高溫炭化法處理工業(yè)廢鹽工程方案研究

張以飛

摘要：針對工業(yè)廢鹽成分復(fù)雜、精制難度高的現(xiàn)狀，本文提出了一種工業(yè)廢鹽的資源化工程方案，技術(shù)經(jīng)濟分析表明，該工程化方案在技術(shù)上、經(jīng)濟上能夠?qū)崿F(xiàn)滿足投資、運營要求，具備較好的推廣前景。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廢鹽;工程化

中圖分類號：X786 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.024

Abstract：In view of the complex composition and high refining difficulty of industrial waste salt， the study also proposes a recycling engineering plan for industrial waste salt.The technical and economic analysis showed that this engineering plan can meet the investment and operation requirements， and it has a good prospect of promotion.

Key words：Industrial waste salt;Engineering plan

目前，國內(nèi)工業(yè)廢鹽的處理方式一般為填埋或焚燒處置，甚至有大部分企業(yè)將廢鹽超期貯存在廠內(nèi)，未對其進行任何處置。

隨著化工生產(chǎn)規(guī)模的擴大及新化學(xué)品的涌現(xiàn)，化工廢鹽的產(chǎn)生量與日俱增，若采用填埋處置則需要占用大量的場地，造成土地資源嚴重浪費，同時容易對防滲襯層造成腐蝕影響，會對地下水資源和生態(tài)系統(tǒng)造成嚴重破壞。雖然雙層剛性填埋場能夠有效解決腐蝕和污染問題，但此類填埋場數(shù)量和容量有限，且為暫時性填埋，對廢鹽的處理能力也十分有限?；剞D(zhuǎn)爐焚燒處理也是一種可行的廢鹽處理技術(shù)，但是焚燒過程存在無機鹽的熔融問題，導(dǎo)致高溫耐火材料腐蝕嚴重，同時煙氣可能夾帶熔融的無機鹽在后續(xù)處理設(shè)備中冷卻結(jié)晶，造成設(shè)備和管道無法正常使用，且廢鹽熱值低，焚燒成本較大，容易造成寶貴的危廢處置資源的浪費，因此行業(yè)里一般不應(yīng)用該類技術(shù)進行處置。因此，我國科研工作者對多種工業(yè)廢鹽的無害化的處理方法進行研究，并取得一定的成效。

1 工業(yè)廢鹽處置技術(shù)綜述

1.1 工業(yè)廢鹽資源化技術(shù)

近幾年，國內(nèi)外研究者積極開發(fā)除焚燒、填埋外的其他處理處置技術(shù)，主要包括兩類技術(shù)：廢鹽高溫處理技術(shù)和高鹽水處理技術(shù)，具體內(nèi)容如下：

1.1.1 廢鹽高溫處理技術(shù)

高溫處理技術(shù)是指利用廢鹽中有機雜質(zhì)在高溫條件下分解揮發(fā)的特性，通過高溫處理，使有機雜質(zhì)分解成易揮發(fā)的氣體，實現(xiàn)與固體廢鹽有效的分離，從而達到去除有機雜質(zhì)的目的。這種處理法處理效果較好，但處理過程中產(chǎn)生大量的廢氣，需要進行廢氣處理，且極易產(chǎn)生鹽表面軟化、鹽結(jié)圈結(jié)塊的問題，進而造成設(shè)備熱效率下降、運行不穩(wěn)定等難題。目前，根據(jù)有機物去除機理和鹽的相態(tài)，高溫處理技術(shù)可分為：熱氧化處理法、熱解處理法和熔融處理法。

胡衛(wèi)平[1]等使用湖南化工研究院專利技術(shù)建立農(nóng)藥副產(chǎn)鹽渣處理裝置，處理后鹽（20%水溶液）的COD值為83.5mg/L，毒性檢測屬于Ⅲ類，為低毒化學(xué)品，且處理過程不產(chǎn)生二次污染，達到無害化處理的目的。產(chǎn)品鹽可用于建材添加劑等工業(yè)領(lǐng)域，為其他化工副產(chǎn)廢鹽的無害化處理及資源化利用提供依據(jù)。

1.1.2 高鹽水處理技術(shù)

高鹽水處理技術(shù)是指將廢鹽中有機物和重金屬等雜質(zhì)溶解在水里形成高鹽水，然后通過物理、化學(xué)和物理化學(xué)的方法進一步處理高鹽水，從而達到去除有機物、重金屬等雜質(zhì)的目的。這種處理法對于易降解的有機物處理效果較好，但存在廢水治理和“二次污染”問題。目前，根據(jù)鹽的存在相態(tài)，高鹽水處理技術(shù)可分為：洗鹽法和溶鹽法。

1.2 相關(guān)領(lǐng)域發(fā)明專利

1.2.1 溶劑萃取綜合利用工藝

安徽今朝環(huán)?？萍加邢薰纠顣圼2]發(fā)明了一種節(jié)能、環(huán)保、工藝簡單的工業(yè)廢鹽溶劑萃取綜合利用工藝（專利公告號CN104085906A），對工業(yè)廢鹽中的有機雜質(zhì)和無機鹽類進行有效分離，生產(chǎn)可以直接使用的工業(yè)鹽。

1.2.2 炭化-精制路線

遼寧東大粉體工程技術(shù)有限公司張繼宇[3]提出了一種工業(yè)廢鹽分級分解炭化無害化處理的工藝（專利公告號CN106914474A），其特征在于按照以下步驟進行：（1）將工業(yè)廢鹽經(jīng)給料器送入干燥機進行干燥，干燥尾氣經(jīng)分離器氣固分離后由引風機送入焚燒爐進行無害化處理，焚燒產(chǎn)生的熱氣為分級分解炭化工藝系統(tǒng)的加熱爐補充熱量，多余的熱氣經(jīng)余熱鍋爐余熱回收利用、冷卻、淋洗后排空;（2）干燥后的工業(yè)廢鹽由分離器排出，依次送入各級分解炭化爐進行分級分解炭化，分級分解炭化產(chǎn)生的含熱尾氣送入干燥機作為干燥熱源;分級分解炭化后的工業(yè)廢鹽經(jīng)過溶解過濾、碳鹽分離、去除雜質(zhì)后再結(jié)晶，成為達到國家標準的工業(yè)用鹽。

1.2.3 焚燒-精制路線

廣州拉斯卡工程咨詢有限公司姚建軍[4]提出了一種廢鹽連續(xù)焚燒處理方法（專利公告號CN106949482A），包括以下步驟：（1）在立式研磨機中將廢鹽顆粒研磨成粉末;（2）利用熱風將步驟a中的粉末烘干并吹送至焚燒爐中焚燒;（3）收集焚燒所形成的熔鹽以及回收焚燒后剩余的熱量。由于連續(xù)焚燒過程中加入了立式研磨機對廢鹽顆粒破碎并研磨至粉碎，之后利用熱風攜帶廢鹽粉末進入焚燒爐中以進行充分的燃燒，由此固體廢鹽中的污染物得到徹底的分解和破壞，并且熱風攜帶粉末進入焚燒爐輸送的方式使得熱風和廢鹽粉末無需分離，能一步進入焚燒爐。

2 高溫炭化法工程方案介紹

2.1 生產(chǎn)工藝流程

2.1.1 工藝簡述

前處理環(huán)節(jié)：該環(huán)節(jié)包括破碎、干燥、粉碎等工序。

2.1.2 預(yù)炭化環(huán)節(jié)

將鹽顆粒利用高位差自動進入預(yù)炭化爐，鹽顆粒在轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動下翻轉(zhuǎn)，將鹽顆粒中的有機物在缺氧或無氧的條件（鹽顆粒與熱風間接換熱，開車時預(yù)炭化爐內(nèi)密閉空間內(nèi)僅有少量殘存空氣，正常運行該殘留空氣會隨著炭化后氣體排出，因此為缺氧或無氧條件）下預(yù)炭化，鹽顆粒中的有機物一部分以氣態(tài)析出，一部分固化生成炭（預(yù)炭化溫度約350～500℃，在該溫度下鹽中大分子有機物的側(cè)鏈開始斷裂和分解，主要生成水、CO2、CO和小分子有機物等氣體，并產(chǎn)生液態(tài)物進而形成無機炭。沸點小于350℃的有機物會以氣態(tài)析出）。

2.1.3 二級炭化環(huán)節(jié)

預(yù)炭化后的鹽顆粒從爐尾落入水夾套冷卻的螺旋輸送機，送至炭化爐。進入炭化爐的鹽顆粒在轉(zhuǎn)筒的轉(zhuǎn)動下翻轉(zhuǎn)，鹽顆粒中的有機物少部分（沸點<450℃的有機物均可以）以氣態(tài)析出，大部分轉(zhuǎn)化為炭渣，可作為不溶物，在后續(xù)工藝（精制工段）中與鹽分離。

一級炭化：一級炭化后的鹽顆粒從爐尾落入水夾套冷卻的螺旋輸送機（出料機），送入粉碎機，粉碎到規(guī)定粒徑（最大粒徑<3mm）后由高位差自動送入料倉。來自料倉的鹽顆粒經(jīng)螺旋輸送機（進料機）送入沸騰爐（二級炭化）。

二級炭化：二級炭化工段在沸騰爐中進行。為避免二噁英的產(chǎn)生，建議沸騰爐選用氮氣進行吹掃。由制氮機產(chǎn)生的氮氣經(jīng)粉體冷卻器（氮氣作為冷媒）預(yù)熱后進入沸騰爐（制氮機自帶壓力），鹽顆粒在熱氣流中上下翻動，彼此碰撞和混合，氣、固間進行傳熱、傳質(zhì)，以達到炭化目的。鹽顆粒在氮氣的吹掃作用下以流態(tài)化的形式進行炭化的同時進行降溫。

沉淀吸附、板框壓濾環(huán)節(jié)：冷卻后的鹽經(jīng)螺旋輸送機送入溶解池，加水溶解制成50～60℃飽和鹽水。

大孔樹脂、螯合樹脂吸附環(huán)節(jié)：濾液由泵打入精制車間緩沖罐，對濾液進行有機物含量和重金屬含量檢測，若有機物含量超標，需經(jīng)大孔樹脂吸附，深度去除其中的微量有機物;若有機物含量不超標，直接進入下一步處理單元。若重金屬含量超標，需進入螯合樹脂吸附系統(tǒng)去除重金屬離子;若重金屬含量不超標，直接進入下一步處理單元。

蒸發(fā)結(jié)晶、離心環(huán)節(jié)：經(jīng)大孔樹脂和螯合樹脂吸附處理后的鹽水自動流入緩沖罐并進入多效蒸發(fā)器進行蒸發(fā)結(jié)晶，蒸發(fā)溫度為60～100℃，蒸汽常壓加熱，水蒸氣經(jīng)冷凝后回用于溶解池，結(jié)晶鹽經(jīng)耙式干燥機進行干燥，干燥溫度為200℃左右，熱源為余熱鍋爐蒸汽間接加熱。

烘干后經(jīng)自動打包機，裝袋、打包，最終達到國家工業(yè)鹽標準后，送至庫房儲存。不合格品回送至進行二次處理。

2.2 主要設(shè)備配置

高溫炭化法工程化主要設(shè)備配置如表1。

3 工程方案技術(shù)可靠性分析

（1）絕氧條件下的分級炭化（預(yù)炭化-一級炭化）能夠從工藝過程控制產(chǎn)生和有效去除多氯聯(lián)苯、二噁英等劇毒物質(zhì)，降低二次污染。

（2）通過“干燥-多級炭化-溶解精制”處理后，有機物去除率至少可實現(xiàn)99.9%以上的去除率，基本上有機碳不可檢出，更應(yīng)遠低于實際應(yīng)用所需的10mg/L，以確保達到工業(yè)鹽產(chǎn)品質(zhì)量標準。

同時，通過螯合樹脂吸附技術(shù)的應(yīng)用，可使廢鹽的微量的鉛、汞、鉻、鎘、砷，及離子膜燒堿實際應(yīng)用所需要的考慮的Fe、Si、Al、Ba、Sr、Ni、Mn等重金屬離子得到有效去除，最終滿足產(chǎn)品要求。

（3）利用多級炭化技術(shù)，可以梯級利用熱源，以有效降低動力和能量消耗。

4 工程方案經(jīng)濟可行性分析

高溫炭化法工程方案具有工藝簡單、生產(chǎn)穩(wěn)定，生產(chǎn)低，無二次污染等優(yōu)勢，生產(chǎn)出來的工業(yè)鹽可以滿足各工業(yè)行業(yè)的原料鹽質(zhì)量要求。

（1）投資分析：采用高溫炭化法工程方案，工業(yè)廢鹽固定資產(chǎn)總投資成本約2 000～4 000元/t，即，若年處理1萬t工業(yè)廢鹽為例，則總投資為2 000萬～4 000萬元不等。（2）成本分析：綜合考慮設(shè)備的折舊（按照10年計）、日常運行（人工、原輔材料及電費、水費等）、財務(wù)費用等，綜合運行成本在1 500～2 000元之間。

目前，江蘇省工業(yè)廢鹽（危廢）安全處置的成本在4 000～7 000元/t之間;成品鹽銷售去向為下游的純堿、氯堿、泡花堿、硫化堿等等企業(yè)，價格在0～600元不等。此外，鑒于該類項目的環(huán)保特性，國家、省市一般會有配套專項環(huán)保資金予以支持。本文推薦的高溫炭化法工程方案，如果能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化，凈利潤可達2 000～3 000元/t，經(jīng)濟上是可行的。

此外更重要的是，工業(yè)廢鹽資源化技術(shù)的應(yīng)用可以為工業(yè)廢鹽的“去庫存”指出了一個方向，一方面大幅降低了環(huán)境風險，另外一方面則可以有效保障工業(yè)生產(chǎn)的正常進行，提升區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。

5 結(jié)論

（1）從技術(shù)角度方面看，高溫炭化法處理工業(yè)廢鹽具有工藝簡單、生產(chǎn)穩(wěn)定等特點，前端高溫碳化可以確保有機碳等TOC組成物質(zhì)的去除，保障工業(yè)廢鹽的應(yīng)用安全性、可靠性;后道組合精制工藝則可以廢鹽中的微量重金屬得到深度凈化，保障副產(chǎn)鹽的應(yīng)用品質(zhì)。但是需要注意的是，該技術(shù)的應(yīng)用宜應(yīng)嚴格完善前端“分質(zhì)處理”要求，防范“副產(chǎn)鹽”變“混合廢鹽”。

（2）本文推薦的工業(yè)廢鹽資源化方案，如果能夠?qū)崿F(xiàn)工業(yè)化，凈利潤可達2 000～3 000元/t，經(jīng)濟上、財務(wù)上是可行的。

（3）該工業(yè)廢鹽資源化技術(shù)的應(yīng)用，可以為工業(yè)廢鹽的“去庫存”指出了一個方向，一方面大幅降低了環(huán)境風險，另外一方面則可以有效保障工業(yè)生產(chǎn)的正常進行，提升區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。

參考文獻

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收稿日期：2020-02-11

作者簡介：張以飛（1982 -），男，漢族，碩士，高級工程師，研究方向為化工污染治理，固廢污染防治，環(huán)境風險防控。