和经过处理，同时等离子体功率保持在90-1 IOkW(以补偿从等离子炉到等离子炉所有元件(即包括非水冷部件)的热损失)。
[0111]然后工作人员准备切开炉的放出孔，以炉渣放出到盘中。
[0112]当放出的熔岩样炉渣在盘中自然冷却下来，形成了致密的炉渣整料。机械破碎之后，尺寸可以减少到小于150_。该炉渣为玻璃状和致密的，其经过认定可以被视为用于处置和/或再利用目的的惰性废物，因此可用于建筑或用作路面材料。
[0113]模以物中的组分和它们的份数如下，见表1 (单位:wt/wt)。
[0114]表1PCB废物模拟物的组分[0115]
【权利要求】
1.一种用于处理包含一种或多种有害的有机组分的废物的方法，该方法包括在等离子体处理装置中对废物进行等离子体处理； 其中所述废物包含: (i)土壤和/或集料材料；和 (ii)油组分；和 其中，在对所述废物进行等离子体处理之前，所述废物包含一种或多种有害的有机组分和占所述废物5-50重量％的水。
2.如权利要求1所述的方法，其中在连续过程中处理所述废物，并且所述废物形成废物流。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述方法包括将以下共混的步骤:(i)所述土壤和/或集料材料；和(ii)所述油组分，以提供基本上均质的废物流。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述废物的水含量是10-40重量％。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在对所述废物进行等离子体处理的步骤之前，所述一种或多种有害的有机组分包含在: (i)所述土壤和/或集料材料， 和/或 (ii)所述油组分；和/或 (iii)所述废物流。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述等离子体处理在除所述废物中存在的水之外氧化剂的存在下进行。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述氧化剂包括蒸汽和/或氧。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述氧化剂包括氧气，和其中所述氧气的添加量为所述废物总重量的25-35重量％。
9.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述废物的等离子体处理在至少1100°c的温度进行。
10.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述废物的等离子体处理在IlOO0C -1800°c的温度进行。
11.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述有害的有机组分选自持久性有机污染物(POP)、臭氧消耗物质(ODS)和持久性生物聚集的和有毒的(PBT)污染物以及它们中两种或更多种的组合。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述有害的有机组分是多氯联苯(PCB)。
13.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法包括在所述废物的等离子体处理之后，回收固体玻璃化炉渣和/或废气。
14.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述方法包括向废物添加Si02、CaO和Al2O3的一种或多种的步骤。
15.根据权利要求13所述的方法，其中添加所述SiO2: CaO: Al2O3以提供所述废物中SiO2: CaO: Al2O3的比例为:
50-70 重量％的 SiO2 ； 20-30重量％的CaO ;和
10-20 重量 ％的 A1203。
16.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述等离子体处理装置是转移弧等离子体处理装置。
17.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述等离子体处理装置包括: 具有用于保持所述废物的底部的反应室； 配置于所述废物上方的第一电极；和 与所述底部电接触的第二电极，从而在使用中在所述第一电极与第二电极之间产生的等离子弧穿过所述废物。
18.根据权利 要求17所述的方法，其中所述第一电极不接触所述废料。
【文档编号】F23G7/14GK103648669SQ201280019638
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2012年4月23日 优先权日:2011年4月21日
【发明者】D·迪甘, 张凡 申请人:泰特罗尼克斯(国际)有限公司