[发明专利]用于磁性固体废物脱油的方法和设备

说明书

背景技术

钢厂污泥(steel mill sludge)是在炼钢过程期间产生的含有氧化铁的材料。钢厂污泥，也被简单称为“钢厂泥(mill sludge)”，通常与铁屑的不同在于它的粒度较细和含油量更高。在炼钢过程期间，特别是鼓风炉后的加工期间，产生了通常含有废水、氧化铁基固体、油及其他烃类化合物的流。这些流通常收集在沉降池中，所述流在其中分离成三相，通常是上面的包含轻质游离烃的油相或层、在油相下面的水层或相、和包含钢厂泥和铁屑的下层或相。

钢厂泥中存在的油污染通常来源于制造钢成品中使用的润滑剂和冷却剂以及来自在形成钢成品期间暴露于高温下的加工设备的润滑剂。遍布于钢厂泥中的这种油污染，限制了将含有氧化铁的污泥再循环回到炼钢过程中的可能性。参与炼钢过程的热量从含油物质中释放出烃和烃的各种氧化物，造成空气污染，并使得难以符合环境质量标准。此外，如果再循环到烧结厂(其准备鼓风炉的进料)的材料含有太多的油，将产生操作上问题，例如风机叶片和过滤袋结垢，以及烃排放物过多的问题。

在许多工业中，由于越来越严格的环境法规，管理钢铁制造产生的废物已变成重要的议题。历史上，制钢产生的矿渣、灰尘和污泥被认为是“废物”，并简单运送到填埋场、矿井及其他处置点。随着对减少排放物并改进效率的需要，那些曾经只是“废物”的材料现在已是“副产物”，成为深入的改良和再利用工作的主题。炼钢厂每产一吨钢一般产生约900磅的固体废物，主要由矿渣、灰尘和污泥组成。大部分废物在烧结厂中再利用。然而，烃含量高的废物在回收含铁物再利用之前必须脱油，以降低排放物和积碳问题。

许多专利和专利申请公开了处理污泥脱油的各方面的各种技术、组合物和方法。结合了这些专利的教导的脱油方法是部分有效的，也就是说，除去的油量足以满足当时的环境标准，但是这些现有技术的方法通常不能达到当今需要的高环境标准。虽然传统的“脱油”材料可以包含多达10wt％的油(百万分之100,000)，但为了满足当前的环境标准，准备再生的回收的脱油固体必须包含少于百万分之2000、或少于0.2wt％的油。由于环境要求愈益严格，常规方法当前没有被广泛应用，给许多钢铁企业留下了成百上千吨积存的污泥等待处理或在填埋场中进行昂贵的处置。这些积存代表了一种有价值的资源，因为该污泥能够包含50干重％(dwt％)或更多的铁。

传统的现有技术方法不能或有困难达到新法规要求的非常低的脱油水平的一个原因在于钢厂泥本身的性质。特别是，钢厂泥固体的特点在于颗粒的直径非常细小，典型在细粉砂和粘土有关的级别。该极细颗粒允许油分子与该固体颗粒和/或在这种颗粒团块内形成极强的键。常规方法需要应用许多表面活性剂、剪切力和脱水设备来回收该固体。然而，即使重复通过这种常规方法进行的污泥循环通常也不能将钢厂泥的含油量降低到所要求的低于百万分之2000的水平。

代表性的现有技术包括美国专利Nos.3,844,943；4,091,826；4,177,062；4,288,329；4,326,883；4,585,475；4,738,785；4,995,912；5,047,083，5,125,966和7,531,046，其内容在此以其全文引为参考。

美国专利No.7,531,046，公开了处理由烃、固体颗粒和水组成的含油混合物的方法，其包括以下步骤：将含油混合物放入反应腔，用惰性气体吹扫反应腔，和在充有惰性气体的反应腔内生成蒸汽浴，蒸汽浪将烃物质从固体颗粒上游离出来。该方法还包括将反应腔温度上升到相当于含油混合物中烃的沸点温度，升高的温度蒸发的烃在惰性气氛内蒸发。排放反应室，将放出的气体加工成烃产物，同时，脱油的固体颗粒从反应室卸载作为原料或进行处置。

美国专利No.5,125,966，例如，公开了钢厂泥脱油的方法，其包括将钢厂泥与充分的水和充分的表面活性剂混合以提供具有至少25wt％固体含量和基于固体至少4000ppm的表面活性剂的浆体，对该浆体进行高剪切搅拌以形成含油的水乳状液，并从该含油的水乳状液分离至少40wt％的固体。作为这些最低参数的例子，从100重量份的含有25wt％固体(25重量份固体)的浆体中，通过该方法将从含油的水乳状液中分离最少10重量份固体(固体的40wt％)。在公开时，设想了这种用于钢厂泥脱油的方法还涉及将钢厂泥进行加工，然后对从含油的水乳状液回收的固体重复该加工步骤，直至回收的固体的含油量已经降低到所需程度的时候。

发明概要