本發明屬于鋅冶煉污泥處理設備領域，具體地說，涉及一種高效低耗處理鋅冶煉污泥的裝置。

背景技術：

鋅冶煉污泥是鋅冶煉過程中和酸性廢水產生的冶煉污泥，產生量大（經脫水后的鋅冶煉污泥其含水率約為40-50%），含有Zn、Pb、Cd、Hg、As等重金屬，屬于危險廢物（HW48），對環境具有很大危害，如何妥善處理冶煉污泥成為科研攻關的重點領域。

目前對冶煉鋅冶煉污泥中有價金屬的回收主要有濕法工藝和火法工藝。采用濕法回收低品位鋅冶煉污泥，能耗高，且產生的殘渣易造成二次污染。火法工藝是回收鋅冶煉污泥有價金屬的主要工藝，普遍采用的設備是回轉窯或煙化爐，然而回收過程的熱量得不到有效利用，水淬渣若不加妥善處理仍存在重金屬釋放的風險。

技術實現要素：

為了克服背景技術中存在的問題，本發明提供了一種高效低耗處理鋅冶煉污泥的裝置，采用微波法對物料進行加熱，對有價金屬進行收集，實現了鋅冶煉污泥的高效、低耗、環保的資源化利用。

為實現上述目的，本發明是通過如下技術方案實現的：

所述的高效低耗處理鋅冶煉污泥的裝置包括加熱系統、收塵系統Ⅰ、收塵系統Ⅱ、管道系統，所述的管道系統包括微波爐出氣罩2、氣氛入口6、微波爐出氣管道7、外排管道8、進氣罩9、風機23、微波爐進氣管道24、沉降室出氣管道25、塑燒板除塵器出氣管道26、風機出氣管29；所述的加熱系統包括微波爐反應器1、保溫層3、殼體4、攪拌器10，所述的殼體4的內側設置有保溫層3，保溫層3的內部設置有微波爐反應器1，微波爐反應器1內設置有攪拌器10，微波爐反應器1的頂部出氣口與微波爐出氣罩2連接，微波爐出氣罩2與微波爐出氣管道7連接，進氣罩9安裝在微波爐反應器1內，進氣罩9與微波爐進氣管道24連接，微波爐進氣管道24上設置有閥門Ⅰ11，微波爐反應器1左側設置有氣氛入口6，氣氛入口6伸出殼體4的一端設置有閥門Ⅲ27；所述的收塵系統Ⅰ包括重力沉降室16、灰斗Ⅰ17，所述的重力沉降室16的底部設置有灰斗Ⅰ17，重力沉降室16的左側壁上設置有沉降室進氣孔13，沉降室進氣孔13與微波爐出氣管道7連接，重力沉降室16的右側壁上設置有沉降室出氣孔14，沉降室出氣孔14與沉降室出氣管道25連接；所述的收塵系統Ⅱ包括塑燒板20、塑燒板沉降室21和灰斗Ⅱ22，所述的塑燒板沉降室21內設置有塑燒板20，塑燒板沉降室21的底部設置有灰斗Ⅱ22，灰斗Ⅱ22的左側壁上設置有塑燒板沉降室進氣孔18，塑燒板沉降室進氣孔18與沉降室出氣管道25連接，塑燒板沉降室21的右側壁上部設置有塑燒板沉降室出氣孔19，塑燒板沉降室出氣孔19與塑燒板沉降室出氣管道26連接，塑燒板沉降室出氣管道26與風機23的進氣口連接，風機23的出氣口與風機出氣管29連接，風機出氣管29與微波爐進氣管道24連接，風機出氣管29與微波爐進氣管道24的連接處設置有外排管道8，外排管道8上設置有閥門Ⅱ12。

進一步，所述的微波爐反應器1的材質為碳化硅材料，且微波爐反應器1的下端呈圓柱形結構，上端為錐形結構。

進一步，所述的微波爐出氣罩2、進氣罩9的材質均為碳化硅材料；氣氛入口6、微波爐進氣管道24與微波爐反應器1連接處均采用碳化硅接口連接，并且，所述的氣氛入口6、微波爐出氣管道7、微波爐進氣管道24位于殼體4內部分采用碳化硅材料制成，位于殼體4外部分為耐高溫的鋼材管道。

進一步，所述的攪拌器10為可升降攪拌器。

進一步，所述的重力沉降室16的外部安裝有散熱翅片15。

進一步，所述的微波爐反應器1左側還設置有氣壓平衡器5，氣壓平衡器5伸出殼體4的一端設置有閥門Ⅳ28。

進一步，所述的灰斗Ⅰ17至少有兩個。

進一步，所述的微波爐反應器1中添加有吸波材料，所述的吸波材料為碳粉或者四氧化三鐵。

本發明的有益效果：

本發明選用碳化硅材質微波爐反應器和采用煙氣內循環兩種加熱方式同時處理鋅冶煉污泥，并在鋅冶煉污泥中添加吸波材料，有效提高了熱量的有效利用率，克服了傳統處理能耗高的問題；并且裝置內形成循環氣流，減少了有害氣體的排放。本發明的微波爐反應器內設置可升降的攪拌器對鋅冶煉污泥進行攪拌，使得鋅冶煉污泥受熱均勻；同時，通過氣氛入口可以選擇反應氣氛；通過采用帶翅片的重力沉降室與塑燒板沉降室組合形成收塵系統，實現了有價金屬的高效收集，避免重金屬釋放危害環境。本發明具有高效、低耗和環保的優點，有顯著的經濟和社會效益。

附圖說明

圖1為發明的結構示意圖。

圖中，1-微波爐反應器、2-微波爐出氣罩、3-保溫層、4-殼體、5-氣壓平衡器、6-氣氛入口、7-微波爐出氣管道、8-外排管道、9-進氣罩、10-攪拌器、11-閥門Ⅰ、12-閥門Ⅱ、13-沉降室進氣孔、14-沉降室出氣孔、15-散熱翅片、16-重力沉降室、17-灰斗Ⅰ、18-塑燒板沉降室進氣孔、19-塑燒板沉降室出氣孔、20-塑燒板、21-塑燒板沉降室、22-灰斗Ⅱ、23-風機、24-微波爐進氣管道、25-沉降室出氣管道、26-塑燒板除塵器出氣管道、27-閥門Ⅲ、28-閥門Ⅳ、29-風機出氣管。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例和附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1

如圖1所示，所述的高效低耗處理鋅冶煉污泥的裝置包括加熱系統、收塵系統Ⅰ、收塵系統Ⅱ、管道系統，所述的管道系統包括微波爐出氣罩2、氣氛入口6、微波爐出氣管道7、外排管道8、進氣罩9、風機23、微波爐進氣管道24、沉降室出氣管道25、塑燒板除塵器出氣管道26、風機出氣管29。

所述的加熱系統包括微波爐反應器1、保溫層3、殼體4、攪拌器10，所述的殼體4的內側設置有保溫層3，保溫層3的內部設置有微波爐反應器1，微波爐反應器1內設置有攪拌器10，微波爐反應器1的頂部出氣口與微波爐出氣罩2連接，將鋅冶煉污泥加入到微波爐反應器1中，采用高溫微波對鋅冶煉污泥進行加熱，實現鋅冶煉污泥的快速加熱，并且，所述的微波爐反應器1中添加有吸波材料，所述的吸波材料為碳粉或者四氧化三鐵；在加有鋅冶煉污泥的微波爐反應器1中加入碳粉或者四氧化三鐵等吸波材料，可有效提高熱量的有效利用率，克服傳統處理能耗高的問題，減少有害氣體的排放。微波爐反應器1的材質為碳化硅材料，碳化硅材料的化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好，采用碳化硅材料制作高微波爐反應器1，可提高微波爐反應器1在高溫環境下的使用壽命，保證微波爐反應器1內鋅冶煉污泥能夠快速地被加熱到所需的溫度；微波爐反應器1的下端呈圓柱形結構，增加了鋅冶煉污泥的熱接觸面積，使鋅冶煉污泥在攪拌器10的攪拌作用下快速均勻的受熱，有效防止鋅冶煉污泥局部過熱的問題出現，而攪拌器10為可升降攪拌器，實現對微波爐反應器1的鋅冶煉污泥進行選擇性攪拌以及便于微波爐反應器1從殼體4中取出；微波爐反應器1的上端為錐形結構，便于設置于微波爐反應器1頂部的出氣罩2進行煙氣收集，并且微波爐反應器1的上下兩部分可靈活拆卸，有利于鋅冶煉污泥的放置與取出。微波爐出氣罩2與微波爐出氣管道7連接，進氣罩9安裝在微波爐反應器1內，進氣罩9與微波爐進氣管道24連接，微波爐進氣管道24上設置有閥門Ⅰ11，微波爐反應器1左側設置有氣氛入口6和氣壓平衡器5，微波爐反應器1設置氣壓平衡器5，可以避免微波爐反應器1內氣體循環流動時氣壓過高或者過低的問題；同時，在微波爐反應器1的左側設置氣氛入口6，可實現對反應氣氛類型的控制。氣氛入口6伸出殼體4的一端設置有閥門Ⅲ27，氣壓平衡器5伸出殼體4的一端設置有閥門Ⅳ28，所述的微波爐出氣罩2、進氣罩9的材質均為碳化硅材料，氣氛入口6、微波爐進氣管道24與微波爐反應器1連接處均采用碳化硅接口連接，并且，所述的氣氛入口6、微波爐出氣管道7、微波爐進氣管道24位于殼體4內部分采用碳化硅材料制成，位于殼體4外部分為耐高溫的鋼材管道，采用碳化硅材料制成的各管道在實現微波爐反應器1輔助加熱的同時，可防止鋼制管道腐蝕、軟化。

所述的收塵系統Ⅰ包括重力沉降室16、灰斗Ⅰ17，所述的重力沉降室16的底部設置有灰斗Ⅰ17，所述的灰斗Ⅰ17至少有兩個，重力沉降室16的左側壁上設置有沉降室進氣孔13，沉降室進氣孔13與微波爐出氣管道7連接，重力沉降室16的右側壁上設置有沉降室出氣孔14，沉降室出氣孔14與沉降室出氣管道25連接，微波爐反應器1中產生的煙氣沿微波爐出氣管道7進入到重力沉降室16中，在重力沉降室16的作用下，煙氣中的固體粉塵下沉與氣體分離，下沉的粉塵則通過灰斗Ⅰ17進行回收，從而實現煙氣中粉塵的回收。

所述的收塵系統Ⅱ包括塑燒板20、塑燒板沉降室21和灰斗Ⅱ22，所述的塑燒板沉降室21內設置有塑燒板20，塑燒板沉降室21的底部設置有灰斗Ⅱ22，灰斗Ⅱ22的左側壁上設置有塑燒板沉降室進氣孔18，塑燒板沉降室進氣孔18與沉降室出氣管道25連接，塑燒板沉降室21右側壁上部設置有塑燒板沉降室出氣孔19，塑燒板沉降室出氣孔19與塑燒板沉降室出氣管道26連接，塑燒板沉降室出氣管道26與風機23的進氣口連接，風機23的出氣口與風機出氣管29連接，風機出氣管29與微波爐進氣管道24連接，風機出氣管29與微波爐進氣管道24的連接處設置有外排管道8，外排管道8上設置有閥門Ⅱ12；經收塵系統Ⅰ進行初步降溫和一級除塵處理后的煙氣進入塑燒板沉降室21進行煙塵高效鋪集，除塵后的高溫煙氣在風機23的作用下，進入到微波爐反應器1中對鋅冶煉污泥進行加熱，從而實現了煙氣熱量的回收利用，克服了傳統處理能耗高的問題。

實施例2

如圖1所示，所述的高效低耗處理鋅冶煉污泥的裝置包括加熱系統、收塵系統Ⅰ、收塵系統Ⅱ、管道系統，所述的管道系統包括微波爐出氣罩2、氣氛入口6、微波爐出氣管道7、外排管道8、進氣罩9、風機23、微波爐進氣管道24、沉降室出氣管道25、塑燒板除塵器出氣管道26、風機出氣管29。

所述的加熱系統包括微波爐反應器1、保溫層3、殼體4、攪拌器10，所述的殼體4的內側設置有保溫層3，保溫層3的內部設置有微波爐反應器1，微波爐反應器1內設置有攪拌器10，微波爐反應器1的頂部出氣口與微波爐出氣罩2連接，將鋅冶煉污泥加入到微波爐反應器1中，采用高溫微波對鋅冶煉污泥進行加熱，實現鋅冶煉污泥的快速加熱；并且，所述的微波爐反應器1中添加有吸波材料，所述的吸波材料為碳粉或者四氧化三鐵；在加有鋅冶煉污泥的微波爐反應器1中加入碳粉或者四氧化三鐵等吸波材料，可有效提高熱量的有效利用率，克服傳統處理能耗高的問題，減少有害氣體的排放。微波爐反應器1的材質為碳化硅材料，碳化硅材料的化學性能穩定、導熱系數高、熱膨脹系數小、耐磨性能好，采用碳化硅材料制作高微波爐反應器1，可提高微波爐反應器1在高溫環境下的使用壽命，保證微波爐反應器1內鋅冶煉污泥能夠快速地被加熱到所需的溫度；微波爐反應器1的下端呈圓柱形結構，增加了鋅冶煉污泥的熱接觸面積，使鋅冶煉污泥在攪拌器10的攪拌作用下快速均勻的受熱，有效防止鋅冶煉污泥局部過熱的問題出現，而攪拌器10為可升降攪拌器，實現對微波爐反應器1的鋅冶煉污泥進行選擇性攪拌以及便于微波爐反應器1從殼體4中取出；微波爐反應器1的上端為錐形結構，便于設置于微波爐反應器1頂部的出氣罩2進行煙氣收集，并且微波爐反應器1的上下兩部分可靈活拆卸，有利于鋅冶煉污泥的放置與取出。微波爐出氣罩2與微波爐出氣管道7連接，進氣罩9安裝在微波爐反應器1內，進氣罩9與微波爐進氣管道24連接，微波爐進氣管道24上設置有閥門Ⅰ11，微波爐反應器1的左側設置有氣氛入口6和氣壓平衡器5，微波爐反應器1設置氣壓平衡器5，可以避免微波爐反應器1內氣體循環流動時氣壓過高或者過低的問題；同時，在微波爐反應器1的左側設置氣氛入口6，可實現對反應氣氛類型的控制。氣氛入口6伸出殼體4的一端設置有閥門Ⅲ27，氣壓平衡器5伸出殼體4的一端設置有閥門Ⅳ28，所述的微波爐出氣罩2、進氣罩9的材質均為碳化硅材料，氣氛入口6、微波爐進氣管道24與微波爐反應器1連接處均采用碳化硅接口連接，并且，所述的氣氛入口6、微波爐出氣管道7、微波爐進氣管道24位于殼體4內部分采用碳化硅材料制成，位于殼體4外部分為耐高溫的鋼材管道，采用碳化硅材料制成的各管道在實現微波爐反應器1輔助加熱的同時，可防止鋼制管道腐蝕、軟化。

所述的收塵系統Ⅰ包括散熱翅片15、重力沉降室16、灰斗Ⅰ17，所述的重力沉降室16的底部設置有灰斗Ⅰ17，重力沉降室16的外部安裝有散熱翅片15，氣流速度較低除塵效率高，散熱翅片15可以有利于散熱；重力沉降室16的左側壁上設置有沉降室進氣孔13，沉降室進氣孔13與微波爐出氣管道7連接，重力沉降室16的右側壁上設置有沉降室出氣孔14，沉降室出氣孔14與沉降室出氣管道25連接，微波爐反應器1中產生的煙氣沿微波爐出氣管道7進入到重力沉降室16中，在重力沉降室16的作用下，煙氣中的固體粉塵下沉與氣體分離，下沉的粉塵則通過灰斗Ⅰ17進行回收，從而實現煙氣中粉塵的回收。

所述的收塵系統Ⅱ包括塑燒板20、塑燒板沉降室21和灰斗Ⅱ22，所述的塑燒板沉降室21內設置有塑燒板20，塑燒板沉降室21的底部設置有灰斗Ⅱ22，灰斗Ⅱ22的左側壁上設置有塑燒板沉降室進氣孔18，塑燒板沉降室進氣孔18與沉降室出氣管道25連接，塑燒板沉降室21右側壁上部設置有塑燒板沉降室出氣孔19，塑燒板沉降室出氣孔19與塑燒板沉降室出氣管道26連接，塑燒板沉降室出氣管道26與風機23的進氣口連接，風機23的出氣口與風機出氣管29連接，風機出氣管29與微波爐進氣管道24連接，風機出氣管29與微波爐進氣管道24的連接處設置有外排管道8，外排管道8上設置有閥門Ⅱ12；經收塵系統Ⅰ進行初步降溫和一級除塵處理后的煙氣進入塑燒板沉降室21進行煙塵高效鋪集，除塵后的高溫煙氣在風機23的作用下，進入到微波爐反應器1中對鋅冶煉污泥進行加熱，從而實現了煙氣熱量的回收利用，克服了傳統處理能耗高的問題。

本發明的工作過程：

將5kg添加一定比例（0-10%wt）吸波材料（碳粉或者四氧化三鐵等）的鋅冶煉污泥放入微波爐反應器1中，打開閥門Ⅱ12和閥門Ⅲ27，關閉閥門Ⅰ11和閥門Ⅳ28，啟動微波爐反應器1和攪拌器10，調整攪拌器10高度，設置攪拌器10的轉速和風機23轉速，通過攪拌器10攪拌微波爐反應器1中的鋅冶煉污泥，由微波爐反應器1對鋅冶煉污泥進行加熱，在微波爐反應器1的加熱升溫階段，氣體從氣氛入口6進入，將微波爐反應器1內產生的水分在風機23的作用下，沿微波爐出氣管道7、重力沉降室16、沉降室出氣管道25、塑燒板沉降室21、塑燒板除塵器出氣管道26被引至外排管道8排出；待微波爐反應器1內的溫度上升至300℃以上時，打開閥門Ⅰ11和閥門Ⅳ28，關閉閥門Ⅱ12和閥門Ⅲ27，微波爐反應器1內的煙氣在風機23的作用下，沿微波爐出氣管道7、重力沉降室16、沉降室出氣管道25、塑燒板沉降室21、塑燒板除塵器出氣管道26、風機出氣管29、微波爐進氣管道24進入內循環狀態，經過微波爐反應器1微波加熱鋅冶煉污泥，使得鋅冶煉污泥中的有價金屬以煙塵形式揮發出，煙塵流經重力沉降室16進行降溫和一級收塵處理后，進入塑燒板沉降室21進行煙塵高效鋪集，經處理后的煙氣循環進入微波爐反應器1內，氣體內循環節約一定的能耗。

本發明選用碳化硅材質微波爐反應器和采用煙氣內循環兩種加熱方式同時處理鋅冶煉污泥，并在鋅冶煉污泥中添加吸波材料，有效提高了熱量的有效利用率，克服了傳統處理能耗高的問題；并且裝置內形成循環氣流，減少了有害氣體的排放。本發明的微波爐反應器內設置可升降的攪拌器對鋅冶煉污泥進行攪拌，使得鋅冶煉污泥受熱均勻；同時，通過氣氛入口可以選擇反應氣氛；通過采用帶翅片的重力沉降室與塑燒板沉降室組合形成收塵系統，實現了有價金屬的高效收集，避免重金屬釋放危害環境。本發明具有高效、低耗和環保的優點，有顯著的經濟和社會效益。

最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。