Предложены устройство и способ для обработки измельченных металлических отходов, загрязненных одним или несколькими органическими соединениями, включающий в себя перемешивание внутри камеры металлических отходов по меньшей мере с одним соединением кальция/магния, которое способно вступать в экзотермическую реакцию с водой, экзотермическую реакцию по меньшей мере одного соединения кальция/магния с водой, которая содержит металлические отходы, увеличение температуры металлических отходов, подвергающихся экзотермической реакции, обезвоживание металлических отходов во время этой экзотермической реакции, окисление органических соединений во время перемешивания посредством введения металлических отходов, загрязненных одним или несколькими органическими соединениями и перемешанных по меньшей мере с одним соединением кальция/магния, в контакт с потоком газа, содержащего, по меньшей мере, частично кислород, и извлечение из камеры пригодного к транспортировке обезвоженного обработанного продукта, имеющего содержание остаточных органических соединений менее 1 вес.% от обработанного продукта.

[0001] Способ обработки измельченных металлических отходов, загрязненных одним или несколькими органическими соединениями, включающий в себя

[0002] Способ по п.1, отличающийся тем, что по меньшей мере одно соединение кальция/магния удовлетворяет формуле (1)

[0003] Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он также включает в себя начальный подвод тепла для содействия возникновению указанной экзотермической реакции и для достижения предварительно заданной температуры загрязненных металлических отходов, и этот подвод тепла прекращается при достижении предварительно заданной температуры, при этом технологический процесс затем является автотермическим в установившемся режиме.

[0004] Способ по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что остаточное содержание органических соединений в обработанном продукте составляет менее 0,5 вес.%.

[0005] Способ по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что во время перемешивания металлические отходы имеют температуру от примерно 300 до 550 °С.

[0006] Способ по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что температура потока газа регулируется впуском воздуха.

[0007] Способ по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что соединение кальция/магния составляет от 5 до 35% общей массы, включающей в себя металлические отходы и соединение кальция/магния.

[0008] Способ по любому из пп.1-7, отличающийся тем, что во время перемешивания он включает в себя перемещение в камере металлических отходов, перемешанных по меньшей мере с одним соединением кальция/магния, с подачей вышеназванного потока газа в противотоке с металлическими отходами.

[0009] Способ по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что загрязненные отходы содержат до 20 вес.% органических соединений и до 30 вес.% воды.

[0010] Способ по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что в камере металлические отходы перемешиваются по меньшей мере с одним соединением кальция/магния и вводятся в контакт с потоком газа на период обработки от 0,25 до 5 ч.

[0011] Способ по любому из пп.1-10, отличающийся тем, что он включает в себя повторное использование обработанного продукта в металлургическом или сталелитейном производстве, при этом обработанный продукт, по существу, получен, по возможности, из частично окисленных соединений металла и по меньшей мере из одного гидратированного и, по возможности, также насыщенного углекислым газом соединения кальция/магния.

[0012] Устройство для обработки измельченных металлических отходов, загрязненных органическими соединениями, которое включает в себя камеру (1, 17), имеющую

[0013] Устройство по п.12, отличающееся тем, что оно также включает в себя одно или несколько средств (22) для предварительного разогрева, позволяющих металлическим отходам достичь предварительно заданной температуры, которая активизирует начало окислительной реакции содержащихся в металлических отходах органических соединений.

[0014] Устройство по п.12 или 13, отличающееся тем, что по меньшей мере одно впускное отверстие (3, 4) для твердых веществ расположено на одном конце камеры (1), а по меньшей мере одно выпускное отверстие (14) для твердых веществ расположено на противоположном конце камеры, при этом вышеназванные, перемешанные по меньшей мере с одним соединением кальция/магния металлические отходы перемещаются между по меньшей мере одним впускным отверстием и по меньшей мере одним выпускным отверстием, и тем, что по меньшей мере одно впускное отверстие (15, 16) для потока газа и по меньшей мере одно выпускное отверстие (8, 9) для потока газа расположены в камере так, что газовый поток проходит в противотоке с перемешанными по меньшей мере с одним соединением кальция/магния металлическими отходами.

[0015] Устройство по любому из пп.12-14, отличающееся тем, что камера включает в себя расположенные один над другим два или более отсека, при этом верхний отсек включает в себя по меньшей мере одно входное отверстие для подлежащих обработке металлических отходов и по меньшей мере для одного соединения кальция/магния и выходное отверстие для содержащего кислород потока газа, нижний отсек включает в себя по меньшей мере одно выходное отверстие для обработанного продукта и по меньшей мере одно входное отверстие для содержащего кислород потока газа, и факультативно один или несколько промежуточных отсеков, при этом отсеки камеры связаны между собой так, что твердые вещества опускаются под действием силы тяжести из верхнего отсека, проходя, в зависимости от обстоятельств, через промежуточный отсек или отсеки в нижний отсек, а поток содержащего кислород газа поднимается для того, чтобы пройти через твердые вещества.

[0016] Устройство по п.15, отличающееся тем, что по меньшей мере один из отсеков включает в себя перемешивающее устройство.

Настоящее изобретение относится к способу очистки и утилизации измельченных металлических отходов, загрязненных одним или несколькими органическими, прежде всего углеводородными, соединениями. Изобретение относится также к устройству для осуществления этого способа.

Под выражением «измельченные металлические отходы » понимается совокупность твердых опилок, стружки, листовых отходов, обрезков и/или гранул и т.п. металлических частиц. Эти металлические отходы присутствуют в основном в виде простых соединений металлов и/или окислов металлов, однако они также могут существовать, прежде всего, в виде содержащих серу и хлор соединений или в виде смеси перечисленных соединений. Эти измельченные металлические отходы являются в основном отходами производства черной металлургии или производства цветных металлов. Прежде всего, одна из групп таких измельченных металлических отходов включает в себя образующуюся при горячей прокатке окалину, зачастую обозначаемую термином «вторичная окалина ». Другая группа включает в себя шлифовальную и/или токарную стружку, образующуюся при станочной обработке металлических деталей.

Эти измельченные металлические отходы обычно имеют высокое весовое содержание металла, большее 30%, а нередко больше 50% или даже 70%, который желательно утилизировать, прежде всего, на том же производстве, на котором они были получены.

Эти измельченные металлические отходы очень часто загрязнены одним или несколькими органическими, прежде всего углеводородными, соединениями, которые могут составлять до 20% общей массы. Поэтому иногда они обозначаются термином «жирная окалина » и обычно содержат некоторое количество воды, которая может составлять более 20% общей массы, с соответствующей разрушающей природой. Прокатная окалина представляет конкретный пример таких отходов.

Присутствие органических соединений часто делает необходимым предварительную обработку этих отходов производства перед повторным использованием, в особенности, из экологических соображений, при этом некоторые из таких органических соединений являются источником токсичных соединений, таких как летучие органические вещества и хлорорганические соединения, наиболее токсичными из которых являются полихлорированные дифенилы, диоксины и фураны.

К тому же при прямом повторном использовании таких измельченных металлических отходов возникает другая проблема: из-за присутствия органических соединений и воды отходы не могут быть просто переработаны в силу их неоднородности, вязкости и отсутствия структуры. Прежде всего, это имеет место, если делается попытка вторичного использования вторичной окалины из металлообрабатывающего производства в процессе спекания руды для загрузки доменных печей. В этом случае, помимо связанных с погрузочно-разгрузочными работами трудностей, выделяются пары углеводородов, которые засоряют замкнутую систему циркуляции газа, прежде всего вентиляторы и фильтры. Более того, поскольку вышеупомянутые органические соединения могут превращаться во время повторного использования в токсичные соединения, должно быть обеспечено соответствующее обеззараживание газов.

Чтобы соответствовать требованиям, относящимся к выбросу вышеупомянутых токсичных соединений, промышленная практика показывает, что необходимо существенно ограничить содержание органических соединений во вторичной окалине или других измельченных металлических отходах во время их вторичного использования ввиду ограничений способов обеззараживания газов, прежде всего, по отношению к фильтрам.

Известна обработка промасленной вторичной окалины путем ее непосредственного смешивания с окисью кальция в основном в виде негашеной извести. В главе 38 труда, посвященного последнему обзору известного уровня техники в этой области, его автор (Ф. Болсинг, «Диспергирование посредством технологии ремедиации, основанной на химических реакциях » в сборнике Д. Вайс и др., «Технология ремедиации загрязненных почв », изд. Marcel Dekker Inc., 2000/F. B ölsing, "Dispersing by Chemical Reactions Remediation Technology", in D. Wise et al., "Remediation engineering of contaminated soils", by Marcel Dekker Inc., 2000) предлагает обработку в два приема:

введение окиси кальция в загрязненную углеводородами среду, прежде всего в окалину сталепрокатного производства (операция предварительного диспергирования),

интенсивное перемешивание, по возможности в мельнице (дробилке), для получения однородной дисперсной среды и возможности перехода масла в известь, при этом негашеная известь CaO захватывает также часть воды или всю воду, присутствующую во вторичной окалине, превращая ее в гидрат окиси кальция Са(ОН) ₂ (операция диспергирования).

Затем известь в соединении с маслом может быть просто отделена от частиц железа и его окислов с помощью рассева. Магнитное разделение может также позволить получение подлежащих вторичной обработке мелкозернистых металлических частиц.

Автор также обращает внимание на то, что часто необходимо предварительно обработать негашеную известь с помощью присадок, которые замедляют реакцию гашения извести содержащейся во вторичной окалине водой, ибо в противном случае эта слишком быстрая реакция гашения извести проходит раньше, чем масло может быть абсорбировано известью.

В более поздней патентной заявке US 2005/0256359 указывается на возможность использования извести для уменьшения токсичности органических соединений, прежде всего, путем исключения галогенов токсичных соединений, таких как диоксин, фуран или полихлорированные дифенилы. Помимо ее вышеупомянутой роли, известь действует в качестве нуклеофильного реагента, поддерживающего замещение галогенов гидроксильными группами, за которым следует окислительное разложение замещаемых молекул для образования нетоксичных или малотоксичных органических молекул. Предпочтительно нетоксичные органические соединения добавляются так, чтобы способствовать самовоспламенению дисперсной среды. В этом документе продукты «дегалогенизации » обозначены только в качестве намеченной цели, а не в качестве возможных уровней уменьшения органических веществ.

Известен также способ обработки измельченных металлических отходов, загрязненных одним или несколькими органическими соединениями, прежде всего одним или несколькими углеводородными соединениями, включающий в себя

перемешивание внутри камеры металлических отходов по меньшей мере с одним соединением кальция/магния, способного вступать в экзотермическую реакцию с водой,

экзотермическую реакцию по меньшей мере одного соединения кальция/магния с содержащейся в металлических отходах водой,

повышение температуры металлических отходов, подвергающихся действию экзотермической реакции,

обезвоживание металлических отходов в ходе экзотермической реакции.

Этот способ описан в японской патентной заявке JP2000-237512. В частности, в ней предлагается способ обезвоживания чугунных и стальных отходов, предназначенных для повторного использования. Продукт, получаемый после такой обработки, считается пригодным для транспортировки. Один случай использования показывает, что добавление в металлические отходы негашеной извести в количестве 20 вес.% позволяет уменьшить содержание свободных нефтепродуктов первоначально с 2,9 до 1,9% после обработки, при этом различия связаны с абсорбированием известью. Авторами предлагается использовать обработанные таким способом отходы, содержащие частично абсорбированные нефтепродукты, в качестве вспомогательного материала при производстве стали, при этом нефтепродукты будут выгорать согласно авторам без отрицательного влияния на литую сталь.

В патенте EP 1645645 описывается термическая обработка шламов сталелитейного производства в имеющей несколько отсеков печи, и обработанные шламы на выпуске из печи имеют температуру в интервале от 700 до 800 °С.

Наконец, в US 4326883 описывается способ обезжиривания и агломерации вторичной окалины, включающий в себя два этапа.

Подготовка. Этот существенный этап включает в себя внесение негашеной извести во вторичную окалину, сопровождаемое тщательным перемешиванием, факультативно, в присутствии дополнительного количества воды, с последующей агломерацией или комкованием (гранулированием) полученной смеси, факультативно, с введением дополнительной воды. Таким образом, известь используется в качестве связующего и обезвоживающего средства. Предполагается, что этап перемешивания является решающим. Он должен обеспечить извлечение известью влаги, нефтепродуктов и мелких частиц вторичной окалины, отделяя последние от крупных частиц вторичной окалины. Цель заключается в обеспечении того, чтобы наибольшая часть нефтепродуктов, изначально содержащихся во вторичной окалине, скапливалась в поверхностном слое каждой сформированной гранулы. Для достижения такого результата предпочтительно пропустить вторичную окалину через сетку предварительной очистки. Подготовительный этап завершается сушкой гранул при температурном режиме ниже 345 °С. Эта температура ограничена для того, чтобы предохранить нагретые выше 120 °С гранулы от возможного взрыва. В результате гранулы имеют хорошую прочность на сжатие, необходимую для следующего этапа процесса повторного использования.

Сжигание. На этом следующем этапе гранулы нагреваются в окислительной газовой среде до температуры, достаточной для того, чтобы вызвать воспламенение и почти полное сгорание содержащегося в гранулах масла. Гранулы продвигаются вперед в виде движущегося слоя толщиной от 2,5 до 7,5 см так, чтобы находиться от 0,5 до 2 мин в среде с температурой от 815 до 1100 °С, при этом принимаются меры для обеспечения, чтобы температура гранул не превышала 345 °С. Важность вышеописанного подготовительного этапа отражается в возможности почти полного исключения за очень короткое время присутствия масла на поверхности гранул. Такой способ позволяет использовать теплотворную способность масла для того, чтобы уменьшить потребление топлива, которое, тем не менее, остается существенным.

Несмотря на это, US 4326883 в его описании и примерах ограничен вторичной окалиной, содержащей не более 1% масла. Причина состоит в том, что, вероятно, при более высоком содержании масла трудно формировать гранулы, для которых масло будет в основном содержаться в поверхностном слое для того, чтобы позволить быстрое окисление гранул менее чем за 2 мин.

Чтобы устранить недостатки вышеописанного известного уровня техники, цель настоящего изобретения заключается в создании способа и устройства для обработки загрязненных органическими соединениями измельченных металлических отходов, которые являются простыми и пригодными для широкого спектра органических соединений и обеспечивают возможность ограничения до абсолютного минимума подачи энергии от внешнего источника, одновременно по-прежнему вырабатывая полезный продукт, который может быть утилизирован.

Для решения этих проблем в изобретении предлагается способ, включающий в себя следующие этапы:

перемешивание внутри камеры металлических отходов по меньшей мере с одним соединением кальция/магния, способным вступать в экзотермическую реакцию с водой,

экзотермическая реакция по меньшей мере одного соединения кальция/магния с водой, которая содержит металлические отходы,

увеличение температуры металлических отходов, подвергающихся экзотермической реакции,

обезвоживание металлических отходов во время этой экзотермической реакции,

окисление органических соединений во время перемешивания посредством введения металлических отходов, загрязненных одним или несколькими органическими соединениями и перемешанных по меньшей мере с одним соединением кальция/магния, в контакт с потоком газа, содержащего, по меньшей мере, частично кислород, и извлечение из камеры пригодного для транспортировки обезвоженного обработанного продукта, имеющего содержание остаточных органических соединений менее 1 вес.% от обработанного продукта.

Описанный способ регулируется так, чтобы поддерживать температуру обработки, принимая во внимание поток газа, во время различных этапов процесса ниже 600 °С.

Согласно настоящему изобретению соединение кальция/магния в силу вышесказанного добавляется в загрязненные измельченные металлические отходы в пригодной для термической обработки камере, которая продувается потоком газа и в которой осуществляется полная обработка предпочтительно в один этап. Отсутствует необходимость в предварительной подготовке или предварительной обработке подлежащих обработке материалов либо соединениями кальция/магния, либо их смесью. Так как на практике отходы часто содержат довольно много воды, способ согласно настоящему изобретению, в принципе, не требует какого-либо добавления воды или даже вспомогательного топлива. Выходящий из камеры продукт является обезвоженным, легко транспортируемым, пригодным для непосредственного использования или для вторичной переработки, например в металлургическом или в сталелитейном производстве, и обладает очень низким содержанием органических соединений. Этот продукт может затем непосредственно быть утилизирован, прежде всего, на том производстве, на котором возвращаемый металл изначально был произведен.

Таким образом, в настоящем изобретении предлагается преимущественно и по существу автотермический способ извлечения органических соединений, прежде всего углеводородов, из загрязненных металлических отходов с помощью соединений кальция/магния.

В соответствии с настоящим изобретением по меньшей мере одному соединению кальция/магния удовлетворяет формула (1)

хСаО ∙(1-x)MgO

(1)

в которой х является мольной долей, большей 0 и равной или меньшей 1.

Это соединение представлено предпочтительно в форме твердых частиц, главным образом в виде окисла. Это соединение кальция/магния может содержать примеси, такие как окись кремния, окись алюминия, окись железа и карбонат кальция, в количестве нескольких процентов, а также гидроокиси, соответствующие окислам в формуле (1).

Одним частным случаем соединения кальция/магния является негашеная известь в том случае, когда х равен 1 в формуле (1), которая тоже может включать примеси, а также небольшое количество окиси магния.

Хотя и существует принципиальная возможность запуска окислительной реакции лишь путем экзотермической реакции между негашеной известью и водой, может быть более предпочтительным дополнительный подвод первоначальной энергии активации. Поэтому согласно одному предпочтительному способу осуществления настоящего изобретения технологический процесс, кроме того, включает начальный подвод тепла для содействия возникновению экзотермической реакции содержащихся в металлических отходах органических соединений и для достижения предварительно определенной температуры загрязненных металлических отходов, и этот подвод тепла прекращается при достижении предварительно заданной температуры, при этом технологический процесс после этого становится автотермическим в установившемся режиме.

В технологическом процессе согласно настоящему изобретению минимальное количество тепла может быть подведено с помощью любого известного в настоящее время способа нагревания, априорно лишь выборочно или только на начальном этапе. Когда предварительно определенная температура достигнута, она в дальнейшем поддерживается в основном или полностью благодаря идущей в камере экзотермической реакции.

Термин «автотермический » в контексте настоящего изобретения означает, что технологический процесс, в принципе, не требует в дальнейшем подвода внешней энергии, при этом возможность реакции полностью управляется регулировкой потока газа, по меньшей мере, частично содержащего кислород, подачей металлических отходов и введением соединения кальция/магния.

Предпочтительно остаточное содержание органических соединений в обработанном продукте составляет менее 0,5 вес.%, преимущественно менее 0,2 вес.% и, прежде всего, менее 0,1 вес.%.

Во время процесса обработки обработка металлических отходов проходит преимущественно при температуре от 200 до 600 °С. Как правило, различные стадии переработки осуществляются при температуре от 300 до 550 °С, благодаря чему появляется возможность применения простых решений для защиты стенок технологической камеры, без необходимости применения огнеупорных кирпичей. Помимо впускных отверстий для вышеперечисленных материалов камера должна допускать введение свежего, содержащего кислород газа, прежде всего воздуха, а также выпускное отверстие для горячих газов, при этом инжекция свежего воздуха может также быть использована для регулирования температуры обработки. Средство гомогенизации вводимых материалов обеспечивает, что твердые загружаемые материалы, включающие в себя загрязненные металлические отходы и по меньшей мере одно соединение кальция/магния, непрерывно перемешиваются и вентилируются. Чтобы получить готовый обработанный продукт, такая загрузка может оставаться в технологической камере от 0,25 до 5 ч и предпочтительно от 0,5 до 2 ч.

Предпочтительно загрязненные отходы могут содержать до 20 вес.%, например 15 вес.%, органических соединений и более 20 вес.% воды, например до 30 вес.%. Обычно они содержат от 2 до 6 вес.% органических соединений и от 10 до 15 вес.% воды.

Обработанный продукт является обезвоженным, находится в порошкообразной и легко транспортируемой форме и может даже быть пригоден для гранулирования путем простого добавления воды.

Количество соединений кальция/магния, добавляемых в загрязненные металлические отходы, в основном зависит от количества органических соединений, но также и от количества воды, изначально присутствующей в таких отходах. Обычно соединения кальция/магния составляют от 5 до 35%, предпочтительно от 8 до 20%, зачастую около 10% от общей массы вышеупомянутой твердой загрузки.

Согласно одному частному способу осуществления настоящего изобретения технологический процесс включает в себя перемещение загрузки твердых материалов в технологической камере с одновременным перемешиванием и подачей потока газа в противотоке твердым веществам. Преимущественно технологический процесс включает в себя по мере того, как отходы перемешиваются и входят в контакт с потоком газа, почти полное окисление органических соединений, которые в основном превращаются в воду и CO ₂ .

Согласно усовершенствованному способу осуществления настоящего изобретения технологический процесс включает в себя повторное использование обработанного продукта предпочтительно непосредственным образом, в металлургической или сталелитейной промышленности, при этом названный обработанный продукт, по существу, образован, по возможности, из частично окисленных соединений металла и по меньшей мере из одного гидратированного, а также, по возможности, насыщенного углекислым газом соединения кальция/магния. Почти полное отсутствие остаточных органических соединений означает, что продукт, обработанный согласно настоящему изобретению, может быть вторично использован непосредственным образом. В частности, в случае вторичной окалины, она могла бы непосредственно быть вторично использована в процессе агломерации, выполняемом перед доменным процессом. Присутствие соединения кальция/магния является также предпочтительным в вышеупомянутом процессе агломерации.

Другие особенности технологического процесса согласно настоящему изобретению отображены в прилагаемой формуле изобретения.

Настоящее изобретение относится также к устройству для обработки измельченных металлических отходов, загрязненных органическими соединениями. Данное устройство включает в себя камеру, преимущественно теплостойкую камеру, в которой имеется

по меньшей мере одно впускное отверстие для твердых веществ, через которое металлические отходы и по меньшей мере одно способное вступать в экзотермическую реакцию с водой соединение кальция/магния загружается внутрь камеры,

по меньшей мере один перемешивающий элемент, который перемешивает металлические отходы и по меньшей мере одно соединение кальция/магния,

по меньшей мере одно выпускное отверстие для твердых веществ, через которое извлекается транспортабельный, обезвоженный обработанный продукт.

Согласно изобретению камера устройства также имеет

по меньшей мере одно впускное отверстие для газа для введения внутрь камеры газового потока, содержащего, по меньшей мере, частично кислород,

по крайней мере одно выпускное отверстие для газа, при этом обработанный продукт, удаляемый через по меньшей мере одно выпускное отверстие, имеет остаточное содержание органических соединений менее 1 вес.% от обработанного продукта.

Как уже было отмечено выше, важным преимуществом такого устройства является тот факт, что устройство не содержит огнеупорных кирпичей.

Согласно одному предпочтительному варианту осуществления устройства согласно изобретению по меньшей мере одно впускное отверстие для твердых веществ располагается на одном конце камеры, а по меньшей мере одно выпускное отверстие для твердых веществ располагается на противоположном конце камеры, при этом вышеназванные металлические отходы перемешиваются по меньшей мере с одним соединением кальция/магния во время перемещения между по меньшей мере одним впускным отверстием для твердых веществ и по меньшей мере одним выпускным отверстием для твердых веществ, а по меньшей мере одно впускное отверстие для газа и по меньшей мере одно выпускное отверстие для газа расположены в камере так, что поток газа проходит в противотоке к вышеназванным перемешанным металлическим отходам.

Преимущественно такое устройство позволяет осуществлять непрерывный технологический процесс за один этап. Представляется возможным, например, использовать вертикальную, имеющую несколько зон (несколько отсеков) камеру или горизонтальную камеру с раздельными путями загрузки для загрязненных отходов и для соединения кальция/магния. В этом случае первая зона (зона загрузки), например верхний отсек камеры в вертикальном варианте расположения, служит для накопления твердых веществ из двух каналов загрузки и для их непрерывного перемешивания с помощью устройства для гомогенизации. Загрузочный отсек служит также для предварительного прогревания загруженных твердых материалов путем пропускания сквозь них горячих газов. Другие зоны или отсеки, расположенные ниже, обеспечивают достаточную продолжительность пребывания, пока происходит аэрация материала и циркуляция потока газа предпочтительно навстречу движению твердых веществ. Таким образом, становится возможной регулировка окисления твердых веществ. Последняя зона, или нижний отсек, предназначенный для выпуска, используется, прежде всего, для предварительного подогрева газов твердыми веществами, а с другой стороны - охлаждения последних свежим потоком газа.

Кроме того, является возможным использовать цилиндрическую камеру с небольшим наклоном к горизонтали с гравитационной подачей материала либо посредством перемещения камеры при неподвижном перемешивающем устройстве, либо посредством перемещения перемешивающего устройства в неподвижной камере, либо посредством комбинации этих двух возможностей.

В таком устройстве согласно настоящему изобретению максимальная температура загрузки твердых веществ и потока газа не превышает 600 °С и обычно находится в интервале от 200 до 550 °С. Свежий газ, предпочтительно движущийся навстречу, охлаждает загрузку твердых веществ, перед тем как она покидает камеру, нагреваясь при этом от контакта с загрузкой. Подобным образом, горячие газы нагревают загрузку твердых веществ в том отсеке, в который подаются два вида твердых материалов и где происходит гомогенизация.

Таким образом, неожиданно появляется возможность осуществлять обработку загрязненных отходов в самих обрабатываемых отходах согласно настоящему изобретению в отсутствие или фактически без подвода тепла извне, а именно без использования специального топлива, по меньшей мере, в течение установившегося режима работы. Возможно, подвод энергии потребуется только для первоначального увеличения температуры в начальной стадии.

Чтобы достичь такого результата, необходимо использовать теплоту, выделяемую всеми экзотермическими реакциями, которые имеют место во время обработки. Эта цель достигается согласно настоящему изобретению, в котором технологический процесс обработки выполняется за один этап, в одной и той же камере.

В технологической камере протекают различные экзотермические реакции, а именно

гашение или гидратация соединения кальция/магния присутствующей в загрязненных отходах водой, а именно превращение окиси кальция и/или окиси магния в соответствующий гидроксид,

почти полное окисление большинства органических соединений, которые превращаются, по существу, в воду и CO ₂ ,

насыщение углекислотой соединений кальция/магния,

возможное, по меньшей мере, частичное окисление соединений металлов/загрязненных отходов в соответствующие окислы металлов.

Неожиданно было установлено, что посредством регулирования параметров, относящихся к времени пребывания в камере, аэрации материалов и температуре, является возможным для окисления соединений металлов, связанного с выделением тепла от других реакций, сделать технологический процесс автотермическим, по меньшей мере, в установившемся режиме.

Другие особенности устройства согласно изобретению приведены в прилагаемой формуле изобретения.

Другие подробности и особенности настоящего изобретения станут очевидными из приведенного ниже описания с помощью не ограничивающего примера со ссылками на прилагаемые чертежи.

Фиг. 1 показывает схематический вид в разрезе устройства для обработки согласно изобретению.

Фиг. 2 показывает вид в разрезе одного из вариантов осуществления изобретения.

На различных фигурах одинаковые или подобные элементы обозначаются одинаковыми ссылками.

Предпочтительное устройство для осуществления способа согласно настоящему изобретению показано на фиг. 1 для частного примера обработки стальной вторичной окалины.

Показанное на фиг. 1 устройство включает в себя имеющую несколько отсеков камеру 1, допускающую температурный режим обработки до 600 °С. Это позволяет использование технологического процесса без применения огнеупоров, простого в осуществлении и недорогого. Преимущественно эта камера оснащена наружными горелками (не показаны), от которых, при необходимости, подводится тепло, а именно, если температура в камере опускается ниже 300 °С. Верхний отсек 2 (загрузочный отсек) используется для загрузки загрязненной вторичной окалины и соединения кальция/магния, предпочтительно через два раздельные впускные отверстия 3 и 4. Кроме того, загрузочный отсек 2 включает в себя средства для гомогенизации предпочтительно в виде одной или нескольких мешальных лопастей 5, которые вращаются относительно центральной оси 6, перемешивая твердые вещества, скапливающиеся на неподвижном поде 7. Кроме того, возможно предусмотреть одну или несколько неподвижных мешальных лопастей в сочетании с вращающимся подом для мешальных лопастей и механические поды, или сочетание этих вариантов. В показанном примере два выпускных отверстия 8 и 9 для газа позволяют выгрузку движущихся вверх горячих газов, после того как состоялся их теплообмен с загруженными твердыми веществами.

Эти предварительно подогретые твердые вещества падают, проходя сквозь центральное отверстие 10, на под 11 расположенного ниже отсека. Во время работы этой каскадной схемы происходит обмен между потоком газа и твердыми веществами. Под 11 снабжен одним или несколькими расположенными по периферии отверстиями 12, через которые перемешанные твердые вещества проходят сквозь по меньшей мере одну следующую мешальную лопасть в расположенный ниже отсек. Подобным образом, твердые вещества последовательно перемещаются вплоть до последнего отсека (выпускного отсека 13), перемешиваясь с максимально интенсивным обменом между твердыми веществами и потоком газа, прежде всего, для того, чтобы поддерживать вышеназванные реакции окисления.

Выпускной отсек 13 служит, прежде всего, для того, чтобы предварительно подогревать свежие порции газа и охлаждать обработанную вторичную окалину. Прежде всего, выпускной отсек включает в себя выпускное отверстие 14 для разгрузки этой обработанной вторичной окалины и впускное отверстие 15 для впуска содержащего кислород газа.

В основном, количество отсеков в устройстве зависит от продолжительности обработки, необходимой для наиболее полного окисления изначально присутствующих органических соединений. По выбору, нагретый или не нагретый воздух может вводиться в качестве дополнения в каждый отсек через впускные отверстия 16 для газа.

На фиг. 2 показана выполненная в виде одного отсека камера 17, которая может быть нагрета электрическими нагревательными элементами 22. Камера имеет цилиндрическую форму и снабжена мешальной лопастью 18, вращающейся со скоростью приблизительно 3 об/мин. Камера оснащена средствами 19 для загрузки твердых веществ, впускным отверстием 20 для воздуха и выпускным отверстием 21 для газа, а также патрубком 23 для измерения температуры твердых веществ и для отбора проб.

Во всех нижеприведенных примерах прокатная окалина обрабатывается негашеной известью промышленного качества. Исходное общее количество углеводородов в загрязненной вторичной окалине или их конечное содержание в обработанной вторичной окалине определяется с помощью извлечения тетрагидрофурана в экстракторе Сокслета, за которым следует дистилляция в ротационном испарителе «Rotavapor ». Загрязненная вторичная окалина предварительно высушивается при температуре 105 °C. Если измеренное общее количество углеводородов составляет менее 0,1%, считается, что обработанная вторичная окалина не содержит остаточных углеводородов.

Во всех случаях вторичная окалина обрабатывается в опытно-промышленной установке, такой, какая показана на фиг. 2, используя общий метод работы.

Эксплуатационный режим заключается в следующем:

предварительный подогрев камеры до заранее определенной начальной температуры,

загрузка материалов, чередуя известь и вторичную окалину,

непрерывное перемешивание смеси,

измерение температуры твердых веществ для того, чтобы контролировать развитие экзотермической реакции,

взятие пробы в конце исследования,

прекращение реакции в пробе путем контакта с жидким азотом (бескислородное охлаждение и атмосфера),

измерение содержания остаточных углеводородов во взятой пробе.

Пример 1.

7,4 кг вторичной окалины, содержащей 6 вес.% углеводородов и 14 вес.% воды, были обработаны в опытно-промышленной установке с 1,6 кг извести, т.е. известь составляла 18 вес.%.

Были выполнены две подобные обработки при различных начальных температурах обработки: в первом случае при 200 °С, во втором - при 300 °С. В обоих случаях обработанный продукт был порошкообразным и легко транспортируемым, и содержание остаточных углеводородов в нем было меньше 0,1%.

При начальной температуре 200 °С имел место индукционный период приблизительно 1,5 ч перед существенным выделением тепла в результате окислительных реакций, которое делает процесс автотермическим.

При 300 °С индукционный период не превысил 0,5 ч. Максимальная температура твердых веществ была несколько выше 500 °С. Продолжительность обработки, потребовавшаяся для полного окисления углеводородов, была менее 2 ч.

Этот пример показывает наличие пользы в подводе тепла от внешнего источника для того, чтобы значительно уменьшить индукционный период и, тем самым, общую продолжительность обработки для полного окисления углеводородов.

Пример 2.

Вторичная окалина, загрязненная 1,7 вес.% углеводородами и 14 вес.% водой, была подвергнута обработке при начальной температуре 300 °С. Было использовано добавление негашеной извести в количестве 18 вес.%, т.е. 1,6 кг извести на 7,5 кг вторичной окалины. Обработанный продукт был порошкообразным и легко транспортируемым, а содержание остаточных углеводородов в нем было меньше 0,1%.

Этот эксперимент был сравнен со вторым экспериментом примера 1, выполненным при подобных условиях (300 °С и 18% извести), но начинавшимся с вторичной окалиной, более загрязненной углеводородами (6%).

Когда начальное содержание углеводородов было меньше, достигнутая твердыми веществами максимальная температура была ниже, меньше 500 °С, и это имело место после более короткой обработки, менее 1,5 ч.

Пример 3.

Тепловая обработка содержащих углеводороды загруженных веществ обычно приводит к существенному выделению летучих органических соединений. Поэтому было полезно оценить условия в случае обработки согласно изобретению.

10 кг вторичной окалины, содержащей 2,9 вес.% углеводородов и 19 вес.% воды, было обработано при начальной температуре 300 °С в показанной на фиг. 2 опытно-промышленной установке 2,5 кг гашеной извести, т.е. 20 вес.%. Обработанный продукт был порошкообразным и легко транспортируемым, а содержание остаточных углеводородов в нем было меньше 0,1%.

При условиях этого эксперимента среднее содержание летучих органических соединении 1500 мг/см ³ в исходящем газе наблюдалось в том случае, если углерод углеводородов вторичной окалины был полностью превращен в летучие органические соединения. Фактически, измерение летучих органических соединений во время эксперимента, однако, показало значительно меньшее среднее содержание, составляющее менее чем 60 мг/см ³ . Благодаря этому процессу для обработки известью выделение летучих органических соединений было почти в 25 раз меньше среднего значения.

Следует понимать, что настоящее изобретение не ограничивается вышеописанными способами осуществления, и что помимо них может быть создано множество модификаций, не выходя при этом за пределы прилагаемой формулы изобретения.