[发明专利]基于水泥窑协同处置含氯固废的氯组分干法回收工艺

说明书

本发明公开了一种基于水泥窑协同处置含氯固废的氯组分干法回收工艺，解决了传统含氯组分采用湿法处理存在的流程长、能耗大、设备投资和运行成本高、对环境污染的问题。技术方案包括含氯组分的固废进入水泥生产线，在回转窑内高温环境下，含氯组分气化进入烟气中，从回转窑的窑头烟气罩中引出部分烟气，引出的所述部分烟气经干法除尘后送入冷却塔内与氯化钾粉体物料直接换热降温，烟气中的含氯组分冷凝下来进入氯化钾粉体物料中，换热后的烟气由冷却塔顶部排出，换热后的氯化钾粉体物料由冷却塔底排出。本发明工艺简单、投资成本和运行成本低、对环境友好、节能降耗、可有效回收氯化钾产品。

技术领域

本发明属于固废处理领域，涉及到水泥窑协同处理含氯固废时氯化钾的资源化回收工艺，具体的说是一种基于水泥窑协同处置含氯固废的氯组分干法回收工艺。

背景技术

2019年国家发改委修订发布的《产业结构调整目录》中，将水泥窑协同处置飞灰列为建材鼓励类首项。飞灰来源于城市垃圾焚烧发电厂，是典型的含氯组分(氯化钾+氯化钠)的危险废物，氯含量达10％，甚至更高【张磊,张云泽.钠、钾盐分离在飞灰水泥窑协同处理线上的应用.盐科学与化工,2017,46(10):38-40】，还含有大量的二噁英及重金属，其产生量已近1000万吨/年。

水泥窑内具有温度高、热容量和热惯性大，物流高温区停留时间长、有害成分分解彻底等特点，利用水泥窑协同处理生活垃圾、飞灰等固废已成为城市固废处置的主流发展方向。根据水泥窑协同处置固废的生产现场跟踪分析【李国强,韩涛,肖衍党,等.水泥窑旁路放风技术的研究.水泥技术,2012.6:29-32】，原料、燃料中的钾、钠、氯、硫含量较高会给水泥生产线系统的稳定运行带来严重后果，突出表现在窑尾烟室、下料斜坡、缩口及最下一级旋风筒的锥体等部位容易发生结皮堵塞现象，严重时会影响到烧成系统的稳定和正常运行。也就是说，在水泥生产线上，处于800-900℃的区域易出现结皮堵塞。

理论上，KCl、NaCl、CaCl₂等晶体的熔点为分别770℃、801℃、772℃，沸点分别为1420℃、1465℃、1935℃，所以理论上，这些含氯化合物至少要加热到1400℃以上才能气化。但是由于水泥原料是多种无机盐类化合物组成的混合物，从理论上分析，这些盐类混合物会形成低共熔点组分，气化温度也会降低。根据实际生产中出现的结皮堵塞现象分析，含氯组分的混合盐类的沸点该在800-900℃。所以在水泥生产过程中，含氯组分会在高温下气化，在800-900℃时冷凝下来，并随水泥原料再次进入水泥生产单元内的高温区，由此形成了含氯组分在水泥生产单元内的循环富集。

李瑞青等【李瑞青,等.NaCl-CaCl₂-BaCl₂和NaCl-KCl-BaCl₂三元熔盐相图的计算.化工冶金,1988,9(2):10-16】根据多元熔盐相图分析，得出NaCl-KCl-BaCl₂三元熔盐体系中，最低共熔点参数为542℃，最低共熔点的计算值为535℃。在电解熔盐LiCl以制取金属锂的生产工艺中，加入适量的KCl晶体，可使电解槽温度下降至400℃，从而使生产条件得以改善。

包文忠等分析了水泥生产过程中氯的循环机理【包文忠,等.水泥窑旁路放风技术及余热利用简介.水泥技术,2013.(6):96-99】。进入烧成带的氯几乎全部挥发，只有极少部分被熟料带走，在生料和燃料中挥发出来的氯化物可以与生料中的碱或与已进入窑气中尚未与硫化合的碱蒸气形成氯化碱。挥发过程中被带到窑气中的氯更易和钾发生反应生成氯化钾，一般只有在氯化钾形成后，过量的氯才能和钠形成氯化钠。这种化合物在800℃～900℃时蒸气压接近为零，即在该温度下几乎全部凝结在生料表面上，造成某些区域或者设备发生结皮、堵塞。氯化碱比其他碱化合物具有更小的蒸气压，并且在窑内烧成温度1450℃以下时就达到沸点，因而它在进入窑内不久又重新挥发出来。因此，当生料中的氯含量超过一定限度时，碱循环急剧增加，导致温度处于800℃～1000℃区间的预热器或管道内严重结皮，同时氯化碱还能和硫酸碱形成低熔点混合物，粘附在生料表面，降低生料的流动性，导致结皮的增强。水泥窑内，氯元素的存在，促进了碱的循环。