煤矸石在焚烧危废中的应用制造技术

本发明专利技术涉及一种煤矸石用于焚烧危废的用途的技术领域，尤其涉及一种煤矸石结合形成复盐而用于焚烧危废的用途的技术领域。煤矸石中Al2O3、SiO2和脱硫剂以及危废中有害重金属结合，生成复盐。优选地，复盐为不溶性、惰性复盐，结构为：Z·mCaO·nSiO2·xAl2O3其中，Z表示重金属化合物，例如含有Cr、Mn、Pb、As等中的一种或多种的化合物，其实例包括但不限于所述重金属的氧化物，例如Cr2O3、PbO、As2O3中的一种或多种。该催化剂的催化效果优良，尾气检测不出二噁英和任何有机物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及危险废物(“危废”)处理的
，具体涉及焚烧危险废物的方法及其催化剂、制备方法、装置和用途。
技术介绍
目前，我国基础制造业持续了近20年高速发展，环保问题日益尖锐，现在已经到了环境容纳的极限，不有效处理工业危废，势必产生可怕的环境灾难。《中华人民共和国固体废物污染防治法》中对危险废物(简称危废)有详细分类界定。简言之，工业危废——废气废液废固一直是石化、采矿、精细化工、医药、农药、造纸、核材料、冶炼、电池、无机盐等行业非常棘手的难题，也关乎国土安全，在新的环保政策下，关系到公司是否被关停的生死问题。根据国家和地方环保法律法规规定：产生危险废物单位必须将危险废物进行集中处理，安排专人负责收集和管理工作，待运危险废物要设置专门容器储存，危险废物必须交有具有相应资格的单位进行收集、运输、处理。常用于废渣的物理化学法处理工艺包括：热处理(焚烧、热解)、固化/稳定化。常用于废液的物理化学法处理工艺包括：混凝、化学沉淀、酸碱中和、氧化还原、吸附与解吸、离子交换、焚烧等，而置换、电解、萃取、电渗析、反渗透、光分解等工艺则较少采用。生物法只适用有机废物，其中用于有机固体废物的包括：堆肥法和厌氧发酵法，用于有机废液的包括活性污泥法、厌氧消化法。焚烧是处置废渣的一种主要方法。废渣含有低熔点玻璃等成份，在焚烧时，二燃室出口下接水封出渣机，容易使液态碱性物质如硅酸盐等物质结渣。结渣会堵塞出渣口，造成工况不稳定，特别是结渣会降低燃烧效率，导致热灼减率超标。此外，在危险废物焚烧处置领域中，应用较多的是直筒式二燃室。回转窑从后端板侧面开口排出烟气，直筒式二燃室底部侧面开口连接过渡烟道。烟气在过渡烟道内未接触空气和燃料，得不到充分的燃烧，容易发生结焦，需频繁检修。直筒式二燃室产生的紊流程度小，混燃停留时间较短，二次燃烧效果不充分。排放出的烟气含尘量和有害物质相对高，使后续尾气净化设备的负担和耗损较大。另外，煤矸石是采煤和洗煤过程中排放的固体废物，是一种在成煤过程中与煤层伴生的含碳量较低、比煤坚硬的黑灰色岩石。煤矸石虽然不是危废，但是存量巨大难以统计，堆积如山的煤矸石日夜自然，严重污染空气和河流，堆放过煤矸石的土地再不可能恢复耕种。目前通用回转窑焚烧炉焚烧生活垃圾，燃料耗量大，尾气很难达标；循环流化床锅炉焚烧无机固废尚可，由于其结构是为产蒸汽而设计，废水进入炉膛很容易爆膛，尾气也难达标。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供以下技术方案。本专利技术提供一种催化剂，所述催化剂包含MoO3·aFe2O3·bNiO·cMxOy·dTiO2作为活性组分和粘合剂，其中M为金属，优选选自铬、钨、稀土金属，x和y为满足金属M各种价态氧化物的值；其中，a为0.01～2，b为0.01～1，c为0.01～1，d为1～60。优选地，按重量百分比计，活性组份的含量30～95％，粘合剂含量5～70％；优选地，活性组份含量55～90％，粘合剂含量10～45％；优选地，活性组份含量55～85％，粘合剂含量15～45％；优选地，活性组份含量70～95％，粘合剂含量5～30％；优选地，活性组份含量70～85％，粘合剂含量15～30％；优选地，活性组份含量75～85％，粘合剂含量15～25％；作为实例，活性组份含量80％，粘合剂含量20％。优选地，a为0.01～1或0.05～1或0.2，b为0.02～1或0.04～1或0.06～1或0.1～0.6或0.1，c为0.01～0.8或0.02～0.6或0.03～0.5或0.1，d为4～60或5～15或8～12或10。作为实例，x、y可以彼此独立地选自自然数，例如1、2、3、4或5，条件是满足金属M各种价态的氧化物。优选地，所述稀土金属选自元素镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇中的一种或多种；优选地，稀土金属为包含元素镧、铈、钕、铕、镱、钪、钇中的一种或多种；优选地，所述粘合剂为瓷土或者任何性质的粘土，如硅藻土、氧化铝等中的一种或多种。优选地，所述催化剂为焚烧危险废物的催化剂，优选流化床焚烧危险废物的催化剂。对于催化剂的具体形式没有特别限定，只要其符合所应用的工艺需要即可。例如，催化剂被压制成弧形耐火砖形式；优选地，可通过内衬时交替砌砖形成凹凸面。例如，尺寸为L1×L2×L3，其中L1:L2＝3:1～1.5:1，例如2:1；L2:L3＝2:1～1.5:1，例如1.75:1。作为实例，催化剂尺寸可以为230×114×65，可为斜面在230方向或斜面在114方向。根据本专利技术，如无特别说明，尺寸度量单位为mm。根据本专利技术，所述催化剂可以为MoO3·0.2Fe2O3·0.1NiO·0.1WO3·10TiO2。本专利技术还提供一种所述催化剂的制备方法，包括以下步骤：将含钼化合物、含铁化合物、含镍化合物、含钛化合物、含M金属的化合物、粘合剂和水混合，干燥，煅烧。优选地，所述混合为捏合。所述捏合可进行一次或多次，以得到膏状物；所述膏状物优选为柔性膏状物；优选地，还包括将膏状物制备为直径约2～5mm、长度约2～10mm的圆柱，干燥优选为晾干；优选地，采用螺杆挤条机挤制，将膏状物挤制3mm圆柱，长度约3～6mm。优选地，所述煅烧为高温煅烧，所述温度为350～1800℃，优选为400～1500℃，更优选为500～1000℃；煅烧时间为2～20h，或4～16h或6～10h，例如8h。优选地，含钼化合物选自钼酸盐、氧化钼中的一种或多种，优选为钼酸铵；含钛化合物选自水合偏钛酸、偏钛酸、氧化钛、硫酸氧钛中的一种或多种；含铁化合物选自氧化铁、氢氧化铁、水合氢氧化铁中的一种或多种；含镍化合物选自碳酸镍、氧化镍、氢氧化镍中的一种或多种；含钨化合物选自碳酸钨、氧化钨、氢氧化钨、钨酸铵中的一种或多种；含铬化合物选自三氧化铬、氢氧化铬、重铬酸铵中的一种或多种；稀土选自氧化稀土、氯化稀土中的一种或多种；粘合剂选自瓷土或者粘土(如硅藻土、氧化铝等)中的一种或多种。本专利技术还提供一种所述催化剂的用途，其特征在于该催化剂用于焚烧危险废物，优选用于流化床焚烧危险废物。本专利技术还提供一种所述催化剂的用途，其特征在于该催化剂用于和煤矸石结合用于焚烧危险废物，优选用于流化床焚烧危险废物。本专利技术提供一种焚烧危废装置，包括筒体、固体进料口、进气口、进液口、排渣口、设置在筒体内部的炉排、设置在筒体上部的旋风分离器和与旋风分离器料管底部连接的堵阀。根据本专利技术，所述焚烧危废装置为流化床焚烧危废装置。优选地，所述炉排为流化床炉排，优选循环流化床锅炉炉排。所述炉排可以由高硅铸铁制成。优选地，炉排固定在筒体外壳上。作为实例，所述焚烧危废的装置包括筒体外壳5、固体进料斗1、给煤器2、进气口3、进液口4、排渣器7、设置在筒体内部的炉排、筒体内壁的催化剂6、设置在筒体上部的旋风分离器8、与旋风分离器料管底部连接的堵阀9。优选地，筒体选用钢板卷制成，有效高度为10～40m，优选11～23m，例如17～21m；根据本专利技术，旋风分离器可将颗粒固体分离，再送入底部高温区充分燃烧，以防止催化剂逃脱。优选地，旋风分离器仅为一级旋风分离器。优选地，由高温钢(如Cr25Ni20、SUS321)制成。所述旋风分离器可进一步连接喷淋塔。优选地，旋风分离器料管底部连接的堵阀本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种Z·mCaO·nSiO2·xAl2O3所示的复盐，其中，Z表示金属化合物，例如含有Cr、Mn、Pb、As等中的一种或多种的化合物，其实例包括但不限于所述重金属的氧化物，例如Cr2O3、PbO、As2O3中的一种或多种。m、n、x表示物质的摩尔数，m为2～50，n为4～20，x为3～25。

【技术特征摘要】
1.一种Z·mCaO·nSiO2·xAl2O3所示的复盐，其中，Z表示金属化合物，例如含有Cr、Mn、Pb、As等中的一种或多种的化合物，其实例包括但不限于所述重金属的氧化物，例如Cr2O3、PbO、As2O3中的一种或多种。m、n、x表示物质的摩尔数，m为2～50，n为4～20，x为3～25。2.根据权利要求1所述的复盐，其中：m可以为4～20，优选4.5～6.5，例如5.2、5.8或6.3；n可以为6～11，优选7.5～10.5，例如7.8、8.3或9.7；x可以为8～15，优选9.5～13.5，例如10.2、11.6或12.7。3.根据权利要求1或2所述的复盐，其选自Cr2O3·5.2CaO·8.3SiO2·10.2Al2O3、PbO·6.3CaO·9.7SiO2·12.7Al2O3和As2O3·5.8CaO·7.8SiO2·11.6Al2O3。4.根据权利要求1-3任一项所述的复盐，其中所述复盐通过将煤矸石与危废及脱硫剂接触形成；优选地，所述复...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨永恒，杨希雄，杨成雄，熊航行，李立威，李居宁，
申请(专利权)人：荆楚理工学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42