5686 中国环境科学学会学术年会论文集焦炉协同处置焦化有机危险废物研究与应用赛音巴特尔赵鹏马刚平张向伟北京北京北京中国中国中国王琪李丽首钢技术研究院首钢环境产业有限公司中国环境科学研究院摘渣要钢铁行业的焦化厂每年产生大约占焦化厂焦炭产量的有机危险固废包括焦油酸焦油和生化污泥通过实验分析可知焦化有机危险固废可以用作型煤生产的粘结剂使用其掺加量可以达到险废物的协同处置将制备的型煤和其他配合煤起放人焦炉中炼焦可以实现焦炉对焦化有机危同时对焦炭质量和环境质量没有造成影响关键词焦化有机危险废物焦炉协同处置刖目危险废物性决定了厂锅炉由于其所具有的特殊危害性直是我国固体废物管理的重点危险废物的组成特些类型的危险废物是可以在危险废物集中处置设施之外的其他工业窑炉如水泥窑电炼铁高炉焦炉等高温窑炉中进行协同处置目前利用现有冶金高温设备协同处理废弃物含城市固废工业危废等巳成为现代化钢铁企业的项重要职能如焦炉协同处理城市废塑料和有机危废烧结协同处理含重金属危废利用烧结和炼铁两段工序等技术成为钢铁企业绿色冶金和环保功能的重要体现其中利用烧结工艺处置固体危险废弃物早有先例济钢韶钢和青钢等冶金企业针对铬盐化工厂产生的铬渣进行了处置利用其基本原理是基于烧结炼铁的两段高温还原气氛在烧结过程中铬渣中六价铬被还原为三价铬半程还原及在高炉冶炼时又将三价铬还原为零价铬和全程还原使铬渣达到无害化处理铬渣中的含量与铁精矿烧结过程中配入的白云石基本相当所以铬渣还可以部分替代白云石作为烧结炼铁的熔剂焦化有机危险废物的产生及其参与炼焦原理焦化有机废物主要包括物焦油渣酸焦油和生化污泥是焦化行业伴生的废物由于其苯系氨氮含量高国家环保部将其列为危险废弃物严禁外排焦油渣酸焦油和生化污泥主要产生在化工产品回收过程中炭化室中半焦其中焦油渣主要来源于装煤车将煤快速装入焦炉在近的煤粉水份快速蒸发靠近炉墙煤粉迅速软化分解生成荒煤气而煤粉本身生成少量焦粉和石墨等物质连同荒煤气起进入煤气净化系统遇冷后随焦油进入焦油回收系统经焦油离心机分离出焦油渣准确定义焦油渣是焦油煤粉和焦粉混合物酸焦油产生于硫胺饱和器和焦油深加工设备中生产必然产生大量的焦化废水是焦油与硫酸聚合物目生化污泥则产生于酚氰废水作业区焦化前国内焦化废水大部分采用生化法处理即法利用活性污泥微生物吸收分解水中有机物和氨氮死亡的活性污泥微生物就是生化污泥以上这三种焦化行业的有机废物约占焦炭产量的首钢京唐西山焦化公司焦化有第七章固体废弃物污染防治及资源化利用技术创新及产业升级机危险固废及配合煤工业分析与元素分析表见表表首钢京唐西山焦化公司焦化固废及配合煤工业分析与元素分析表样品酸焦油水份％灰分％挥发分％固定碳％焦油渣生化污泥配合煤由表可以得出焦油渣酸焦油和生化污泥含量较高与煤粉很接近而灰分挥发分含量明显高于煤粉说明炼焦产生的各种物质其组成结构不同程度接近煤粉焦油渣结构也与煤粉有较大差别焦炉协同处理焦化有机危险废物技术的原理是利用焦化有机固废酸焦油和生化污泥中的长链烷烃和芳香烃组分的粘结功能将其用作型煤生产的粘结剂通过粘结剂与煤粉的充分混合使得粘结组分均匀分布在煤颗粒之间并起到搭桥作用最后通过机械压力将粘结组分与煤粉压实煤作为炼焦配煤的炭靠分子间的范德华力使物料间紧密结合形成块状物料即高强型煤型部分配入焦炉炼焦转化为煤气通过焦炉高温炭化将焦化有机固废的转化为焦转化为焦油和实现焦化有机危险固废的无害化处理和资源化利用焦炭是高温干馏的固体产物多孔体主要成分是碳是具有裂纹和不规则的孔孢结构体或孔孢裂纹的多少直接影响到焦炭的力度和抗碎强度其指标般以裂纹度指单位体积焦炭内的裂纹长度的多少的百分数来衡量衡量孔孢结构的指标主要用气孔率焦炭气孔体积占总体积来表示它影响到焦炭的反应性和强度焦炭强度通常用抗碎强度和耐磨强度两个用指标来表示力焦炭的抗碎强度是指焦炭能抵抗受外来冲击力而不沿结构的裂纹或缺陷处破碎的能用值表示焦炭的耐磨强度是指焦炭能抵抗外来摩檫力而不产生粉末的能力值表示焦炭的裂纹度影响其抗碎强度值焦炭的孔孢结构影响耐磨强度值焦化有机危废作为粘结剂制备型煤的基础实验表列出不同焦油渣酸焦油生化污泥粘结剂比例的型煤强度的实验方案表型煤强度测试实验方案配比方案煤焦油渣酸焦油生化污泥跌落强度的测定复跌落三次后用依据规定的方法进行在离地测定方法要点为自取煤球个称重装在箱底可以打开箱子里高处打开箱底取让煤球由跌落到厚的钢板上反的筛子筛分级的重量百分数作为煤球的跌落强度指标％型煤抗压强度的测定按规定的工业型煤冷压强度的测定方法进行测定①环保公益重点项目工业窑炉共处置危险废物环境风险控制技术研究项目编号 5688 中国环境科学学会学术年会论文集本文采用电子天平机取量程精度作为测量仪器测定方法提要为从型煤样品中随个煤球依次放在电子天平中心位置去皮对试样缓慢加压直至试样破碎为止记录试样破碎前承受的最大压力并取所有数据的平均值作为型煤的冷强度表不同试验方案所得型煤的强度牛个方案跌落强度冷压强度牛个不同试验方案测得的型煤强度如表所示从表以看出基础方案的跌落强度最小仅为入焦油渣分别加入和的焦油渣后型煤的跌落强度分别提高和上述试验结果说明当加酸焦油和生化污泥各后型煤的跌落强度提高单纯炼焦配煤制成的型煤具有较差抗冲击性当加入定量的焦油渣后型煤的抗冲击性明显提高且当焦油渣比例在范围内时后型煤的抗冲击性随焦油渣比例的增加而提高型煤的抗冲击性最好当加入焦油渣相似酸焦油和生化污泥各的抗压强度最小抗压强度的变化规律与跌落强度和的焦油渣后基础方案仅为个个分别加入型煤的抗压强度分别提高的抗压强度提高个和个当加入焦油渣酸焦油和生化污泥各后型煤这说明单纯炼焦配煤制成的型煤具有较低的抗压性当加入定量的焦油渣后型煤的抗压性明显提高但当焦油渣达到定比例后时提高焦油渣比例则降低型煤的抗压性当加入焦油渣酸焦油和生化污泥各型煤的抗压性最好焦化有机危废作为粘结剂制备型煤的工业试验研究焦化有机危险固废作为粘结剂制备型煤工艺流程如图所示其主要工艺过程为将来自焦化的酸焦油行单独破碎焦油渣和生化污泥按照定比例均匀混合配制成型煤粘结剂同时将炼焦用煤进然后与上述配制的粘结剂按照定比例均匀混合并压制成型入焦炉炼焦制成炼焦用型煤最后将该型煤与其他炼焦煤按照定比例混合焦化有机危废制备型煤的备料系统部分生产区域如图所示有机危险固废预处理系统型煤去备煤车间入焦定量均混系统“加压成型系统预处理系统图焦化有机危险固废作为粘结剂制型煤工艺流程第七章固体废弃物污染酴治及资源钯刹瑰技木匈新及产业升级图焦化有机危废制备型煤的备料系统部分生产区域图表配加焦化固废前后焦炭各主要指标年平均值检验项目炭化时间小时水分％灰分挥发分硫分配加前配加后制备型煤过程中焦化有机危脸废物的配加霞为资配加焦化面废前章焦炭各主粟指标年平均值表粘结性…值由表中数据可见配加焦化有机危废作为粘结剤与炼焦煤制成的虛煤时配煤的结焦性值和硫含量基本没有变化炼焦所得焦炭的质鏖基本稳定和反应后强度焦炭的抗碎强度指标耐磨指标翕温反应性由基本没有在配变化比均在合理西词波动焦炉协同处置焦化有机危险废物过程中于焦化有机废弃物中具有定的挥发物质加工过程中会产生定的挥发组成因此在生产过程中对各个生产加工苏节的环境进行监测有助于分析在危险废物堆存储存及落料区域运输力卩工过崔中的挥发物质对周边环境的影响混合暖域成球系统区域的莱样监测数据见表表各系统环境监测结果单璩球系统区域加虐加前幽指标储存及落料系统加蕭域混會篸统配加前域配加后配加虐苯并氰化氢苯酚类氨氮氧化物 5690 中国环境科学学会学术年会论文集续表区域储存及落料系统区域配加前配加后混合系统区域配加前配加后成球系统区域配加前配加后指标甲苯二甲苯根据监测结果配加焦化有机危险废物前后监测指标中苯并芘氰化氢氨氮氧化物酚类苯甲苯和二甲苯的含量在储存及落料系统混合系统成球系统均为发生明显的变化这表明焦化有机废弃物在生产加工阶段不会对环境造成明显危害结论添加焦化固废后对焦炉炼焦的焦炭质量强度主要包括焦炭抗碎强度焦炭的耐磨焦炭高温反应性及焦炭反应后强度差别灰分硫分等主要指标均没有影响对焦化有机危废预处理区域环境没有影响焦炉协调处置焦化有机危险废物排放指标满足国标要求为冶金窑炉协同处置危险废物提供了推荐目录及技术参数参考文献王洪海李玉信利用烧结炼铁工艺环保处理铬渣南方金属工业安全与环保游晓光尹逊安铬渣在烧结炼铁中的应用废焦油渣配型煤炼焦的试验研究中国资源综合利用解建光傅大放侯亭瑶等焦油渣配煤炼焦试验有色冶金设计与研究
