一种悬浮焙烧工业固废制备活性矿物掺合料的方法与流程

1.本发明涉及固废处理技术领域，尤其涉及一种悬浮焙烧工业固废制备活性矿物掺合料的方法。


背景技术：

2.我国每年新增工业固体废弃物100亿吨左右，历史堆存总量高达600亿-700亿吨，工业生产伴生的大宗固体废弃物含重金属等有害成分，长期得不到及时、高效的处理，会不断加大环境和资源压力。因此，大规模、高质量地处理利用好大宗固体废弃物势在必行。
3.目前，现有提钒工艺下，钒渣的活性低，利用率较低，没有合理而经济的综合利用方法，大量堆放不仅占用土地，而且钒渣中含有的可溶性cr6 、v5 等对人体健康危害极大，严重污染了环境。
4.水泥行业通过现有节能及替代石灰石原料技术因耗量巨大且替代资源很有限减碳空间有限；活性矿物掺合料可以部分替代水泥用于混凝土生产中，既可以减少混凝土中的熟料用量进一步减少水泥行业的碳排放，又可以显著改善混凝土的和易性，提高混凝土的耐久性、抗渗性，抑制碱集料反应。
5.目前活性矿物掺合料一般为粉煤灰、水渣、硅灰等，随着火力发电的减少，减碳政策的实施，此类矿物掺合料逐渐减少。
6.鉴于上述原因，现研发出一种悬浮焙烧工业固废制备活性矿物掺合料的方法。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种悬浮焙烧工业固废制备活性矿物掺合料的方法，以工业固废钒渣、石煤、灰岩为原料，采用悬浮焙烧法低温烧结制备活性矿物掺合料，节能降耗，弥补了现有固废处理技术的不足，提供了一种工业固废处理量大、煅烧温度低、能耗低、重金属固化程度高的技术方法，工业固废通过高温烧结，矿物掺合料稳定性好，可以有效固化重金属，避免了重金属溶出影响混凝土的耐久性；烧结法可以大量利用工业固废，缓解资源、环境压力；烧结法配方少、工艺简单，不涉及化学试剂，对环境污染小。
8.本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：一种悬浮焙烧工业固废制备活性矿物掺合料的方法，生产时料流走向：钒渣、石煤、灰岩按配比混合均匀后经提升机送至第一预热管内，第一预热管内的混合料随热气流依次进入p1悬浮预热器、p2悬浮预热器、p3悬浮预热器内，完成混合料的预热、分解和10％的固相反应；p3悬浮预热器内的混合料经p3悬浮预热器的出料口的管道进入焙烧炉内进行烧结，混合料在焙烧炉完成70-80％的固相烧结后，烧结后的物料随热气流通过管道进入气固分离器内进行气固分离，气固分离后的气相由高温风机通过管道抽取后送入废气处理系统进行处理，气固分离后的物料由气固分离器的出料口通过管道进入回转反应器内，物料在回转反应器内将固相反应进行完全，生成活性矿物掺合料，活性矿物掺合料通过回转反应器出料口的管道进入第二冷却管内，第二
冷却管内的活性矿物掺合料随气流依次进入c2冷却器、c1冷却器进行冷却，c1冷却器内的活性矿物掺合料经管道进入换热器内进一步换热，完成换热的活性矿物掺合料由输送泵送至成品库；
9.生产时气流走向：生产时，启动高温风机，高温风机通过管道抽排产生运行气流，冷空气由换热器进入，换热器内的冷空气通过管道依次进入c1冷却器、c2冷却器，与c1冷却器、 c2冷却器内的活性矿物掺合料进行换热，换热后生成的热空气做助燃空气通过管道进入焙烧炉，煤粉在焙烧炉的喂煤口燃烧后生成的热烟气通过管道依次进入气固分离器、p3悬浮预热器、p2悬浮预热器、p1悬浮预热器，热烟气对混合料进行预热、分解，p1悬浮预热器内的热烟气由高温风机抽出送至废气处理系统进行处理。
10.制备所述的一种悬浮焙烧工业固废制备活性矿物掺合料所用的生产系统，是由：提升机、 p1悬浮预热器、p2悬浮预热器、p3悬浮预热器、焙烧炉、气固分离器、回转反应器、c2冷却器、c1冷却器、换热器、输送泵、罗茨风机、高温风机构成；换热器的出料口下方设置输送泵，输送泵与换热器的出料口之间设置管道，输送泵一侧设置罗茨风机，罗茨风机与输送泵的进风口之间设置管道，换热器的进料口上方设置c1冷却器，c1冷却器的出料口与换热器的进料口之间设置管道，c1冷却器的进料口与换热器的冷风出口之间设置第三冷却管，c1 冷却器的上方一侧设置c2冷却器，c2冷却器的出料口与第三冷却管之间设置管道，c1冷却器的出风口与c2冷却器的进风口之间设置第二冷却管，c2冷却器的上方设置焙烧炉，c2冷却器的出风口与焙烧炉的进风口之间设置第一冷却管，c1冷却器的上方设置回转反应器，回转反应器的出料口与第二冷却管之间设置管道，回转反应器的上方设置气固分离器，回转反应器的进料口与气固分离器的出料口之间设置管道，焙烧炉的排风口与气固分离器的进料口之间设置第四预热管，焙烧炉上方设置悬浮预热机构，悬浮预热机构一侧设置提升机，悬浮预热机构另一侧设置高温风机；
11.所述的悬浮预热机构的结构为：气固分离器的上方设置p2悬浮预热器，焙烧炉的上方设置p3悬浮预热器，p3悬浮预热器的出料口与焙烧炉进料口之间设置管道，p3悬浮预热器的进风口与气固分离器的出风口之间设置第三预热管，p2悬浮预热器的出料口与第三预热管之间设置管道，p3悬浮预热器的出风口与p2悬浮预热器的进风口之间设置第二预热管，p3悬浮预热器上方设置p1悬浮预热器，p1悬浮预热器的出料口与第二预热管之间设置管道，p2 悬浮预热器的出风口与p1悬浮预热器的进风口之间设置第一预热管，p1悬浮预热器一侧设置高温风机，p1悬浮预热器的出风口与高温风机的进风口之间设置管道，高温风机出风口与的废气处理系统的进风口之间设置管道，p2悬浮预热器一侧设置提升机，提升机的出料口与第一预热管之间设置管道。
12.所述的钒渣、石煤、灰岩的配比为：60-70％、13-15％、15-25％，煅烧温度为900-1100℃。
13.所述混合料在焙烧炉中为悬浮状态，固相反应进行不完全，焙烧后的混合料在回转反应器中将固相反应进行完全，且混合料的固相烧结为放热反应，经热工计算，回转反应器中温度为1000-1100℃，不需要外加热源。
14.所述的出c1冷却器的活性矿物掺合料温度为300℃左右，经换热器换热后降至80℃，泵送至成品库。
15.本发明的有益效果是：本发明所用原料均为固体废弃物，其中难利用钒渣、石煤配
比高达65％、15％，且可大量利用，有效解决了固废处理难的问题。本发明所生产的活性矿物掺合料活性指数高达98％，部分替代水泥用于混凝土生产，减少水泥行业碳排放。利用窑尾热烟气预热、分解生料，使窑尾烟气温度降低至200℃左右，焙烧炉中煅烧温度950℃左右，充分利用了烟气热能，节约了能耗，其煅烧温度比传统矿物掺合料低100-200℃。
16.本发明以工业固废钒渣、石煤、灰岩为原料，采用悬浮焙烧法低温烧结制备活性矿物掺合料，节能降耗，弥补了现有固废处理技术的不足，提供了一种工业固废处理量大、煅烧温度低、能耗低、重金属固化程度高的技术方法，工业固废通过高温烧结，矿物掺合料稳定性好，可以有效固化重金属，避免了重金属溶出影响混凝土的耐久性；烧结法可以大量利用工业固废，缓解资源、环境压力；烧结法配方少、工艺简单，不涉及化学试剂，对环境污染小；本发明未详细说明处为现用常用技术。
附图说明
17.下面结合附图对本发明作进一步说明：
18.图1是悬浮焙烧流程图；
19.图中：提升机1、p1悬浮预热器2、p2悬浮预热器3、p3悬浮预热器4、焙烧炉5、气固分离器6、回转反应器7、c2冷却器8、c1冷却器9、换热器10、输送泵11、罗茨风机12、高温风机13。
具体实施方式
20.下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
21.实施例1
22.生产时料流走向：钒渣、石煤、灰岩按配比混合均匀后经提升机1送至第一预热管内，第一预热管内的混合料随热气流依次进入p1悬浮预热器2、p2悬浮预热器3、p3悬浮预热器 4内，完成混合料的预热、分解和10％的固相反应；p3悬浮预热器4内的混合料经p3悬浮预热器4的出料口的管道进入焙烧炉5内进行烧结，混合料在焙烧炉5完成70-80％的固相烧结后，烧结后的物料随热气流通过管道进入气固分离器6内进行气固分离，气固分离后的气相由高温风机13通过管道抽取后送入废气处理系统进行处理，气固分离后的物料由气固分离器 6的出料口通过管道进入回转反应器7内，物料在回转反应器7内将固相反应进行完全，生成活性矿物掺合料，活性矿物掺合料通过回转反应器7出料口的管道进入第二冷却管内，第二冷却管内的活性矿物掺合料随气流依次进入c2冷却器8、c1冷却器9进行冷却，c1冷却器9内的活性矿物掺合料经管道进入换热器10内进一步换热，完成换热的活性矿物掺合料由输送泵11送至成品库；
23.生产时气流走向：生产时，启动高温风机13，高温风机13通过管道抽排产生运行气流，冷空气由换热器10进入，换热器10内的冷空气通过管道依次进入c1冷却器9、c2冷却器8，与c1冷却器9、c2冷却器8内的活性矿物掺合料进行换热，换热后生成的热空气做助燃空气通过管道进入焙烧炉5，煤粉在焙烧炉5的喂煤口燃烧后生成的热烟气通过管道依次进入气固分离器6、p3悬浮预热器4、p2悬浮预热器3、p1悬浮预热器2，热烟气对混合料进行预热、分解，p1悬浮预热器2内的热烟气由高温风机13抽出送至废气处理系统进行处理。
24.实施例2
25.换热器10的出料口下方设置输送泵11，输送泵11与换热器10的出料口之间设置管道，输送泵11一侧设置罗茨风机12，罗茨风机12与输送泵11的进风口之间设置管道，换热器 10的进料口上方设置c1冷却器9，c1冷却器9的出料口与换热器10的进料口之间设置管道， c1冷却器9的进料口与换热器10的冷风出口之间设置第三冷却管，c1冷却器9的上方一侧设置c2冷却器8，c2冷却器8的出料口与第三冷却管之间设置管道，c1冷却器9的出风口与c2冷却器8的进风口之间设置第二冷却管，c2冷却器8的上方设置焙烧炉5，c2冷却器8的出风口与焙烧炉5的进风口之间设置第一冷却管，c1冷却器9的上方设置回转反应器7，回转反应器7的出料口与第二冷却管之间设置管道，回转反应器7的上方设置气固分离器6，回转反应器7的进料口与气固分离器6的出料口之间设置管道，焙烧炉5的排风口与气固分离器6的进料口之间设置第四预热管，焙烧炉5上方设置悬浮预热机构，悬浮预热机构一侧设置提升机1，悬浮预热机构另一侧设置高温风机13；
26.所述的悬浮预热机构的结构为：气固分离器6的上方设置p2悬浮预热器3，焙烧炉5的上方设置p3悬浮预热器4，p3悬浮预热器4的出料口与焙烧炉5进料口之间设置管道，p3 悬浮预热器4的进风口与气固分离器6的出风口之间设置第三预热管，p2悬浮预热器3的出料口与第三预热管之间设置管道，p3悬浮预热器4的出风口与p2悬浮预热器3的进风口之间设置第二预热管，p3悬浮预热器4上方设置p1悬浮预热器2，p1悬浮预热器2的出料口与第二预热管之间设置管道，p2悬浮预热器3的出风口与p1悬浮预热器2的进风口之间设置第一预热管，p1悬浮预热器2一侧设置高温风机13，p1悬浮预热器2的出风口与高温风机13的进风口之间设置管道，高温风机13出风口与的废气处理系统的进风口之间设置管道， p2悬浮预热器3一侧设置提升机1，提升机1的出料口与第一预热管之间设置管道。
27.实施例3
28.所述的钒渣、石煤、灰岩的配比为：60-70％、13-15％、15-25％，煅烧温度为900-1100℃。
29.实施例4
30.所述混合料在焙烧炉5中为悬浮状态，固相反应进行不完全，焙烧后的混合料在回转反应器7中将固相反应进行完全，且混合料的固相烧结为放热反应，经热工计算，回转反应器中7温度为1000-1100℃，不需要外加热源。
31.实施例5
32.所述的出c1冷却器9的活性矿物掺合料温度为300℃左右，经换热器10换热后降至80℃，泵送至成品库。