一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统与方法技术方案

本发明专利技术提供一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统与方法，系统包括：废料预处理系统、转化焙烧系统、浸取分离系统以及水泥窑系统；其采取铵盐焙烧、溶解回收提取稀土抛光粉废料中高价的稀土物质；利用水泥窑的原材料适用性强的特点处置因稀土抛光粉废料化学回收处理中产生的残渣，利用水泥窑高温碱性处理稀土抛光粉废料化学回收处理中排放的气体，利用水泥窑废弃的低温余热蒸发结晶和干燥物料，以及利用水泥窑脱硝需要的铵类脱硝剂作为化学处理稀土抛光粉废料所需要的铵盐，处理后排出的氨气作为水泥窑脱硝剂，实现三废的有效治理；从而真正实现稀土抛光粉废料的无害化、资源化和终极化处置。

System and method for cooperative treatment of rare earth polishing powder waste in cement kiln

The invention provides a system and method for synergistic disposal of rare earth polishing powder waste in cement kiln, which comprises a waste pretreatment system, a conversion roasting system, a leaching and separating system and a cement kiln system, which adopts ammonium salt roasting, dissolving and recovering to extract high-value rare earth substances from the waste of rare earth polishing powder, and utilizes the raw materials of the cement kiln. The characteristics of high applicability of materials are to dispose the residue produced in the chemical recovery of rare earth polishing powder waste, to treat the gas discharged from the chemical recovery of rare earth polishing powder waste by high temperature alkaline treatment in cement kiln, to evaporate crystallization and dry materials by low temperature waste heat from cement kiln, and to use ammonium needed for denitrification in cement kiln. As the ammonium salt needed for chemical treatment of rare earth polishing powder waste, the ammonia gas discharged after treatment can be used as the denitrifying agent of cement kiln to realize the effective treatment of three wastes, so as to realize the harmless, resource-oriented and ultimate polarization treatment of rare earth polishing powder waste.

【技术实现步骤摘要】
一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统与方法
本专利技术涉及一种稀土抛光粉废料的系统及方法，尤其涉及一种利用水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统与方法，属于稀土抛光粉废料回收再利用

技术介绍
主要成分为二氧化铈(CeO2)的铈基稀土抛光粉是目前使用最为广泛的稀土抛光粉，它通过分散液添加到贴在旋转磨床上面的平面或者去面的玻璃上，进行化学溶解和机械研磨并达到抛光目的。随着科技的发展，稀土抛光粉因其无法取代的性能得到了十分快速的发展，据统计，近年来我国稀土抛光粉用量每年按照30％的比例快速增长，目前，年产生的稀土抛光粉废料超过200000t。稀土抛光粉废料就是稀土抛光粉经过使用后，导致抛光粉中稀土含量逐渐降低，抛光性能失效后产生的残渣。由于稀土抛光粉对玻璃、石材、金属材料粉等材料进行抛光作业，这些残渣中由于吸收了大量的K2O、Na2O、SiO2、Al2O3等杂质，产生的废料成分复杂，同时由于稀土物质具有一定毒性，还有少量的有毒的氟化物、重金属物质和有机物质，一般被环保部门认定为危险废物，导致难以回收处理。目前，稀土抛光粉废料的回收应用一直处于实验室的研发阶段，没有得到工业化的有效利用，因而不仅造成稀土资源浪费，也对环境有一定程度的污染。稀土抛光粉废料中稀土氧化物含量超过50％，对于稀土抛光粉废料的回收应用符合国家加快发展循环经济和环境保护的主导思想，具有很好的发展前景。从目前资料表明，稀土抛光粉废料的回收方法主要采用凝聚剂浮选法和化学再生法。化学再生法又分为碱液分解法、浓硫酸分解法、盐酸分解法、铵盐分解法等。这些方法使用过程中都不可避免的产生大量的废水、废气和废渣，无法实现最终处理，没有达到理想的环保目标。有人提出利用稀土抛光粉废料作为烟气脱硫脱硝剂，用于脱硫脱硝。但是，这些脱硫剂使用后必将吸收一些其他其他重金属物质，给进一步处置增加困难，如不处置则仍然是浪费了稀土资源，经济性也不理想。水泥窑协同处理固体废弃物是一种水泥熟料矿物化的高温烧结过程中实现对固体废物毒害特性高温强碱性焚烧、分解、降解、消除、惰性化和稳定化等目的的废物处置手段。近十年来，水泥窑协同处置固体废物发展迅速，水泥窑协同处理具有适用范围广、消纳量大、热容量大、热惯性大和热传递效率高的技术优势，其独特的高温和强碱性环境是其他处理手段无法相比的。特别是2014年颁布的《水泥窑协同处置固体废物技术规范》为水泥窑协同处置固体废物明确了基本原则和技术方向。近年来也有水泥生产企业试图利用水泥窑协同处置稀土抛光粉废料，用稀土抛光粉废料直接替代少量原料直接进入水泥窑烧成水泥熟料，这个方法简单，投资小，不会产生废水、废气和废渣，不会对环境造成二次污染，少量的轻稀土物质通过水泥窑高温矿化熔融进入水泥熟料晶格，不会影响水泥性能，可以实现稀土抛光粉废料的无害化处理。但是对于稀土抛光粉废料中具有相当价值的稀土元素制成廉价的建筑材料，应当说浪费了稀土资源，不符合发展循环经济的要求。国内外对稀土抛光粉废料处理也有不少文献报道：对比文件1：CN205235487U公开一种稀土抛光粉废料多级沉降回收装置，包括沉淀池，沉淀池为长方形池体，在沉淀池的前端上部设有废料料浆加入管道，在沉淀池的尾端上部设有排水管道，在沉淀池中等间隔的设有竖直挡板，在挡板上部的一个边角上开有流水口，且相邻挡板的流水口为左右错位布置。对比文件2：CN102115822A公开一种从荧光粉、抛光粉废料中回收稀土氧化物的方法，包括以下5个步骤：(1)使用自行设计的灼烧窑炉，对废料进行灼烧；(2)使用H2SO4、冰醋酸、助溶剂混合液溶解稀土废料，滤渣返回溶料，继续溶解；滤液进入多级萃取槽进行稀土萃取分离；(3)模糊萃取分离提纯技术萃取分离单一稀土氧化物；(4)在分离后所得SmEuGd稀土氯化物溶液中加入锌粉进行还原、萃取提纯，生产荧光级氧化铕；(5)采用无氨皂化，达到废水无氨、氮排放。对比文件1公开的是一种稀土抛光粉废料的多级沉降回收装置；而对比文件2公开的是一种从抛光粉废料中回收稀土氧化物生产荧光级氧化铕的方法，并不能全方位地实现对抛光粉废料的回收利用。本专利技术拟提供一种利用水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统和方法，拟利用水泥窑处理固废的有利条件，有针对性地根据稀土抛光粉废料的基本特征，选择科学、环保、经济的处置的工艺方法和设备，实现对稀土抛光粉废料有用物质的高效回收和利用。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统与方法，采取铵盐焙烧、溶解回收提取稀土抛光粉废料中高价的稀土物质；利用水泥窑协同处理技术的优异条件，即水泥窑的原材料适用性强的特点处置因稀土抛光粉废料化学回收处理中产生的残渣，利用水泥窑高温碱性处理稀土抛光粉废料化学回收处理中排放的气体，利用水泥窑废弃的低温余热蒸发结晶和干燥物料，利用水泥窑脱硝需要的铵类脱硝剂作为化学处理稀土抛光粉废料所需要的铵盐，处理后排出的氨气作为水泥窑脱硝剂，实现三废的有效治理；从而真正实现稀土抛光粉废料的无害化、资源化和终极化处置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用以下技术方案：提供一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统，包括：废料预处理系统、转化焙烧系统、浸取分离系统以及水泥窑系统；废料预处理系统、转化焙烧系统、浸取分离系统之间依次连接，转化焙烧系统、浸取分离系统分别与水泥窑系统连接；整个系统内的装置均采用密封装置，并通过抽风机形成微负压；所述转化焙烧系统包括立式焙烧炉；所述立式焙烧炉具体包括：炉本体，所述炉本体为由外部机壳构成的一个立式整体，包括由中间隔墙分隔而成的左炉体和右炉体；左炉体由上往下包括蒸发室、反应室；左炉体的上部设有进料口和低温蒸汽出口；左炉体的下部设有高温蒸汽入口和固定炉篦子；右炉体包括由倾斜隔板分隔而成的上部的烟气室和下部的炉膛；所述中间隔墙包括上隔墙和下隔墙，上隔墙的底端与倾斜隔板的上端面之间为上部隔墙开口，用于高温烟气进入烟气室；下隔墙的顶端与倾斜隔板的下端面之间为下部隔墙开口，用于焙烧渣卸出；所述固定炉箅子倾斜设置，其一端固定在机壳上，另一端固定在下隔墙的顶端；右炉体的烟气室通过上部隔墙开口与左炉体相连，便于引出烟气；烟气室的上部设置烟气出口，烟气进入烟气室进行粉尘的沉降分离后从烟气出口排出炉外；右炉体的炉膛通过下部隔墙开口与左炉体相连，炉膛右侧设有燃料入口，炉膛底部设置出渣机构和冷空气入口，沉积分离后的粉尘顺着倾斜隔板的表面从下部隔墙开口落入出渣机构。优选地，所述固定炉箅子覆盖整个左炉体截面，所述固定炉箅子两侧边也与机壳相连。优选地，所述炉膛右侧还设有人工监视门和操作台。进一步地，所述出渣机构包括：可转动的塔式炉篦子、传动立轴、驱动机构、渣料斗、卸料管、出料口、耐磨环形钢衬；塔式炉篦子与驱动机构通过传动立轴相连；渣料斗与炉体机壳相连，渣料斗下部与卸料管相连，渣料斗上部与耐磨环形钢衬相连，卸料管连通渣料斗和出料口，冷空气入口设置在渣料斗上，冷空气入口通过穿过渣料斗的冷风管道连通至塔式炉篦子底部。优选地，所述驱动机构包括减速机和电动机，驱动机构直接固定安装在外部的混凝土支座上。优选地，所述固定炉箅子为特种陶瓷多孔板或特种耐高温防腐不锈钢多孔板。优选地，所述固定炉箅子的倾斜角度优选为35-60°。进本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统，其特征在于，包括：废料预处理系统、转化焙烧系统、浸取分离系统以及水泥窑系统；废料预处理系统、转化焙烧系统、浸取分离系统之间依次连接，转化焙烧系统、浸取分离系统分别与水泥窑系统连接；整个系统内的装置均采用密封装置，并通过抽风机形成微负压；所述转化焙烧系统包括立式焙烧炉；所述立式焙烧炉具体包括：炉本体，所述炉本体为由外部机壳构成的一个立式整体，包括由中间隔墙分隔而成的左炉体和右炉体；左炉体由上往下包括蒸发室、反应室；左炉体的上部设有进料口和低温蒸汽出口；左炉体的下部设有高温蒸汽入口和固定炉篦子；右炉体包括由倾斜隔板分隔而成的上部的烟气室和下部的炉膛；所述中间隔墙包括上隔墙和下隔墙，上隔墙的底端与倾斜隔板的上端面之间为上部隔墙开口；下隔墙的顶端与倾斜隔板的下端面之间为下部隔墙开口；所述固定炉箅子倾斜设置，其一端固定在机壳上，另一端固定在下隔墙的顶端；右炉体的烟气室通过上部隔墙开口与左炉体相连，烟气室的上部设置烟气出口；右炉体的炉膛通过下部隔墙开口与左炉体相连，炉膛右侧设有燃料入口，炉膛底部设置出渣机构和冷空气入口。

【技术特征摘要】
1.一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统，其特征在于，包括：废料预处理系统、转化焙烧系统、浸取分离系统以及水泥窑系统；废料预处理系统、转化焙烧系统、浸取分离系统之间依次连接，转化焙烧系统、浸取分离系统分别与水泥窑系统连接；整个系统内的装置均采用密封装置，并通过抽风机形成微负压；所述转化焙烧系统包括立式焙烧炉；所述立式焙烧炉具体包括：炉本体，所述炉本体为由外部机壳构成的一个立式整体，包括由中间隔墙分隔而成的左炉体和右炉体；左炉体由上往下包括蒸发室、反应室；左炉体的上部设有进料口和低温蒸汽出口；左炉体的下部设有高温蒸汽入口和固定炉篦子；右炉体包括由倾斜隔板分隔而成的上部的烟气室和下部的炉膛；所述中间隔墙包括上隔墙和下隔墙，上隔墙的底端与倾斜隔板的上端面之间为上部隔墙开口；下隔墙的顶端与倾斜隔板的下端面之间为下部隔墙开口；所述固定炉箅子倾斜设置，其一端固定在机壳上，另一端固定在下隔墙的顶端；右炉体的烟气室通过上部隔墙开口与左炉体相连，烟气室的上部设置烟气出口；右炉体的炉膛通过下部隔墙开口与左炉体相连，炉膛右侧设有燃料入口，炉膛底部设置出渣机构和冷空气入口。2.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统，其特征在于，所述出渣机构包括：可转动的塔式炉篦子、传动立轴、驱动机构、渣料斗、卸料管、出料口、耐磨环形钢衬；塔式炉篦子与驱动机构通过传动立轴相连；渣料斗与炉体机壳相连，渣料斗下部与卸料管相连，渣料斗上部与耐磨环形钢衬相连，卸料管连通渣料斗和出料口，冷空气入口设置在渣料斗上，冷空气入口通过穿过渣料斗的冷风管道连通至塔式炉篦子底部。3.根据权利要求1或2所述的一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统，其特征在于，所述固定炉箅子覆盖整个左炉体截面，所述固定炉箅子两侧边也与机壳相连；所述固定炉箅子为特种陶瓷多孔板或特种耐高温防腐不锈钢多孔板；所述固定炉箅子的倾斜角度为35-60°。4.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统，其特征在于，所述废料预处理系统包括依次连接的料仓、双轴搅拌机、轮辗均质机及挤压成型机；所述料仓包括：稀土抛光粉废料仓、铵盐仓和助剂仓，所述稀土抛光粉废料仓、铵盐仓和助剂仓的底部分别设有喂料计量机构；喂料计量机构用于将稀土抛光粉废料、铵盐、助剂按比例计量；各料仓分别通过输送机构与双轴搅拌机连接；轮辗均质机的出料口通过输送机构与挤压成型机连接。5.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统，其特征在于，所述水泥窑系统包括：水泥窑分解炉、水泥窑窑尾烟室、水泥窑收尘系统、回转窑、余热锅炉以及五级旋风预热器、三次风管，水泥窑系统的三次风管与立式焙烧炉的高温蒸汽入口连接。6.根据权利要求1所述的一种水泥窑协同处置稀土抛光粉废料的系统，其特征在于，所述浸取分离系统包括：板式出料机、斗式提升机、焙烧渣仓、洗涤球磨机、料浆池、板框过滤机、静置沉淀池、清液池、仓式蒸发器；板式出料机与立式焙烧炉的出料口相连，并通过斗式提升机连接至焙烧渣仓的进料口；焙烧渣仓的出料口通过喂料计量机构连接至洗涤球磨机的物料进口；洗涤球磨机的料浆出口与料浆池的料浆进口连接，料浆池的料浆出口通过输送管路连接至板框过滤机的进料口，板框过滤机的清液出口连接至静置沉淀池进料口，板框过滤机还设有不溶物残渣出口；静置沉淀池上部设有清液出口，清液出口与清液池连接，清液池的出液口通过管路连接至仓式蒸发器；所述仓式蒸发器设有结晶物出料口，其通过输送机构与成品仓连接；仓式蒸发器还设有高温烟气入口、低温烟气出口，其高温烟气入口与水泥窑...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖喜才，
申请(专利权)人：长沙中硅水泥技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43