Способ переработки отходов, содержащих драгоценные металлы и органические компоненты, и устройство для его осуществления

 

Изобретение относится к области металлургического оборудования, преимущественно к способам и устройствам для сжигания органических веществ с целью их утилизации. Предлагаемый способ включает процессы сжигания отходов, дожигания продуктов сжигания и дальнейшего извлечения драгоценных металлов из золы, например, химическим путем. Особенностью способа является то, что осуществляют процесс дожигания как твердой части отходов процесса сжигания, так и газообразных. При этом твердые отходы дробят в зоне горения, затем собирают золу в контейнер, куда подводят газообразный окислитель. Устройство содержит камеру сжигания 1 с загрузочной дверцей 2, нагревательными элементами 3 и многоярусными колосниковыми решетками 4. Отходы 5, например, ювелирного производства, содержащие частицы драгоценных металлов, сгорают на решетке 4, и зола постепенно проваливается в камеру дожигания твердых отходов 6, снабженную нагревательными элементами 7 и контейнером 11, куда подается дутье воздуха или кислорода. Газообразные отходы дожигаются в верхней камере 14. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к области переработки отходов, содержащих драгметаллы и органические компоненты, и может быть использовано в горнодобывающей и обрабатывающей промышленности.

В качестве примера таких отходов, содержащих драгметаллы и органические компоненты, могут быть упомянуты следующие: фильтры от шлифовально-полировальных станков с полировальными материалами; органические материалы с фильтратом моющих растворов, (например, торф); использованный обтирочный материал, спец- одежда; напольные щетки для чистки обуви; межоперационая упаковочная тара (пластмасса, картон); щетки-сметки и прочие вспомогательные материалы.

Извлекаемыми из отходов драгметаллами могут быть сплавы золота и серебра.

Обычно процесс переработки таких отходов заключается в их термической обработке до полного разложения органических компонентов с последующим извлечением драгметаллов из золы, например, химическим путем.

Одна из сложностей осуществления процесса переработки отходов с органическими компонентами заключается в том, что сжигание их при высокой температуре приводит к образованию большого количества летучих газообразных несгоревших отходов, которые уносят с собой частицы драгоценных металлов. Сжигание же при более низких температурах приводит к удлинению процесса переработки по времени, то есть снижает его производительность и экономичность.

Известен способ переработки пылевидных титано-кобальтовых отходов, заключающийся в том, что исходные отходы подвергают окислительному обжигу с последующей обработкой полученного огарка раствором едкого натра [1] Однако такой способ технологически сложен и не предусматривает, например, утилизацию летучих веществ из отходящих газов.

Известен также способ переработки цинковой изгари, при котором исходный материал нагревают ступенчато, т.е. в два этапа: вначале до 420-450^о С, а затем температуру повышают до 800-850^о С, а отходящие газы дожигают, возвращая их в голову процесса [2] Недостатком такого способа является отсутствие одновременности процесса дожигания газообразной и твердой части несгоревших отходов, поскольку возврат газов в зону сжигания приводит их к охлаждению и выпаданию твердых частиц.

Известен также способ переработки отходов с извлечением драгоценных металлов и устройство для осуществления этого способа, включающий процессы сжигания и дожигания твердых и газообразных составляющих отходов в обжиговой трехподовой печи в контейнерах из нержавеющей стали, где подают подогретый окислитель до 600-1150 К с последующим извлечением драгметалла [3] Недостатком такого способа переработки является его непригодность для отходов, содержащих органические компоненты с различной степенью их горючести, а также несовершенство устройств для их реализации, которые не обеспечивают комплексной переработки отходов с завершенным циклом утилизации в одном агрегате и не обеспечивают экологической чистоты процесса.

Поставлена задача разработать технологический процесс переработки отходов, содержащих драгметаллы и органические компоненты путем их сжигания, который бы отличался полной завершенностью технологического цикла утилизации, экономичностью затрат тепла на утилизацию и экологической чистотой. При этом устройство, которое позволяет реализовать предлагаемый способ переработки, должно отличаться простотой конструкции, быть компактным и удобным для технологического обслуживания.

Указанная задача решается тем, что осуществляют ступенчатое по температуре сжигание и дожигание отходов. Процесс дожигания осуществляют одновременно как в зоне сбора твердой части несгоревших отходов, так и в зоне сбора газообразной части. При этом температуру дожигания в обеих зонах устанавливают выше, чем температура в зоне сжигания. Например, в зоне сжигания выдерживают температуру 800-850^о С, а в зонах дожигания выдерживают температуру более 900^о С, но менее 80-90% от температуры плавления извлекаемого драгметалла. Твердые несгоревшие в камере сгорания отходы дробят при поступлении в зону дожигания для лучшего доступа к ним окислителя, а к собранной золе подают газообразный окислитель. Устройство для осуществления предлагаемого способа представляет собой футерованный корпус печи с камерами cжигания и дожигания несгоревших отходов, системами отвода газообразной части процесса сжигания и сбора твердой части несгоревших отходов. Печь выполнена многоярусной так, что камера сжигания в верхней своей части сопряжена с дополнительной камерой дожигания газообразной части несгоревших отходов, а нижней своей частью сопряжена с камерой дожигания твердой части несгоревших отходов. Между камерой сжигания и нижней камерой дожигания установлены многоступенчатые колосниковые решетки. Обе камеры дожигания оборудованы автономными регулируемыми по температуре нагревательными элементами. В камере дожигания твердой части несгоревших отходов, на колесной тележке установлен контейнер для сбора золы, поступающей через многоступенчатые колосниковые решетки из камеры сжигания. Контейнер выполнен с центральным полым выступом и отверстиями по его высоте и периметру. Полость выступа соединена с газоподводящим патрубком, размещенным в днище контейнера и подвижном поде. Одной из особенностей предлагаемой конструкции устройства является то, что все камеры облицованы съемными жаропрочными нержавеющими элементами. Другой особенностью является конструкция многоступенчатых колосниковых решеток, которые выполнены с отверстиями переменного сечения. При этом решетки с наиболее крупными отверстиями расположены в верхних ступенях.

На чертеже схематично изображен общий вид предлагаемого устройства, вертикальный разрез.

Устройство содержит камеру сгорания 1, снабженную загрузочной дверцей 2 и нагревательными элементами 3, расположенными на задней и боковых поверхностях камеры. В нижней донной части камеры сгорания 1 установлены многоярусные колосниковые решетки 4, верхняя из которых выполнена с отверстиями более крупного размера. Количество колосниковых решеток предусмотрено не менее трех. На верхнюю колосниковую решетку 4 помещаются сжигаемые отходы 5, например, ювелирного производства, содержащие частицы драгоценных металлов. Донная часть камеры сгорания 1 сопряжена с камерой дожигания 6 твердых отходов, которая также снабжена расположенными по периметру стенок нагревательными элементами 7. Дно камеры дожигания 6 выполнено выдвижным в виде колесной тележки 8, которая выкатывается из нее после открытия подвижной стенки 9. Колесная тележка 8 в днище снабжена патрубком 10 для подвода газообразного окислителя от внешнего источника. Таким окислителем может быть кислород, сжатый воздух, технологический пар или инертный газ в зависимости от технологии утилизации отходов. Выступающая над верхней поверхностью тележки 8 часть патрубка 10 одновременно служит центрирующим элементом для установки на нем съемного контейнера 11, предназначенного для сбора и дожигания твердых отходов (золы). Дно контейнера выполнено с внутренним полым выступом 12 с отверстиями 13 по периметру выступа для прохода газообразного окислителя внутрь контейнера 11. В верхней части печи над камерой сгорания 1 расположена камера дожигания газообразных отходов 14 с нагревательными элементами 15, расположенными по периферии стенок этой камеры. Камера 14 снабжена направляющей трубой 16, служащей для прохода газообразных отходов из камеры сгорания 1 к газогидрофильтру (на чертеже не показан) и дожигания их в процессе прохождения, в верхней части печи установлена съемная крышка 17. Для удобства чистки и технологического обслуживания, в том числе для дополнительного съема пылевидных частиц от драгоценных металлов, все внутренние стенки камеры сгорания и дожигания снабжены облицовочными элементами 18, выполненными, например, из жаропрочной нержавеющей стали. Из такого же материала выполнены контейнер 11, труба 16, патрубок 10.

Предлагаемый способ переработки отходов, содержащих драгоценные металлы и органические компоненты, осуществляется следующим образом. В камере сгорания 1 с помощью автономных регулируемых по температуре нагревательных элементов 3 поднимается температура до 800-850^оС. Загрузка отходов производится через загрузочную дверцу 2. Отходы 5 проталкиваются на многоярусную колосниковую решетку 4, где происходит их сгорание. Недогоревшие отходы вместе с золой проваливаются через многоярусную решетку 4, происходит их дробление в зоне сгорания и постепенно они попадают в камеру дожигания твердых отходов 6, а более конкретно в съемный контейнер 11. В камере дожигания 6 с помощью нагревательных элементов 7 устанавливается необходимая технологическая температура, например, 1200^о С и происходит догорание твердых органических остатков. Для интенсификации процесса догорания, в контейнер 11 подают газообразный окислитель через отверстия 13. По мере заполнения контейнера 11 золой окислитель продолжает поступать через оставшиеся открытыми отверстия, обеспечивая полное сгорание отходов до заполнения всего объема контейнера золой. В то же время пыль из камеры сжигания и несгоревшие газообразные частицы попадают в верхнюю камеру 14 дожигания газообразных продуктов, где также с помощью автономных нагревательных элементов 15 обеспечивается температура порядка 1000^оС и осуществляется дожигание пыли и летучих газообразных частиц.

Пример сжигания отходов от полировальных станков.

Шлифматериалы в количестве 25-35 кг загружают на колосники. Время сжигания 30-50 мин. При этом все после сжигания уменьшается в 2-3 раза. Через 0,5 ч загрузка повторяется. Процесс загрузки продолжается до заполнения контейнера золой на 2/3 объема. При этом температура в камере дожигания твердых составляющих выдерживается в пределах 80-90% от температуры плавления извлекаемого сплава драгметаллов. Температура в зоне дожигания газообразных составляющих выдерживается не ниже 900^оС. Из полученной золы извлечение драгметаллов производится химическим методом "аффинажа" с выделением металлов высокой чистоты.

Такой раздельный ступенчатый процесс дожигания газообразных продуктов сгорания и твердых отходов обеспечивает глубокий процесс выгорания углеродсодержащих органических веществ и экологическую чистоту газообразных выбросов, не нарушающих нормы ПДК, а также экономичность процесса утилизации и завершенность всего технологического цикла, осуществляемого в одном аппарате. Благодаря наличию автономных нагревательных элементов в каждой камере со своими системами регулирования температуры, можно осуществлять процесс утилизации в заданном режиме, обеспечивая экономичность и качество выполняемых работ. Многоярусное вертикальное расположение камер сгорания и дожигания обеспечивает простоту и компактность конструкции устройства, позволяет осуществлять в каждой камере свою технологическую операцию обработки отходов, как твердых, так и газообразных. Наличие во всех камерах съемных облицовочных элементов, выполненных из жаропрочного нержавеющего материала, обеспечивает удобство чистки всех камер для сбора пыли драгоценных металлов.

Экологическая чистота процесса достигается за счет более полного дожигания выделяющихся твердых и газообразных (летучих) составляющих при сжигании отходов производства, а экономичность и уменьшение трудозатрат за счет непрерывности процесса и общего объема прохождения процессов сжигания и дожигания отходов.

Сравнение предлагаемого способа переработки отходов, содержащих драгоценные металлы и органические компоненты, и устройства для его реализации с известными аналогами позволяет говорить о наличии изобретательского уровня предлагаемых технических решений.

Формула изобретения

1. Способ переработки отходов, содержащих драгоценные металлы и органические компоненты, включающий сжигание исходного материала, дожигание твердых и газообразных несгоревших составляющих на разных уровнях печи с последующим извлечением драгоценных металлов, отличающийся тем, что дожигание твердых и газообразных составляющих осуществляют одновременно при температуре более 900^oС но менее 80 90% температуры плавления драгметаллов, а в зоне сжигания поддерживают температуру 800 850^oС, при этом перед поступлением в зону дожигания материал дробят и дожигают при подаче окислителя.

2. Устройство для переработки отходов, содержащих драгоценные металлы и органические компоненты, включающее футерованный корпус многоярусной печи с камерами сжигания и дожигания несгоревших отходов, системы отвода газообразной части и сбора твердой части несгоревших отходов, отличающееся тем, что камера сжигания в верхней своей части сопряжена с дополнительной камерой дожигания газообразной части несгоревших отходов посредством канала, нижней частью камера сжигания сопряжена с камерой дожигания твердой части несгоревших отходов посредством многоступенчатых колосниковых решеток переменного сечения, камеры дожигания оборудованы автономными регулируемыми по температуре нагревательными элементами, причем камера дожигания твердых несгоревших составляющих выполнена с колесной тележкой и установленным на ней контейнером для их сбора, при этом контейнер имеет центральный полый выступ с отверстиями по периметру выступа, который соединен с газоподводящим патрубком, размещенным в днище контейнера и колесной тележки.

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что все камеры облицованы съемными жаропрочными нержавеющими элементами.

4. Устройство по п.2, отличающееся тем, что многоступенчатые колосниковые решетки с наиболее крупными отверстиями расположены в верхних ступенях.

РИСУНКИ

Рисунок 1