[发明专利]灰分处理的方法和系统

说明书

本发明处理供金属回收的颗粒材料的方法包括将炉加热至第一温度；将颗粒材料送入炉中；以及在加热原材料之前或之后，将还原气流送入并穿过炉。在炉中加热颗粒材料，以使含于灰分中的一种或更多种金属挥发进入气流中，并且在一个或更多个收集单元中回收挥发的颗粒。处理供金属回收的颗粒材料的系统包括用于接收还原气流和颗粒材料的经加热的炉、用于挥发的颗粒的收集单元和用于不挥发材料的收集单元。

技术领域

本发明涉及从燃烧灰分中回收金属的灰分处理方法和系统。

背景

一种或更多种废物是不想要或不可用的材料，并可由任何物质组成，所述物质在初次使用后被丢弃，或者是无价值、有缺陷和无用的。由人类活动产生（例如原材料的提取和加工）产生废物。

废物处理是指确保废物对环境具有最小的实际影响所需的活动。在许多国家，法律要求各种形式的废物处理。

废物可以是固体、液体或气体，且每种类型具有不同的处置和管理方法。废物管理应对所有类型的废物，包括工业废物、生物废物和家用废物。固体废物的处理是废物管理的关键组成部分。

废物管理(或废物处置)是对废物从其产生到其最终处置的管理所需的活动和行动。这包括废物的收集、运输、处理和处置，连同废物管理过程的监测和监管。

资源回收是使用废物作为原料以产生有价值的产品作为新的产出品。目的在于减少产生的废物的量。资源回收延迟了对制造过程中使用新的原材料的需求。城市固体废物中发现的材料可用于制备新产品。塑料、纸张、铝、玻璃和金属是可在废物中发现价值的实例。

焚化是一种高温废物处理工艺，其牵涉燃烧含于废料中的有机物质，此类工艺中的系统描述为“热处理”。通常被认为是热处理的系统大体包括废物储存和进料制备以及在炉中燃烧，产生热气体和供处置的底灰残余物。任何焚化设施将包括如废物储存和处理、加工以制备废物、燃烧、空气污染控制和残余物(灰分)处理的过程。

废物焚化设施通常由以下构成：与废物储存和反应器原料制备；废物本身的燃烧；以及热产物气体和灰分残余物的处理相关的许多单元操作。

废料的焚化将废物转化为灰分、烟道气和热量。灰分主要由废物的无机成分形成。底灰(也称为底渣)是炉或焚化炉中燃烧的不可燃残余物的一部分。飞灰或烟道灰是煤燃烧产物，其由锅炉排出的颗粒(燃烧的燃料的细颗粒)以及烟道气组成。落到锅炉底部的灰分也称为底灰或底渣。

来自废物燃烧的灰分和炉渣通常含有大量重金属和氯。重金属通常以金属氯化物的形式存在于灰分或炉渣中。这影响金属回收和金属再利用的处理过程。灰分处理是一种从灰分中回收金属，同时降低灰分毒性的方式。

废物焚化过程中产生大量飞灰。氯化物通常存在于由有害材料(例如聚氯乙烯塑料)的焚化所产生的飞灰中。飞灰中高浓度的某些污染物使得处理和处置飞灰是困难的。这些污染物包括容易浸出的氯化物、重金属和持久性有机污染物。为了避免来自飞灰的处置的不利环境影响，必须降低可溶性氯化物的含量。现今可利用于氯化物去除的选择之一是使用压滤机进行浸出和置换洗涤。

等离子体技术是用于管理由焚化炉和其它工艺产生的飞灰和空气污染控制残余物(APCr)的另一种现有技术方法，其中通过燃烧处理废物，以例如在废物（转化）为能源的工艺（waste-to-energy processes）中产生燃料源。其被用作处理APC和飞灰处置的技术。此类等离子体增强工艺允许将原材料送入密封炉中，并使用由单个或多个等离子体电极/炬产生的等离子体电弧在受控环境中加热。对于废物处置和废物处理，施加高温和紫外光导致高资源回收率和高破坏率、以及高有害组分去除率。可将工艺化学设计为从原料中分离和回收有价值的金属、矿物和其它材料，同时破坏有害元素，留下无害的玻璃化材料。可以采用这种玻璃化材料例如作为建筑行业的建筑产品。

因此，燃烧灰分的最终处置的问题在于其高含量的氯化物和/或重金属(例如铅(Pb)、镉(Cd)和锌(Zn))。尤其飞灰被认为是有害废物，并且在其处理和处置时必需考虑特殊的环境状况。