工業(yè)廢鹽中有機(jī)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(yè)作為我國(guó)工業(yè)的重要組成部分，近些年來(lái)發(fā)展迅猛，與此同時(shí)，繁雜化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中，產(chǎn)生了大量工業(yè)廢鹽，該類(lèi)廢鹽主要成分為氯化鈉，同時(shí)含有硫酸鹽、磷酸鹽、硝酸鹽等雜質(zhì)鹽，以及一定量的水分；此外，廢鹽還含有大量的、成分復(fù)雜的難去除有機(jī)物，易釋放出強(qiáng)烈的刺激性氣味[1-3]，通常被要求作為危險(xiǎn)廢物進(jìn)入剛性填埋場(chǎng)進(jìn)行填埋處置，而受制于成本、技術(shù)等原因，大部分廢鹽未得到有效處置，對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來(lái)巨大隱患。

目前，對(duì)廢鹽中有機(jī)物的消除方法包括鹽水焚燒、化學(xué)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(yīng)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(jī)物，熱解焚燒后的鹽渣再經(jīng)過(guò)精制、蒸發(fā)等可回收高品質(zhì)的工業(yè)鹽，實(shí)現(xiàn)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(dāng)前的廢鹽處置難的問(wèn)題。

1 廢鹽熱解焚燒技術(shù)

目前，高溫去除有機(jī)物的機(jī)理就是利用有機(jī)物的熱不穩(wěn)定性，在外界高溫條件下，當(dāng)溫度達(dá)到有機(jī)物的沸點(diǎn)或分解溫度時(shí)，發(fā)生一系列復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物裂解成小分子氣體析出的過(guò)程，從而降低了廢鹽中的有機(jī)物含量。

文章介紹的熱解焚燒技術(shù)，與其它高溫?zé)峤饣蚍贌椒ú煌U鹽和輔料經(jīng)預(yù)處理后，按一定的料層厚度布料于熱解焚燒裝置中，通過(guò)設(shè)定一定的點(diǎn)火溫度，在一定的點(diǎn)火時(shí)間下完成鹽球混合料層的點(diǎn)火；經(jīng)點(diǎn)火后，燃燒從料層的表層開(kāi)始進(jìn)行，在抽風(fēng)作用下燃燒層逐漸向下移動(dòng)，直至料層底部完成全部料層的燃燒。熱解焚燒過(guò)程中的焚燒溫度和焚燒時(shí)間，通過(guò)控制輔料的添加比例及抽風(fēng)風(fēng)機(jī)的頻率調(diào)節(jié)。

熱解焚燒技術(shù)具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)和特點(diǎn)：在熱解焚燒過(guò)程中，下層濕物料可以被上層物料熱解的高溫?zé)煔忸A(yù)熱、干燥及預(yù)熱解；熱利用效率高、能耗低；廢鹽不易與設(shè)備發(fā)生粘附結(jié)塊。

2 試驗(yàn)研究

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用的廢鹽取自重慶、四川三個(gè)不同企業(yè)的廢鹽(見(jiàn)圖1)，從表觀上看，廢鹽1呈細(xì)小顆粒狀，較濕潤(rùn)；廢鹽2、廢鹽3呈細(xì)粉狀，較干燥。三種廢鹽主要成分均為NaCl，有機(jī)物含量均小于2%(以TOC表征)，且熱值低，具體分析結(jié)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(yàn)輔料分別選擇了稻殼和生物質(zhì)炭，兩種物料的熱值分析、全量分析及堆密度分析結(jié)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(jié)果來(lái)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(yàn)設(shè)備、儀器

廢鹽的熱解焚燒試驗(yàn)采用改進(jìn)后的燒結(jié)杯作為模擬試驗(yàn)設(shè)備，試驗(yàn)過(guò)程中使用的其它主要設(shè)備及儀器如表3所示。

表3 主要儀器、設(shè)備

2.3 試驗(yàn)過(guò)程

三種不同來(lái)源的廢鹽用圓盤(pán)造粒機(jī)進(jìn)行制取鹽球，造好的鹽球用3mm、5mm的不銹鋼圓孔篩進(jìn)行篩分，篩取得到5mm篩下、3mm篩上的鹽球。根據(jù)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(jìn)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(jìn)行熱解焚燒。熱解焚燒時(shí)，保持各組試驗(yàn)的料層厚度、點(diǎn)火溫度、點(diǎn)火時(shí)間、點(diǎn)火料層負(fù)壓、熱解焚燒料層負(fù)壓一致。熱解焚燒完成后，鹽球渣經(jīng)抽風(fēng)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(jié)果與討論

2.4.1 廢鹽的成球性能研究

三種廢鹽通過(guò)圓盤(pán)造粒機(jī)制成了鹽球，從表觀上看得到的球粒形狀基本規(guī)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(yàn)過(guò)程發(fā)現(xiàn)，廢鹽1較難成球，廢鹽2、廢鹽3成球性相對(duì)較好，且廢鹽1制得的鹽球，其抗壓性能較差，最大抗壓強(qiáng)度僅達(dá)1.5N/個(gè)，而廢鹽2、廢鹽3制得的鹽球抗壓強(qiáng)度最大可達(dá)到4N/個(gè)，總體來(lái)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(jī)雜質(zhì)的含量較低無(wú)法有效提高鹽的成球性。

2.4.2 熱解焚燒研究

將經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的廢鹽樣品，分別添加稻殼和生物質(zhì)炭進(jìn)行熱解焚燒試驗(yàn)，熱解焚燒試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表4 不同種類(lèi)輔料焚燒試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)表4對(duì)比分析，結(jié)合焚燒試驗(yàn)過(guò)程現(xiàn)象可以發(fā)現(xiàn)：三種廢鹽與生物炭進(jìn)行熱解焚燒試驗(yàn)時(shí)，由于料層的上部分鹽會(huì)熔融成塊，導(dǎo)致料層不透氣，最終熱解焚燒無(wú)法持續(xù)進(jìn)行，這可能是由于生物炭熱值高、堆密度大，在熱解焚燒過(guò)程中廢鹽球料層縫隙中的生物炭的燃燒會(huì)導(dǎo)致局部溫度，超過(guò)鹽熔點(diǎn)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(jìn)行熱解焚燒時(shí)，料層都能燒透，但都存在局部結(jié)塊情況。由于稻殼熱值較低、堆密度小，在燃燒放熱時(shí)，廢鹽球受熱溫度更溫和均勻，不會(huì)產(chǎn)生局部過(guò)熱情況，而且稻殼蓬松、有彈性的特點(diǎn)，能起到很好的骨架支撐作用，保證整個(gè)熱解焚燒過(guò)程中料層的透氣性良好，熱解焚燒徹底。試驗(yàn)過(guò)程中產(chǎn)生的局部結(jié)塊可能與混料均勻程度有關(guān)。

2.4.3 有機(jī)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(jìn)行熱解焚燒試驗(yàn)，對(duì)熱解焚燒的鹽分別取樣并分析其TOC殘留量，相關(guān)結(jié)果如表5所示。

根據(jù)上表分析，隨著稻殼比例的增加，熱解焚燒過(guò)程中，料層溫度均有提高。從廢鹽殘留去除效率來(lái)看，TOC去除率均達(dá)到98.5%以上，TOC含量最高未超過(guò)200ppm，說(shuō)明三種廢鹽在5%、8%、10%的稻殼添加量情況下，均能達(dá)到較好的有機(jī)物去除效果，熱解焚燒后的廢鹽經(jīng)簡(jiǎn)單除雜，品質(zhì)基本能滿足企業(yè)循環(huán)使用的要求，如果采用精制提純進(jìn)行較深度的處理可達(dá)到工業(yè)鹽優(yōu)級(jí)品質(zhì)要求。

表5 不同種類(lèi)輔料焚燒試驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合有機(jī)物去除效率和焚燒過(guò)程效果來(lái)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(dá)600～650℃，可有效使廢鹽中的大分子有機(jī)物被分解而去除，同時(shí)又能控制局部熔融結(jié)塊問(wèn)題。

3 結(jié)語(yǔ)

(1)不同來(lái)源的廢鹽，其性質(zhì)差異較大，在實(shí)際工藝設(shè)計(jì)，應(yīng)當(dāng)綜合考慮廢鹽預(yù)處理方式，含水率較高、顆粒較粗的的可直接配伍后進(jìn)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(jìn)行處置。

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

(3)不同來(lái)源的廢鹽經(jīng)預(yù)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(zhì)量能夠滿足企業(yè)自循環(huán)使用和精制提純制工業(yè)鹽的品質(zhì)要求。