Серия дуговых электропечей постоянного тока HZX-5000 - Твердые и опасные отходы

Состояние индустрии минеральной ваты, каменной ваты:

Утилизация промышленных отходов всегда была в центре внимания отечественных и зарубежных предприятий. В 2018 году государство обнародовало стандарты сброса твердых отходов, и вопрос о том, как обращаться с промышленными отходами, как комплексно использовать промышленные отходы, стал проблемой, с которой сталкиваются отечественные предприятия. Горячий шлак промышленных отходов содержит много полезного тепла, согласно статистике (на примере доменного шлака, шлака ферросиликомарганца, шлака никелевого чугуна) каждый тонна горячего шлака, содержащего отработанное тепло, составляет около 50 кг условного топлива, выделяющего тепло, каждый тонна отработанного тепла горячего шлака может генерировать электроэнергию около 90 кВт·ч ~ 100 кВт·ч, как использовать эту часть полезного тепла - наше направление исследований.

Минеральная вата (или каменная вата) - это разновидность искусственного неорганического волокна, обладающего легким весом, низкой теплопроводностью, высокой термостойкостью и негорючестью, а также другими превосходными свойствами. Это широко используемые теплоизоляционные материалы, такие как вермикулит, перлит, диатомит, пеноцемент и т. д., с которыми трудно полностью сравниться. Минеральная (каменная) вата с добавлением специального связующего может быть изготовлена из гибких или полужестких изделий, таких как оболочка из минеральной ваты, плита из минеральной ваты, войлок из минеральной ваты и т. д. Эти изделия могут широко использоваться в нефтяной, энергетической, металлургической, химической, строительной и транспортной отраслях, а также могут использоваться в качестве звукопоглощающих и звукоизоляционных материалов.

Процесс производства минеральной ваты из расплавленного шлака:

Преимущества и недостатки производства минеральной ваты и каменной ваты в электропечи:

Преимущества:
(1) Оборудование обладает высокой применимостью, легко запускается, останавливается, отключается и т. д., простота эксплуатации;
(2) Инвестиции в оборудование относительно невелики, легко ремонтировать и обслуживать;
(3) Высокая эффективность нагрева (температура нагрева может достигать более 2000℃);
(4) Низкое энергопотребление (по сравнению с традиционным процессом экономия 300 кг ~ 350 кг кокса);
(5) Высокая эффективность работы, может работать непрерывно в течение 24 часов, не нуждается в частых остановках печи;
(6) Требования к сырью (обычно требуется размер частиц сырья 1 мм-5 мм);
(7) Производственные отходы могут быть повторно использованы, а коэффициент утилизации шлака может достигать более 90%;
(8) Низкие экологические требования, меньшее количество выбросов дымовых газов (в основном дым 350 мг/м²), легко перерабатывать.
Недостатки:
(1) Высокие единовременные инвестиции;
(2) Добавление смешивающего материала с горячим шлаком, который нелегко расплавить равномерно;
(3) Срок службы футеровки короткий (обычно 3 месяца - 4 месяца ремонта).

Ключевой технологический процесс:

Принципы обработки

• Высокотемпературное плавление и пиролиз: Дуговая электропечь может создавать высокотемпературную среду 1600 - 2000°C. В этой среде органические компоненты в твердых и опасных отходах подвергаются пиролизу и разлагаются на простые вещества, такие как углерод и водород, в то время как неорганические компоненты плавятся.
• Химическая реакция и удаление примесей: Для некоторых твердых отходов, содержащих металлические примеси, высокая температура может способствовать химическим реакциям между примесями и добавленными флюсами. Например, при обработке пыли сталеплавильных дуговых электропечей добавляется порошок извести, и в условиях высокой температуры он реагирует с некоторыми оксидами металлов в пыли с образованием легкоплавких шлаков, которые затем отделяются от расплавленного металла или других полезных компонентов.

Технологический процесс

• Предварительная обработка отходов: Твердые и опасные отходы необходимо предварительно обработать перед загрузкой в дуговую электропечь. Это может включать сортировку, дробление и сушку, чтобы обеспечить равномерный нагрев и реакцию отходов в дуговой электропечи. Например, пыль сталеплавильных дуговых электропечей необходимо собирать через герметичный пылеудаляющий трубопровод, а затем измельчать в пылезакрытом устройстве предварительной обработки.
• Загрузка: Предварительно обработанные отходы загружаются в дуговую электропечь. Метод загрузки может быть непрерывным или периодическим, в зависимости от типа и объема обработки отходов и характеристик дуговой электропечи.
• Высокотемпературная обработка: После того, как отходы попадают в дуговую электропечь, они нагреваются дугой, подвергаются высокотемпературному плавлению, пиролизу и другим реакциям. В процессе этого органическое вещество в отходах разлагается, а тяжелые металлы либо улетучиваются, либо остаются в расплавленном шлаке или металлической фазе.
• Разделение и обработка продуктов: После завершения обработки материалы в дуговой электропечи разделяются. Расплавленный металл можно дополнительно очистить для получения металлов высокой чистоты; расплавленный шлак можно охладить и измельчить, а некоторые шлаки можно использовать в качестве строительных материалов или перерабатывать после дальнейшей обработки; улетучивающийся газ необходимо обрабатывать через систему очистки газа для удаления вредных веществ, а затем сбрасывать или перерабатывать.

Сценарии применения

• Обработка пыли сталеплавильных дуговых электропечей: Пыль сталеплавильных дуговых электропечей является типичным твердым опасным отходом. Она содержит около 40% железа, 10% цинка и следовые количества тяжелых металлов, таких как свинец, хром и кадмий. Используя метод самоциркуляционного потребления и утилизации дуговой электропечи, пыль можно смешивать с порошком угля и порошком извести и распылять в расплавленный бассейн дуговой электропечи. Железо в пыли восстанавливается и попадает в стальную жидкость, в то время как цинк восстанавливается и попадает в регенерированную пыль. Когда содержание цинка в пыли достигает 25% - 30%, ее можно использовать в качестве сырья для систем цинкоплавления.
• Обработка органических опасных отходов: Дуговая электропечь также может использоваться для обработки органических опасных отходов, таких как отработанный пластик, туши животных, медицинские отходы и асбестовые отходы. В условиях высокой температуры органические опасные отходы подвергаются пиролизу и разложению, а конечными продуктами являются безвредные газы, углеродосодержащие вещества и стекловидные вещества, что обеспечивает безвредную обработку и использование ресурсов.

Преимущества

• Высокоэффективная безвредная обработка: Она может быстро разлагать и уничтожать органические загрязнители и стабилизировать тяжелые металлы в высокотемпературной среде, с высокой степенью безвредной обработки. Например, при обработке органических опасных отходов объем отходов после обработки может быть уменьшен до 99,7%.
• Использование ресурсов: Она может извлекать ценные металлы из отходов и преобразовывать некоторые отходы в повторно используемые материалы, такие как строительные материалы, реализуя использование ресурсов.
• Высокая адаптируемость: Она может адаптироваться к различным типам твердых и опасных отходов, включая отходы со сложными компонентами и высокотоксичные отходы.