高溫炭化法處理工業廢鹽工程方案研究

張以飛

摘要：針對工業廢鹽成分復雜、精制難度高的現狀，本文提出了一種工業廢鹽的資源化工程方案，技術經濟分析表明，該工程化方案在技術上、經濟上能夠實現滿足投資、運營要求，具備較好的推廣前景。

關鍵詞：工業廢鹽;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，國內工業廢鹽的處理方式一般為填埋或焚燒處置，甚至有大部分企業將廢鹽超期貯存在廠內，未對其進行任何處置。

隨著化工生產規模的擴大及新化學品的涌現，化工廢鹽的產生量與日俱增，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系統造成嚴重破壞。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。回轉爐焚燒處理也是一種可行的廢鹽處理技術，但是焚燒過程存在無機鹽的熔融問題，導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處理設備中冷卻結晶，造成設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，因此行業里一般不應用該類技術進行處置。因此，我國科研工作者對多種工業廢鹽的無害化的處理方法進行研究，并取得一定的成效。

1 工業廢鹽處置技術綜述

1.1 工業廢鹽資源化技術

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

1.1.1 廢鹽高溫處理技術

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

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

1.1.2 高鹽水處理技術

高鹽水處理技術是指將廢鹽中有機物和重金屬等雜質溶解在水里形成高鹽水，然后通過物理、化學和物理化學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，根據鹽的存在相態，高鹽水處理技術可分為：洗鹽法和溶鹽法。

1.2 相關領域發明專利

1.2.1 溶劑萃取綜合利用工藝

安徽今朝環保科技有限公司李書龍[2]發明了一種節能、環保、工藝簡單的工業廢鹽溶劑萃取綜合利用工藝（專利公告號CN104085906A），對工業廢鹽中的有機雜質和無機鹽類進行有效分離，生產可以直接使用的工業鹽。

1.2.2 炭化-精制路線

遼寧東大粉體工程技術有限公司張繼宇[3]提出了一種工業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）將工業廢鹽經給料器送入干燥機進行干燥，干燥尾氣經分離器氣固分離后由引風機送入焚燒爐進行無害化處理，焚燒產生的熱氣為分級分解炭化工藝系統的加熱爐補充熱量，多余的熱氣經余熱鍋爐余熱回收利用、冷卻、淋洗后排空;（2）干燥后的工業廢鹽由分離器排出，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廢鹽經過溶解過濾、碳鹽分離、去除雜質后再結晶，成為達到國家標準的工業用鹽。

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 生產工藝流程

2.1.1 工藝簡述

前處理環節：該環節包括破碎、干燥、粉碎等工序。

2.1.2 預炭化環節

將鹽顆粒利用高位差自動進入預炭化爐，鹽顆粒在轉筒的轉動下翻轉，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，開車時預炭化爐內密閉空間內僅有少量殘存空氣，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）下預炭化，鹽顆粒中的有機物一部分以氣態析出，一部分固化生成炭（預炭化溫度約350～500℃，在該溫度下鹽中大分子有機物的側鏈開始斷裂和分解，主要生成水、CO2、CO和小分子有機物等氣體，并產生液態物進而形成無機炭。沸點小于350℃的有機物會以氣態析出）。

2.1.3 二級炭化環節

預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筒的轉動下翻轉，鹽顆粒中的有機物少部分（沸點<450℃的有機物均可以）以氣態析出，大部分轉化為炭渣，可作為不溶物，在后續工藝（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。為避免二噁英的產生，建議沸騰爐選用氮氣進行吹掃。由制氮機產生的氮氣經粉體冷卻器（氮氣作為冷媒）預熱后進入沸騰爐（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，以達到炭化目的。鹽顆粒在氮氣的吹掃作用下以流態化的形式進行炭化的同時進行降溫。

沉淀吸附、板框壓濾環節：冷卻后的鹽經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、螯合樹脂吸附環節：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。

蒸發結晶、離心環節：經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器進行蒸發結晶，蒸發溫度為60～100℃，蒸汽常壓加熱，水蒸氣經冷凝后回用于溶解池，結晶鹽經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。

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

2.2 主要設備配置

高溫炭化法工程化主要設備配置如表1。

3 工程方案技術可靠性分析

（1）絕氧條件下的分級炭化（預炭化-一級炭化）能夠從工藝過程控制產生和有效去除多氯聯苯、二噁英等劇毒物質，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99.9%以上的去除率，基本上有機碳不可檢出，更應遠低于實際應用所需的10mg/L，以確保達到工業鹽產品質量標準。

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

（3）利用多級炭化技術，可以梯級利用熱源，以有效降低動力和能量消耗。

4 工程方案經濟可行性分析

高溫炭化法工程方案具有工藝簡單、生產穩定，生產低，無二次污染等優勢，生產出來的工業鹽可以滿足各工業行業的原料鹽質量要求。

（1）投資分析：采用高溫炭化法工程方案，工業廢鹽固定資產總投資成本約2 000～4 000元/t，即，若年處理1萬t工業廢鹽為例，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）、財務費用等，綜合運行成本在1 500～2 000元之間。

目前，江蘇省工業廢鹽（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，價格在0～600元不等。此外，鑒于該類項目的環保特性，國家、省市一般會有配套專項環保資金予以支持。本文推薦的高溫炭化法工程方案，如果能夠實現工業化，凈利潤可達2 000～3 000元/t，經濟上是可行的。

此外更重要的是，工業廢鹽資源化技術的應用可以為工業廢鹽的“去庫存”指出了一個方向，一方面大幅降低了環境風險，另外一方面則可以有效保障工業生產的正常進行，提升區域經濟發展。

5 結論

（1）從技術角度方面看，高溫炭化法處理工業廢鹽具有工藝簡單、生產穩定等特點，前端高溫碳化可以確保有機碳等TOC組成物質的去除，保障工業廢鹽的應用安全性、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，保障副產鹽的應用品質。但是需要注意的是，該技術的應用宜應嚴格完善前端“分質處理”要求，防范“副產鹽”變“混合廢鹽”。

（2）本文推薦的工業廢鹽資源化方案，如果能夠實現工業化，凈利潤可達2 000～3 000元/t，經濟上、財務上是可行的。

（3）該工業廢鹽資源化技術的應用，可以為工業廢鹽的“去庫存”指出了一個方向，一方面大幅降低了環境風險，另外一方面則可以有效保障工業生產的正常進行，提升區域經濟發展。

參考文獻

[1]胡衛平，賀周初，朱文新，彭愛國，莊新娟.農藥副產廢鹽渣的無害化處理及利用[J].精細化工中間體，2013，43（3）：48-50.

[2]李書龍.工業廢鹽溶劑萃取綜合利用工藝[P].中國專利：201410342682.4（申請號），2014-07-04.

[3]張繼宇.一種工業廢鹽分級分解炭化無害化處理的工藝及設備[P].中國專利：201710248188.5（申請號），2017-04-17.

[4]姚建軍.一種廢鹽連續焚燒處理方法[P].中國專利： CN201710112834.5（申請號），2017-02-28.

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，環境風險防控。