工業廢鹽中有機物的深度去除方法

吳汕 伍爽 唐曉飛(重慶盎瑞悅科技有限公司，重慶 400000)

0 引言

化工行業作為我國工業的重要組成部分，近些年來發展迅猛，與此同時，繁雜化工產品的生產過程中，產生了大量工業廢鹽，該類廢鹽主要成分為氯化鈉，同時含有硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽等雜質鹽，以及一定量的水分；此外，廢鹽還含有大量的、成分復雜的難去除有機物，易釋放出強烈的刺激性氣味[1-3]，通常被要求作為危險廢物進入剛性填埋場進行填埋處置，而受制于成本、技術等原因，大部分廢鹽未得到有效處置，對生態環境帶來巨大隱患。

目前，對廢鹽中有機物的消除方法包括鹽水焚燒、化學氧化法、高溫分解法等[3-4]，其中以高溫方式較為徹底有效，適應范圍廣。文章介紹一種高溫處理方法，能夠有效去除廢鹽中的有機物，熱解焚燒后的鹽渣再經過精制、蒸發等可回收高品質的工業鹽，實現資源化利用。該方法不同于其它高溫處理方法，是一種低能耗、低成本的處理方法，可有效解決當前的廢鹽處置難的問題。

1 廢鹽熱解焚燒技術

目前，高溫去除有機物的機理就是利用有機物的熱不穩定性，在外界高溫條件下，當溫度達到有機物的沸點或分解溫度時，發生一系列復雜的物理化學反應，實現有機物裂解成小分子氣體析出的過程，從而降低了廢鹽中的有機物含量。

文章介紹的熱解焚燒技術，與其它高溫熱解或焚燒方法不同。廢鹽和輔料經預處理后，按一定的料層厚度布料于熱解焚燒裝置中，通過設定一定的點火溫度，在一定的點火時間下完成鹽球混合料層的點火；經點火后，燃燒從料層的表層開始進行，在抽風作用下燃燒層逐漸向下移動，直至料層底部完成全部料層的燃燒。熱解焚燒過程中的焚燒溫度和焚燒時間，通過控制輔料的添加比例及抽風風機的頻率調節。

熱解焚燒技術具有以下技術優勢和特點：在熱解焚燒過程中，下層濕物料可以被上層物料熱解的高溫煙氣預熱、干燥及預熱解；熱利用效率高、能耗低；廢鹽不易與設備發生粘附結塊。

2 試驗研究

2.1 試驗材料

試驗用的廢鹽取自重慶、四川三個不同企業的廢鹽(見圖1)，從表觀上看，廢鹽1呈細小顆粒狀，較濕潤；廢鹽2、廢鹽3呈細粉狀，較干燥。三種廢鹽主要成分均為NaCl，有機物含量均小于2%(以TOC表征)，且熱值低，具體分析結果如表1所示。

圖1 三種廢鹽原樣

表1 廢鹽TOC及含水率分析

試驗輔料分別選擇了稻殼和生物質炭，兩種物料的熱值分析、全量分析及堆密度分析結果表2所示。

表2 輔料熱值、全量分析、堆密度分析

從兩種輔料的分析結果來看，稻殼的熱值及堆密度均較生物炭低，兩種輔料中Ca、Fe、Ba等元素的含量均較低。

2.2 試驗設備、儀器

廢鹽的熱解焚燒試驗采用改進后的燒結杯作為模擬試驗設備，試驗過程中使用的其它主要設備及儀器如表3所示。

表3 主要儀器、設備

2.3 試驗過程

三種不同來源的廢鹽用圓盤造粒機進行制取鹽球，造好的鹽球用3mm、5mm的不銹鋼圓孔篩進行篩分，篩取得到5mm篩下、3mm篩上的鹽球。根據三種廢鹽以及輔料的熱值、含水率、熱值情況，將三種廢鹽球分別與稻殼、生物炭進行配混，配混好的鹽球混合料分別在模擬熱解焚燒裝置中進行熱解焚燒。熱解焚燒時，保持各組試驗的料層厚度、點火溫度、點火時間、點火料層負壓、熱解焚燒料層負壓一致。熱解焚燒完成后，鹽球渣經抽風冷卻至室溫后取出，并分析熱解焚燒后鹽渣中的TOC含量。

2.4 結果與討論

2.4.1 廢鹽的成球性能研究

三種廢鹽通過圓盤造粒機制成了鹽球，從表觀上看得到的球粒形狀基本規則，呈球形或橢球形，如圖2所示。

圖2 三種廢鹽造球后樣品

試驗過程發現，廢鹽1較難成球，廢鹽2、廢鹽3成球性相對較好，且廢鹽1制得的鹽球，其抗壓性能較差，最大抗壓強度僅達1.5N/個，而廢鹽2、廢鹽3制得的鹽球抗壓強度最大可達到4N/個，總體來講，三種廢鹽的成球性都比較差，原因可能是廢鹽的粒度較粗，有機雜質的含量較低無法有效提高鹽的成球性。

2.4.2 熱解焚燒研究

將經過預處理后的廢鹽樣品，分別添加稻殼和生物質炭進行熱解焚燒試驗，熱解焚燒試驗結果如表4所示。

表4 不同種類輔料焚燒試驗結果

通過表4對比分析，結合焚燒試驗過程現象可以發現：三種廢鹽與生物炭進行熱解焚燒試驗時，由于料層的上部分鹽會熔融成塊，導致料層不透氣，最終熱解焚燒無法持續進行，這可能是由于生物炭熱值高、堆密度大，在熱解焚燒過程中廢鹽球料層縫隙中的生物炭的燃燒會導致局部溫度，超過鹽熔點從而使廢鹽球表面熔融連接成塊，封閉料層縫隙，最終使料層完全喪失透氣性，熱解焚燒終止。

三種廢鹽與稻殼的進行熱解焚燒時，料層都能燒透，但都存在局部結塊情況。由于稻殼熱值較低、堆密度小，在燃燒放熱時，廢鹽球受熱溫度更溫和均勻，不會產生局部過熱情況，而且稻殼蓬松、有彈性的特點，能起到很好的骨架支撐作用，保證整個熱解焚燒過程中料層的透氣性良好，熱解焚燒徹底。試驗過程中產生的局部結塊可能與混料均勻程度有關。

2.4.3 有機物去除效率研究

三種廢鹽分別造球后，分別添加5%、8%、10%的稻殼進行熱解焚燒試驗，對熱解焚燒的鹽分別取樣并分析其TOC殘留量，相關結果如表5所示。

根據上表分析，隨著稻殼比例的增加，熱解焚燒過程中，料層溫度均有提高。從廢鹽殘留去除效率來看，TOC去除率均達到98.5%以上，TOC含量最高未超過200ppm，說明三種廢鹽在5%、8%、10%的稻殼添加量情況下，均能達到較好的有機物去除效果，熱解焚燒后的廢鹽經簡單除雜，品質基本能滿足企業循環使用的要求，如果采用精制提純進行較深度的處理可達到工業鹽優級品質要求。

表5 不同種類輔料焚燒試驗結果

結合有機物去除效率和焚燒過程效果來看，稻殼添加比例控制在8%～10%是較為合適的，采用該范圍比例，廢鹽熱解焚燒溫度可達600～650℃，可有效使廢鹽中的大分子有機物被分解而去除，同時又能控制局部熔融結塊問題。

3 結語

(1)不同來源的廢鹽，其性質差異較大，在實際工藝設計，應當綜合考慮廢鹽預處理方式，含水率較高、顆粒較粗的的可直接配伍后進行熱解焚燒處置，含水率低、粉狀的廢鹽可先制成粒徑為3～4mm的小球后再進行處置。

(2)廢鹽熔點較低，輔料應選用低熱值、堆密度小的燃料，但需考慮選用的輔料應減少不必要雜質的帶入。

(3)不同來源的廢鹽經預處理后，添加8%～10%左右的的稻殼，焚燒溫度控制在600～650℃的效果顯著。焚燒渣質量能夠滿足企業自循環使用和精制提純制工業鹽的品質要求。