[发明专利]一种利用高炉渣余热同步资源化生物质及无害化铬渣的方法

说明书

技术领域

本发明是同步处理铬渣及生物质并且冷却高炉渣的方法，在无害化铬渣、获得了高品位的能源气的同时，大大节约了能源，同时。属于环境保护及低碳技术领域。

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。但都有各自问题。湿法是将通过添加还原剂将铬渣中Cr⁶⁺在液相还原解毒的方法。但该法试剂消耗大，成本高，目前还难以大规模用于治理铬渣。干法解毒既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达到解毒的目的。传统的干法治理是用碳做还原剂，再还原性气氛中加热至1000℃左右把有毒的Cr⁶⁺还原成无毒的Cr⁶⁺，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。

另一方面，我国每年产生大量的生物质，如今大部分生物质没有有效利用，而进行田间焚烧，形成了雾霾，严重影响了大气环境。生物质热解利用是一种生物质利用方法，但其产品焦油通常难以利用，还存在设备结焦的问题。申请号2014102110190的专利介绍了一种利用污泥及生物质催化重整裂解制取燃料气的方法，该方法将生物质焦油转化为可燃气的方法，虽然产生了较为易利用的燃料气，但其CO2含量高，品质差；同时需要1000℃左右高温，能耗大，利用率较低；此外该法还需要利用较为昂贵的CaO基、Al2O3基催化剂。

此外，我国每年产生大量的高炉渣，液态高炉渣温度高，温度1500-1700℃，如果能好好利用，将是宝贵的资源。但目前很少有技术将其中的热能有效利用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明是一种新型的铬渣、生物质及液态高炉渣的处理处置方法。通过工艺控制，可以将液态高炉渣有效冷却并将其热能有效利用，同时将生物质转化为高品质能源气，并将铬渣中六价铬高效还原的同时。

本工艺技术方案为：将液态高炉渣加热并气化生物质及冷却水，随后利用危险废物铬渣高温催化裂解生物质裂解气，在水蒸汽气化的条件下较为彻底的将生物质转化为低分子的高温能源气体（H2、CO及CH4等），避免了铬渣表面的结焦。而同时生物质产生的高温能源气体又将铬渣加热，同时使铬渣中六价铬还原为三价铬，顺便让低温铬渣对能源气体进行冷却，而能源气体中的Cl及CO2被铬渣中的碱性物质吸收。本工艺在无害化铬渣的同时，大大节约了能源，同时获得了高品位的能源气。

本发明的方法具体包括以下步骤：

（1）温度1500-1700℃的液态高炉渣由渣罐倾倒至造粒器入口端，经造粒后，从出口端进入回转反应冷却装置入口处，与生物质混合，并将生物质热解，随后高炉渣与生物质热解焦炭输往回转反应冷却装置出口端，经冷却水冷却后排放；冷却高炉渣的冷却水与高炉渣的连续输入质量比为1：(1-8)；生物质与高炉渣的连续输入质量比为1：(1-8)；

（2）步骤（1）中的冷却水从回转反应冷却装置出口端加入，喷淋到高炉渣表面受热转化为水蒸气；水蒸气随后与高炉渣逆向流动并换热，输往回转反应冷却装置入口端与生物质热解气混合；混合气随后输往造粒器与高温高炉渣进行换热，转化为800-1400℃的高温混合气；

（3）将步骤（2）中的混合气输往催化重整炉，炉内负载煅烧后的铬渣，混合气体加热里面的铬渣在800-1200℃范围内进行催化重整，生成能源气体；

（4）步骤（3）中生成的高温能源气体随后输入内热式回转窑窑头中，与窑尾连续输送过来的铬渣进行换热处理，同时能源气体将铬渣中六价铬还原为三价铬；高温能源气体温度降低至250℃以下后，从回转窑窑尾排出，进入冷凝装置，与冷却水逆向流动并发生间接换热，冷凝脱水后收集；换热后的高温铬渣从回转窑窑头排出，进入冷却装置，使用冷却水将其冷却至150℃以下后排放，同时利用所产生的水蒸气控制冷却装置内部气压高于室外气压0-30kp；连续产生的高温能源气体与连续输入的铬渣的质量比控制在（1-8）：4；

（5）步骤（4）中换热后的高温铬渣从回转窑窑头排出，进入冷却装置，使用冷却水将其冷却至150℃以下后排放，同时利用所产生的水蒸气控制冷却装置内部气压高于室外气压0-30kp；

相比传统的生物质处理方法，本方法有如下优势：