專利名稱：利用冶金熔融渣與固體可燃物制備可燃氣的方法
技術領域：
本發明涉及一種余熱回收利用的方法，尤其是針對冶金熔融渣與固體可燃 物混合氣化制備優質氣體燃料以及渣中有價金屬回收、廢渣的資源化利用，屬于 資源與環境技術領域。
背景技術：
目前我國工業生產節能形勢嚴峻，生產工藝、設備落后，冶金過程排放的 熔融渣含有大量的余熱資源沒有得到回收利用，導致生產過程能源利用率低、產 品能耗高的現象十分突出，造成了嚴重的資源浪費。如冶金熔融渣的潛熱、顯熱 回收采用工藝簡單，如需要消耗大量水資源的水淬沖渣法，沖渣水所帶走的熱量 不能充分被利用，冷卻后的熔融渣的回收利用率也很低，廢渣中所含的大量有價 金屬資源不但不能被回收利用，還伴隨產生的蒸汽進入大氣造成了嚴重的環境污 染。
冶金熔融渣是一種高溫熔融狀態的物質，粘度大，導熱性差，在冷卻過程 中其物理性質往往發生變化，且冷卻過程對生成的固態爐渣的物理性能也有很大 影響。
能源嚴重短缺的日本從1973年起已對冶金爐渣熱回收利用進行了大量基礎 性的和半工業性的試驗研究。如日本太平洋金屬公司釆用"氧化鎳礦—回轉窯干 燥—回轉窯煅燒—電爐還原熔煉—鎳鐵合金"流程處理低品位鎳礦石，釆用噴吹 空氣風碎熔渣制粒，利用熱交換方式回收渣的余熱，熱回收率達65%以上，達 到節約總能耗23%的效果。另外爐渣作為一種資源已被許多國家廣泛應用，如 作為水泥原料、建筑材料和筑路材料等，但作為二次能源利用的工作還不夠，其 含有的大量有價金屬也沒有得到充分的回收利用。目前，國內對冶金熔融渣余熱 的回收利用尚在起步階段。
另一方面一些諸如農林廢棄物，煤，城巿生活垃圾，廢塑料，生物質等固 體可燃物可以通過氣化技術轉化制取優質燃氣，但氣化過程又需要大量的能源。 若能采用合理的新節能技術將冶金熔融渣的余熱資源用于固體可燃物的氣化，不 但節約了能源，提高了冶金行業的能源效率，而且減少了環境污染，更可獲得優 質氣體燃料，該方法對實現我國節能減排的戰略目標具有十分重大的現實意義。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種利用冶金熔融渣與固體可燃物制備 可燃氣的方法，可綜合利用廢棄可燃物和冶金余熱，將廢棄的固體可燃物進行 混合氣化，制備優質可燃氣，并綜合回收渣中的有價金屬，促進冶金熔渣的資
源化利用。
解決發明的技術問題所采用的方案是
(1) 將固體可燃物破碎、干燥；
(2) 將破碎干燥后的固體可燃物與110(TC 160(TC的冶金熔融渣以800-5500:1000的比例混合，在氣化爐內中升溫并熱解氣化；
(3) 對固體可燃物氣化產生的氣體分離出粉塵和回收高溫氣化煙氣中的熱 量，凈化可燃氣。
本發明的還包括以下技術方案
(1) 固體可燃物應破碎至3mm 10mm的顆粒，干燥至平均含水率低于
20%;
(2) 在氣化爐內實現固體可燃物的高溫氣化，可選取含氧量為21~99%的 富氧空氣或水蒸氣為氣化介質，或將富氧空氣與水蒸氣以0.3~8:1的體積比混 合作為氣化介質。氣化介質壓力為0.1MPa lMPa,氣化爐內空氣過剩系數為 0.2 1。
冶金熔融渣經固體可燃物氣化吸收余熱后被降溫至400°C ~ 600°C的中溫 固態渣，經氣化冷卻粉碎裝置破碎為小于200目的達到70%~90%的顆粒，所 產生的水蒸氣輸送再至氣化爐作為氣化介質。
對冷卻后的爐渣分離出其中的有價金屬并回收利用，尾渣做水泥原料或做 建筑材料使用。
本發明的有益效果是
(1) 對冶金熔融渣的顯熱、潛熱余熱資源做到了階梯高效綜合回收利用，提 高能源利用率的同時還取代了水淬工藝，大大節約了水資源的消耗；
(2) 將原先浪費的熔融渣余熱資源回收用于固體可燃物氣化制備優質可燃 氣，符合"建設具有冶煉產品制造功能、能源轉換功能、社會大宗廢棄物處理與
吸納功能的新型冶煉廠"的未來冶金工業發展方向；
(3) 對熔融渣中的有價金屬進行了回收利用，是對日益枯竭的礦產資源的有 力補充，減少了廢渣的環境污染，且處理后的無害尾渣還可進行資源化利用， 用于做水泥業原料或建筑材料等。
圖l為本發明工藝流程示意圖。
具體實施方式
實施例1:
某煉銅廠貧化電爐產出的渣現在釆用的是水淬方式處理，沖渣水 噸/小時。目前每年的銅渣排放量在60萬噸左右，流動溫度為1258。C
量約IOOO
。將收集
來的周邊城巿生活垃圾自然干燥至含水率低于15%,，經機械分選除去部分不
可燃物質并破碎可燃物質為平均粒徑小于5mm的顆粒(熱值達18893kJ/kg)， 在氣化爐內按2800千克垃圾/噸渣的比例混合氣化，釆用含氧量為30 ~ 35%的富 氧空氣做氣化介質，氣化介質壓力在45.5 55.5kPa之間調節，空氣過剩系數 0.2 0.4。氣化產生的氣體經由氣化爐頂部進入氣體凈化裝置凈化提純后再經 由冷卻器降溫，得到優質的可燃氣，成分為CO: 7.33%, H2: 6.93%, CH2: 3.25%, CmHn: 4.13%, C02: 14.47%，熱值達6380kJ/m3。被降溫至600。C左右 的固態中溫渣經氣化冷卻粉碎裝置破碎降溫，溫度降至45'C，冷卻粉碎后得到 的小于200目達到70%的廢渣，釆用公知技術篩選后得到含有鐵元素和銅元素 的物料；其余的為含有硅、鎂、鈣的廢渣，可用作建材。 實施例2:
個舊地區錫礦業經過上百年的開釆，地表砂錫礦資源已經枯竭，硫化礦的 采選量隨之逐漸增多，冶金渣中除錫外還含有豐富的砷和硫。某煉錫廠每口屯錫 渣含有1.38xl(^KJ的余熱。首先將溫度達1150。C的熔融渣與粉碎(長度20mm 以下，寬度和厚度不超過5mm )、干燥后的秸稈等農業廢棄物在氣化爐內按3600 千克秸稈/噸渣的比例混合氣化，釆用水蒸氣做氣化介質，氣化介質壓力在 52.5 68.5kPa之間調節，空氣過剩系數0.15 0.3。氣化產生的氣體經由氣化爐 頂部進入氣體凈化裝置凈化提純后再經由冷卻器降溫，得到優質的可燃氣，成 分為CO: 7.54%， H2: 6.30%, CH2: 4.07%， CmHn: 2.96%, C02: 15.81%， 熱值達6820kJ/m3。被降溫至550。C左右的固態中溫渣經氣化冷卻粉碎裝置破碎 降溫，溫度降至55'C，降溫粉碎過程所產生的水蒸氣輸送至氣化爐作為氣化介 質，冷卻粉碎后得到的小于200目的達到80%的廢渣，釆用公知技術篩選后得 到含有鐵元素的物料；其余的為含有硅、鎂、鈣的廢渣，可用作水泥原料。
實施例3
某冶煉廠排出的鎳渣中含有鎳、鈷、銅等有價金屬，且每噸鎳渣含有 1.67xl(^KJ的余熱。首先將溫度達1185'C的熔融渣與粉碎(8mm以下)、干燥 后的廢塑料在氣化爐內按4950千克廢塑料/噸渣的比例混合氣化，釆用富氧空 氣-水蒸氣(2.5:1的體積比混合)做氣化介質，氣化介質壓力在38.5 48.5kPa 之間調節，空氣過剩系數0.45 0.55。氣化產生的氣體經由氣化爐頂部進入氣 體凈化裝置凈化提純后再經由冷卻器降溫，得到優質的可燃氣，成分為CO: 7.56%, H2: 6.22%, CH2: 3， 43%, CmHn: 4.11%, C02: 14.14%,熱值達6160kJ/m3。 被降溫至58(TC左右的固態中溫渣經氣化冷卻粉碎裝置破碎降溫，溫度降至 75'C左右，降溫粉碎過程所產生的水蒸氣輸送至氣化爐作為氣化介質，冷卻粉 碎后得到的小于200目的達到75%的廢渣，采用公知技術篩選后得到含有銅元 素的物料；其余的為含有硅、鎂、鈣的廢渣，可用作筑路材料。
權利要求
1、一種利用冶金熔融渣與固體可燃物制備可燃氣的方法，其特征是(1)將固體可燃物破碎、干燥；(2)將破碎干燥后的固體可燃物與1100℃～1600℃的冶金熔融渣以800～5500∶1000的比例混合，在氣化爐內中升溫并熱解氣化；(3)對固體可燃物氣化產生的氣體分離出粉塵和回收高溫氣化煙氣中的熱量，凈化可燃氣。
2、 按權利要求l所述的同步制取合成氣和金屬鋅的方法，其特征是(1) 固體可燃物應破碎至3mm 10mm的顆粒，干燥至平均含水率低于20%;(2) 在氣化爐內實現固體可燃物的高溫氣化，可選取含氧量為21%~99% 的富氧空氣或水蒸氣為氣化介質，或將富氧空氣與水蒸氣以0.3~8:1的體積比 混合作為氣化介質。氣化介質壓力為0.1MPa lMPa，氣化爐內空氣過剩系數 為0.2 1。
3、 根據權利要求2述的同步制取合成氣和金屬鋅的方法，其特征是冶金 熔融渣經固體可燃物氣化吸收余熱后被降溫至40(rC 60(TC的中溫固態渣，經 氣化冷卻粉碎裝置破碎為小于200目的達到70% 90%的顆粒，所產生的水蒸 氣再輸送至氣化爐作為氣化介質。
4、 按權利要求3所述的同步制取合成氣和金屬鋅的方法，其特征是對冷 卻后的爐渣分離出其中的有價金屬并回收利用，尾渣做水泥原料或做建筑材料 使用。
全文摘要
利用冶金熔融渣與固體可燃物制備可燃氣的方法。本發明為余熱回收利用的方法，尤其是針對冶金熔融渣與固體可燃物混合氣化制備優質氣體燃料以及渣中有價金屬回收、廢渣的資源化利用，屬于資源與環境技術領域。本發明的工藝為(1)將固體可燃物破碎、干燥；(2)將破碎干燥后的固體可燃物與1100℃～1600℃的冶金熔融渣以800～5500∶1000的比例混合，在氣化爐內中升溫并熱解氣化；(3)對固體可燃物氣化產生的氣體分離出粉塵和回收高溫氣化煙氣中的熱量，凈化可燃氣。本發明可綜合利用廢棄可燃物和冶金余熱，將廢棄的固體可燃物進行混合氣化，制備優質可燃氣，并綜合回收渣中的有價金屬，促進冶金熔渣的資源化利用。
文檔編號C10B53/00GK101113341SQ20071006617
公開日2008年1月30日 申請日期2007年9月11日 優先權日2007年9月11日
發明者山 卿, 華 王, 王仕博, 胡建杭 申請人:昆明理工大學