[發明專利]一種利用甲烷處理電爐粉塵的回收系統

有效

• 申請號: 202110484519.1
• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113234933B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 樓波;鄭海虹;陳珍燕;何澤鴻;廖宇燊;朱浩冬
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: F02C1/05
• 分類號: F02C1/05;C22B7/02;C22B19/30;F27D17/00;B03C1/30;C01B3/02;C01B3/50;C21B13/00;C21C5/52
• 代理公司: 北京睿智保誠專利代理事務所(普通合伙) 11732
• 代理人: 周新楣

本發明公開了一種利用甲烷處理電爐粉塵的回收系統，包括旋流還原器、分離器、鎖氣器、碾磨機、冷凝器、儲氣罐、鋅貯存罐、鐵貯存罐、廢渣收集罐、電爐粉塵貯存罐、冷水箱、熱水箱、抽氣風機、甲烷風機、水泵。該系統以太陽能為熱源，將太陽能利用和電爐粉塵廢棄物處理相結合，實現了廢棄物資源化利用。本發明的工藝方法處理電爐粉塵，利用旋流還原器、分離器可分別獲得鐵和鋅，以及CO和H2等可燃氣體，且工藝過程利用太陽能作為能源，環境污染低。

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金有害固廢處理領域，特別涉及一種利用甲烷處理電爐粉塵的回收系統。

背景技術

在電爐煉鋼過程中，會產生大量的電爐粉塵，電爐粉塵中的鐵、鋅元素含量較高，具有較高的回收利用價值，隨著資源的日益緊張以及人類對環保意識的逐步提高，有必要對電爐粉塵中的有價金屬元素回收再資源化利用。

目前電爐粉塵處理工藝主要有濕法工藝和火法工藝。整體而言，濕法工藝能耗小，但工藝流程長投資大，運行成本高，對鋅含量較低的粉塵的再利用的經濟效益不明顯。火法處理工藝具有生產效率高、操作簡單、脫鋅率高和原料適應性強的優點，目前比較成熟的火法處理工藝就是通過轉底爐、回轉窯等專門的設備提供高溫，一般以化石燃料為熱源，環境污染問題較為嚴重，能源利用率不高。

公開號為CN101386913B的專利，公開了一種轉底爐處理含鋅粉塵回收氧化鋅的方法。該方法以焦炭為還原劑，以用化學燃料如天然氣或煤氣來加熱的轉底爐為熱源，并在造球過程中添加大量的熔劑及單一的有機粘結劑，因此會提高鋅的回收成本，且產品中將引入大量的非鐵物質，降低了球團中鐵的品位。

公開號為CN111647753A的專利，公開了一種利用熔融氣化爐直接還原回收鋅的方法，該方法也添加了粘結劑用以造球，采用電加熱的方式，以高溫熔融爐作為熱源，以焦炭為還原劑，然而煤球的炭化時間和焙燒時間都比較長，能耗大。

李圣輝等的文獻“微波碳熱還原含鋅鉛電爐粉塵”公開了利用含鋅鉛電爐粉塵、焦炭、無煙煤和煙煤吸收微波能力強的特點，以電磁能為熱源，以焦炭為還原劑，采用微波加熱方法對配碳電爐粉塵進行碳熱還原。但是該專利條件下所得的還原產物中鐵的金屬化率仍然較低，且無法獲得結晶性好的納米鋅。

綜上所述，現有的技術大多數是以焦炭或一氧化碳作為熱源與還原劑。

而本發明創新性地以太陽能為熱源、甲烷作為還原劑，并設計了對應的旋流還原反應器，讓CH₄與電爐粉塵在1200K的高溫環境下充分混合反應，并同時設計了相應的冷卻分離器，得到了更高價值的鋅單質、鐵單質以及氫氣、一氧化碳等燃料，利用可再生能源，提升了電爐粉塵的回收價值。故有資源利用率高、環境清潔、污染低等特點。

發明內容

本發明要解決在電爐粉塵中的有價金屬元素資源化回收利用中問題，提供一個集處理電爐粉塵以及生產燃料和工業原料為一體的、清潔無污染、安全可行的電爐粉塵回收系統。

為解決上述技術問題，本發明提供技術方案為一種利用甲烷處理電爐粉塵的回收系統，包括電爐粉塵處理子系統、氣體產物收集子系統和鐵收集子系統，

電爐粉塵處理子系統包括甲烷風機、換熱器和旋流還原器，甲烷風機用于將電爐粉塵及還原劑甲烷混合并輸送至換熱器，旋流還原器包括固體沉降管道、氣體排出管道和與換熱器物料輸出口相通的混合煙氣入口噴管，且旋流還原器用于吸收太陽能作為熱源進行還原反應；

氣體產物收集子系統包括分離器、儲氣罐和鋅儲存罐，分離器上設置有高溫氣體進口管道、固體鋅沉降管道、高溫氣體出口管道和冷卻水進口管道，高溫氣體進口管道和旋流還原器的氣體排出管道相通，鋅儲存罐的輸入口與固體鋅沉降管道相通，高溫氣體出口管道經換熱器與儲氣罐的輸入口相通；

鐵收集子系統包括磁選機、鐵貯存罐和廢渣貯存罐，磁選機的輸入口與旋流還原器的固體沉降管道相通，鐵貯存罐和廢渣貯存罐的輸入口均與磁選機的輸出口相通。