一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭及其制备及应用方法技术

本发明专利技术公开了一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭的制备方法，包括以下步骤：混合城市生活垃圾、制备人工合成垃圾样品，将生活垃圾样品破碎至5～20cm，热解城市生活垃圾原料制备热解液、热解气和固体残留炭；除杂再混合，添加粘结剂加压成型再碳化；所得热解炭燃料经破碎与含铁原料、溶剂配比后，经混合烧结可制备烧结矿。本发明专利技术的方法制备的城市生活垃圾热解炭用于烧结满足热值要求，具有含硫量低、固定碳含量高的特点，可以大大降低炼焦成本，节省大量优质煤炭资源，减少SO2和污染物排放。

A kind of pyrolytic carbon for municipal solid waste for iron ore sintering and its preparation and Application

The present invention discloses a preparation method of municipal solid waste pyrolysis carbon for iron ore sintering, including the following steps: mixing municipal solid waste and preparing synthetic waste samples, breaking the sample of domestic waste to 5 ~ 20cm, pyrolysis of municipal solid waste materials to prepare pyrolysis liquid, thermal gas and solid residual carbon; The addition of binders, pressure molding and carbonization, and sintering of pyrolytic carbon fuel can produce sinter after mixing with iron containing raw materials and solvents. The urban domestic waste pyrolysis carbon prepared by the method is used to meet the heat value requirements. It has the characteristics of low sulfur content and high fixed carbon content, which can greatly reduce the coking cost, save a lot of high quality coal resources, and reduce the emission of SO2 and pollutants.

【技术实现步骤摘要】
一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭及其制备及应用方法
本专利技术属于城市生活垃圾处理和煤化工技术交叉
，更具体地，涉及一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭及其制备方法及应用方法。
技术介绍
一方面城市生活垃圾包含餐厨垃圾、纸屑、塑料、木屑及其他，组分所占比例因收集时间与地点有所差异。一般而言，城市生活垃圾，餐厨垃圾占40～50％，纸屑占10～20％，塑料占10～20％，木屑占0.5～5％，其他垃圾占0.5～10％。餐厨垃圾包含餐馆、饭店、单位食堂等的饮食剩余物以及后厨的果蔬、肉食、油脂、面点等的加工过程废弃物，同时含包含家庭日常生活中丢弃的果蔬及食物下脚料、剩菜剩饭、瓜果皮等易腐有机垃圾。餐厨垃圾是城市生活垃圾的主要成分。其他垃圾包含布匹、橡胶等，不影响后述最终效果。含有较高的热值，具有很高的利用价值。随着我国城镇化进程加快，城市规模逐渐扩大，人民生活水平不断提高，由此产生的垃圾量同时随之增长。截至2014年底，我国城市生活垃圾产生量已达到17899万吨，总体呈现出年年增长的趋势。垃圾成分复杂多样，其中的重金属等有害物质渗透地下，对土壤资源与水资源危害极大；垃圾长期堆放散发出的恶臭极易扩散，严重影响垃圾堆放场与填埋场周边居民的正常生活。垃圾长期堆放不加处理，将对地球生态环境和人类健康产生巨大威胁。垃圾热解技术是一种新兴的垃圾处理利用方法，可以有效解决上述问题。传统垃圾热解是在缺氧条件下热分解为固体炭、液体焦油以及气体的过程，液体焦油以及气体的处理是一个难题。与垃圾填埋、焚烧、堆肥相比，垃圾热解是一种环境友好型、资源节约型的垃圾处理利用技术，是探索垃圾处理利用的新方向。垃圾热解生成的固体炭含有相当高的热值，具有极高的利用价值，但目前还没有人提出明确的利用方向。另一方面与球团矿和天然块矿相比，烧结矿在冶金性能等方面具有显著的优势。面对日益严峻的市场竞争环境，降低烧结矿成本，有助于整个高炉炼铁效益的提高。目前，优质铁矿资源紧张，从铁矿石成本方面入手降低烧结成本困难比较大。而在生产球团矿的过程中用焦粉做烧结的燃料，而焦粉是用烟煤高温干馏制备的，在生产过程中会产生大量二氧化硫和氮氧化物，且烧结过程中也在反应中生成大量二氧化硫和氮氧化物。随着占全国工业能耗和二氧化硫排放近70％的电力、钢铁、建材以及石油加工等高耗能行业的发展，节能减排已经成为当前宏观调控的重点。至2020年，全国二氧化硫排放总量需控制在207万吨以内，比2015年下降10％。由此可见，烧结生产减排二氧化硫不仅任务艰巨，同时也直接关系到钢铁企业的生存与发展。需要一种能制备低含硫量的烧结燃料的工艺。
技术实现思路
本专利技术的特征在于，在烧结工艺中，使用城市生活垃圾低温热解生成的固体残留炭作为烧结固体燃料。本专利技术所述方法，与使用焦粉、煤粉相比作烧结燃料相比，可大幅减少SO2等污染物的排放，具有较高的经济效益与环保效益；与此同时可实现城市生活垃圾回收利用。本专利技术还提供一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭，将城市生活垃圾破碎，再经低温热解后除杂，再加入占其质量含量3～5％的粘结剂，混匀后加压成型，然后再加热到500～700℃进行高温炭化得到城市生活垃圾热解炭；所得城市生活垃圾热解炭平均粒径为2～4mm且粒径小于0.5mm的颗粒其质量含量不超过整个城市生活垃圾热解炭质量的25％；所述城市生活垃圾选自包括碳水化合物残渣、植物残渣、动物骨骼、动物遗体在内厨房废弃物，包括纸、木质材料、橡胶、塑料、皮革、纺织品和金属、金属氧化物、结晶盐、玻璃、石灰石、硅系无机材料在内的生活废弃物,或是以上废弃物中的一种或几种的混合物；所述粘结剂包括塑料、焦油渣中的一种或混合物，所述城市生活垃圾热解炭固定碳含量为35.1～66.82％，硫含量为0.23～0.32％,挥发份12.1～39.4％，热值大于20.99～24.70MJ/kg,密度0.21～0.75g/cm3，孔隙率为15％～60％，比表面积10～60m2/g。本专利技术还提供一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭的制备方法，包含以下步骤：S01、城市生活垃圾的预处理：将收集的城市生活垃圾均质后按组合混合配置成人工合成垃圾样品；S02、破碎：将步骤S01中所得人工合成垃圾样品通过挤压、切割、破碎至5～20cm，筛分后制备城市生活垃圾原料；S03、低温热解：将步骤S02中所得城市生活垃圾原料送入高压釜炭化，利用蒸汽热解城市生活垃圾原料，得热解液、热解气和固体残留炭；S04、除杂：将步骤S03中所得固体残留炭经转鼓破碎15～20min后，筛选粒径小于10mm的固体残留炭，再破碎至4mm以下，经跳汰透筛筛选粒径为1～3mm固体残留炭原料；S05、成型燃料制备；将步骤S04中所得固体残留炭原料与废塑料按重量比30:1～20:1的比例混合均匀后，在10～20MPa的压力下压缩成型，得热解炭成型燃料；S06、热解炭燃料制备：先将步骤S04中所得热解炭成型燃料加热到500～700℃进行高温炭化得城市生活垃圾热解炭。前述步骤S01中的城市生活垃圾选自包括碳水化合物残渣、植物残渣、动物骨骼、动物遗体在内餐厨废弃物，包括纸、木质材料、橡胶、塑料、皮革、纺织品和金属、金属氧化物、结晶盐、玻璃、石灰石、硅系无机材料在内的生活废弃物,或是以上废弃物中的一种或几种的混合物。优选的，所述城市生活垃圾至少按如下重量份数的组合混合：橡胶1.3～1.35份、塑料3.2～3.28份、碳水化合物残渣3.4～3.41份、植物残渣2.73～2.74份、纺织品0.66～0.67份、纸2.2～2.3份、木屑0.6～0.61份。前述的，步骤S03中的热解条件为，放置条件：将所述城市生活垃圾原料码放在高压釜中间层；升温条件：通入水蒸气，将高压釜压力升为8.5～9.9MPa；保温条件：高压釜在温度200～310℃下保压15～30分钟。前述的，步骤S03中制得的热解液包含：甲醇、丙酮、甲酸、醋酸、乙醛、芳香族有机物与水。前述的，步骤S03中的蒸汽引自余热锅炉，所述步骤S04中的高温尾气引自高压釜泄压阀。优选的，城市生活垃圾热解炭破碎成平均粒径为2～4mm，且粒径小于0.5mm的颗粒其质量含量不超过整个城市生活垃圾热解炭质量的25％。优选的，所得的城市生活垃圾热解炭应用到铁矿烧结工艺中替代部分化石燃料。应用过程为：先通过烧结试验确定在采用化石燃料需加入到烧结混合料的用量；用城市生活垃圾热解炭替代化石燃料的替代所需化石燃料。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1、城市生活垃圾由于成分复杂，含较多湿物如餐厨垃圾，餐厨垃圾中含不易分离无用成分，如动物骨骼、油脂、玻璃、金属等材料，且餐厨垃圾水分含量不均，故不同垃圾成分碳化后制备的燃料工业成分不均匀，密度不均匀，燃烧反应性偏差大难以用于铁矿烧结，只能作为普通燃料，步骤S01至S03本专利技术的铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭的制备方法，直接采用收集的城市生活垃圾均质，然后经挤压、切割、破碎至5～20cm，筛分难破损的尺寸超过20cm的硬质材料，后制备城市生活垃圾原料就进行低温碳化，城市生活垃圾原料堆密度低，碳化后的固体残留炭再筛分混合，低温碳化后的固体残留炭气孔率高，结构疏松，较原垃圾组分经过了脱水碳化，更容易破碎和除杂，减少了传统垃圾碳化预处理过程中，对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭，其特征在于，将城市生活垃圾破碎，再经低温热解后除杂，再加入占其质量含量3～5％的粘结剂，混匀后加压成型，然后再加热到500～700℃进行高温炭化得到城市生活垃圾热解炭；所得城市生活垃圾热解炭平均粒径为2～4mm且粒径小于0.5mm的颗粒其质量含量不超过整个城市生活垃圾热解炭质量的25％；所述城市生活垃圾选自包括碳水化合物残渣、植物残渣、动物骨骼、动物遗体在内厨房废弃物，包括纸、木质材料、橡胶、塑料、皮革、纺织品和金属、金属氧化物、结晶盐、玻璃、石灰石、硅系无机材料在内的生活废弃物,或是以上废弃物中的一种或几种的混合物；所述粘结剂包括塑料、焦油渣中的一种或混合物，所述城市生活垃圾热解炭固定碳含量为35.1～66.82％，硫含量为0.23～0.32％,挥发份12.1～39.4％，热值大于20.99～24.70MJ/kg,密度0.21～0.75g/cm3，孔隙率为15％～60％，比表面积10～60m2/g。

【技术特征摘要】
1.一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭，其特征在于，将城市生活垃圾破碎，再经低温热解后除杂，再加入占其质量含量3～5％的粘结剂，混匀后加压成型，然后再加热到500～700℃进行高温炭化得到城市生活垃圾热解炭；所得城市生活垃圾热解炭平均粒径为2～4mm且粒径小于0.5mm的颗粒其质量含量不超过整个城市生活垃圾热解炭质量的25％；所述城市生活垃圾选自包括碳水化合物残渣、植物残渣、动物骨骼、动物遗体在内厨房废弃物，包括纸、木质材料、橡胶、塑料、皮革、纺织品和金属、金属氧化物、结晶盐、玻璃、石灰石、硅系无机材料在内的生活废弃物,或是以上废弃物中的一种或几种的混合物；所述粘结剂包括塑料、焦油渣中的一种或混合物，所述城市生活垃圾热解炭固定碳含量为35.1～66.82％，硫含量为0.23～0.32％,挥发份12.1～39.4％，热值大于20.99～24.70MJ/kg,密度0.21～0.75g/cm3，孔隙率为15％～60％，比表面积10～60m2/g。2.一种铁矿烧结用城市生活垃圾热解炭的制备方法，其特征在于，炭化处理包括以下步骤：S01、城市生活垃圾的预处理：将收集的城市生活垃圾均质后按组合混合配置成人工合成垃圾样品；S02、破碎：将步骤S01中所得人工合成垃圾样品通过挤压、切割、破碎至5～20cm，筛分后制备城市生活垃圾原料；S03、低温热解：将步骤S02中所得城市生活垃圾原料送入高压釜炭化，利用蒸汽热解城市生活垃圾原料，得热解液、热解气和固体残留炭；S04、除杂：将步骤S03中所得固体残留炭经转鼓破碎15～20min后，筛选粒径小于10mm的固体残留炭，再破碎至4mm以下，经跳汰透筛筛选粒径为1～3mm固体残留炭原料；S05、成型燃料制备；将步骤S04中所得固体残留炭原料与粘结剂按重量比30:1～20:1的比例混合均匀后，在10～20MPa的压力下压缩成型，得热解炭成型燃料；S06、热解炭燃料制备：先将步骤S04中所...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩军，黄志航，秦林波，赵波，
申请(专利权)人：武汉科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42