一种利用有机固废热解气还原赤泥生产可燃气体的方法与流程

本发明涉及环境保护领域，具体涉及一种利用有机固废热解气还原赤泥生产可燃气体的方法。

背景技术：

赤泥是铝生产工业中利用铝土矿提取氧化铝时产生的强碱性固体废弃物，一般来说，每提取1t氧化铝时会附带产生1.5t～2.5t赤泥。目前，我国赤泥年排放量已经超过1亿吨，累积堆存量超过2亿吨。处置的方式一般为筑坝堆存，其综合利用率仅为4％，相当部分赤泥没有被妥善的处置，同时，大量赤泥的堆存不仅占用了大量的土地和空间，赤泥本身的强碱性还会污染周边的环境，使堆存处的生态环境受到严重的破坏，赤泥所含的二次资源也得不到有效利用。这给铝生产行业带来了严重的环境压力，赤泥的堆存的环境危险也愈加收到制铝行业和政府部门的重视，赤泥的综合利用是解决赤泥环境风险的有效方法。

由于赤泥本身的特性，其综合利用受到了很大的限制，在以往的研究中，赤泥多被用于水泥，路基等建筑材料，虽能大量的利用，但是赤泥所含的以氧化铁为主要存在形式的铁元素并未得到有效的回收和利用，而是直接被混于其中。在还原赤泥提取有效金属的研究中，还原剂往往采用焦炭，煤，氢气等资源，虽提取了铁，但过程中会消耗相当量的还原剂，同时还可能会产生其他污染物的排放。不仅增加了赤泥综合利用的成本投入，还可能会对环境产生二次污染。

技术实现要素：

针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明目的在于提供一种利用有机固废热解气还原赤泥生产可燃气体的方法，该方法能够更好的实现赤泥的综合利用。

为了达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种利用有机固废热解气还原赤泥生产可燃气体的方法，步骤如下：

(1)将获得的赤泥进行清洗使其ph值为7～9；

(2)干燥赤泥，然后在800℃～1000℃空气条件下进行煅烧，使铁完全氧化为三氧化二铁，获得活化赤泥；

(3)将活化赤泥和有机固废放入反应器中，在惰性气体保护下在650-850℃进行有机固废的热解，产生的热解气由通入的惰性气体携带进入活化赤泥反应区域进行部分或完全氧化，在获得小分子可燃气体同时将活化赤泥中的三氧化二铁充分还原；

(4)反应结束后产生的气体经过洗气瓶洗气后收集，得到的可燃气体可作为商品或工业原料出售；而被还原的赤泥则可进入下一步处理流程提取其中所含的铁等高价值金属元素，实现赤泥的综合利用。

上述技术方案中，进一步地，步骤(3)中，所述的有机固废为聚乙烯粉末、聚丙烯、聚苯乙烯等。

本发明的发明原理为：

以赤泥和有机固废为原料，有机固废热解后会产生很多的有机产物，这些产物具备一定的还原性，将产生的还原性产物热解气在一定的温度下通过处理好的赤泥，还原性热解气中的成分被赤泥中氧化性成分氧化，长链烃类断裂生成更多的小分子可燃气体，同时赤泥被还原，通常情况下，可以产生氢气，一氧化碳，甲烷等可燃气体，将其中的二氧化碳除去后可得到较为纯净的小分子可燃气，这些小分子可以重新利用，产生价值。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1)成本低、工艺简单。本发明采用有机固废热解气进行赤泥的还原，所需要的原料均为低价值的废弃物，无需专门制备还原剂。且整个工艺流程简单，可以轻松实现所需条件。

2)可同时处理多种有机废弃物，产生高价值产品，实现以废制废。在本发明中，除了赤泥中铁原元素被还原后可轻松进行铁元素的提取外，提取铁后的废渣也可作为水泥等建筑材料的添加物，提高赤泥的综合利用率。而之前难以处理的有机固废经过合适的处理条件后也能产生高价值的可燃气，一举两得。

3)有机固废经处理后产气量大，纯度高。0.5g聚乙烯经过本方法处理后可产生700ml以上的气体，其中甲烷，一氧化碳，氢气总含量可实现70％以上。且气体中杂质几乎全部为过度氧化产生的二氧化碳和水，经过简单除杂后即可获得纯净可燃气。

附图说明

图1是本发明方法的流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。

本发明方法存在实现有多种方式，可以在同一反应器中进行，也可在多个反应器中进行。以下给出的4个实施例中，实施例1和实施例2采用两个反应器实现，实施例3和实施例4采用一个反应器实现。

实施例1

选取赤泥，将其清洗至ph＝7～9后在105℃下烘干至完全干燥，研磨后在900℃空气条件下煅烧以将其中的铁成分完全转化为氧化铁。

将处理好的有机固废和活化之后的赤泥加入到已经升至所需温度并且充满惰性气体的反应器中，有机固废在高温下迅速热解释放热解气，随后热解气经过赤泥反应区，产生小分子可燃气体，同时将赤泥还原。此处有机固废指聚乙烯粉末，惰性气体指氮气，聚乙烯粉末与赤泥质量比为1：16，赤泥与等量石英砂均匀混合后分别填充到两个石英反应器中(混合石英砂是为了延长赤泥段的长度)，每个石英反应器只填充一半；有机固废与其中一半赤泥和石英砂的混合物充分混合之后填充至第一个反应器中，第一反应器中有机固废的热解温度和赤泥的反应温度均为850℃；第二个反应器中赤泥的反应温度为900℃。

反应后产生的气体经过洗气瓶洗气后收集并储存，被还原的赤泥收集后等待下一步的综合利用。

该方法产生的可燃气体中二氧化碳占27％，一氧化碳26％，氢气32％，甲烷16％，0.5g聚乙烯产生可燃气体536ml。

实施例2

与实施例1的区别在于，第二个反应器中赤泥的反应温度为750℃。

该方法产生的可燃气体中二氧化碳占34％，一氧化碳3％，氢气15％，甲烷35％,乙烯11％，0.5g聚乙烯产生可燃气体286ml。

由实施例1和实施例2可知，当赤泥的反应温度为900℃时，产生的可燃气体更多。

实施例3

选取赤泥，将其清洗至ph＝7～9后在105℃下烘干至完全干燥，研磨后在840℃空气条件下煅烧以将其中的铁成分完全转化为氧化铁。

将处理好的有机固废和活化之后的赤泥加入到已经升至所需温度并且充满惰性气体的反应器中，有机固废在高温下迅速热解释放热解气，随后热解气经过赤泥反应区，产生小分子可燃气体，同时将赤泥还原。此处有机固废指聚乙烯粉末，惰性气体指氮气，聚乙烯粉末与赤泥质量比为1：8，热解温度为650℃，赤泥反应段温度650℃。

反应后产生的气体经过ch2cl2洗气瓶洗气后收集并储存，被还原的赤泥收集后等待下一步的综合利用。

该方法产生的可燃气体中二氧化碳占22％，一氧化碳2％，氢气9％，甲烷20％，乙烯30％，乙烷6％。0.5g聚乙烯产生可燃气体214ml。

实施例4

选取赤泥，将其清洗至ph＝7～9后在105℃下烘干至完全干燥，研磨后在840℃空气条件下煅烧以将其中的铁成分完全转化为氧化铁。

将处理好的有机固废和活化之后的赤泥充分混合后加入到已经升至所需温度并且充满惰性气体的反应器中，有机固废热解产生小分子可燃气体，同时将赤泥还原。此处有机固废指聚乙烯粉末，惰性气体指氮气，聚乙烯粉末与赤泥质量比为1：8，热解温度为750℃，赤泥反应段温度750℃。

反应后产生的气体经过ch2cl2洗气瓶洗气后收集并储存，被还原的赤泥收集后等待下一步的综合利用。

该方法产生的可燃气体中二氧化碳占20％，一氧化碳3％，氢气15％，甲烷31％，乙烯26％，乙烷3％。0.5g聚乙烯产生可燃气体303ml。