高温炭化法处理工业废盐工程方案研究

张以飞

摘要：针对工业废盐成分复杂、精制难度高的现状，本文提出了一种工业废盐的资源化工程方案，技术经济分析表明，该工程化方案在技术上、经济上能够实现满足投资、运营要求，具备较好的推广前景。

关键词：工业废盐;工程化

中图分类号：X786 文献标识码：A 文章编号：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，國内工业废盐的处理方式一般为填埋或焚烧处置，甚至有大部分企业将废盐超期贮存在厂内，未对其进行任何处置。

随着化工生产规模的扩大及新化学品的涌现，化工废盐的产生量与日俱增，若采用填埋处置则需要占用大量的场地，造成土地资源严重浪费，同时容易对防渗衬层造成腐蚀影响，会对地下水资源和生态系统造成严重破坏。虽然双层刚性填埋场能够有效解决腐蚀和污染问题，但此类填埋场数量和容量有限，且为暂时性填埋，对废盐的处理能力也十分有限。回转炉焚烧处理也是一种可行的废盐处理技术，但是焚烧过程存在无机盐的熔融问题，导致高温耐火材料腐蚀严重，同时烟气可能夹带熔融的无机盐在后续处理设备中冷却结晶，造成设备和管道无法正常使用，且废盐热值低，焚烧成本较大，容易造成宝贵的危废处置资源的浪费，因此行业里一般不应用该类技术进行处置。因此，我国科研工作者对多种工业废盐的无害化的处理方法进行研究，并取得一定的成效。

1 工业废盐处置技术综述

1.1 工业废盐资源化技术

近几年，国内外研究者积极开发除焚烧、填埋外的其他处理处置技术，主要包括两类技术：废盐高温处理技术和高盐水处理技术，具体内容如下：

1.1.1 废盐高温处理技术

高温处理技术是指利用废盐中有机杂质在高温条件下分解挥发的特性，通过高温处理，使有机杂质分解成易挥发的气体，实现与固体废盐有效的分离，从而达到去除有机杂质的目的。这种处理法处理效果较好，但处理过程中产生大量的废气，需要进行废气处理，且极易产生盐表面软化、盐结圈结块的问题，进而造成设备热效率下降、运行不稳定等难题。目前，根据有机物去除机理和盐的相态，高温处理技术可分为：热氧化处理法、热解处理法和熔融处理法。

胡卫平[1]等使用湖南化工研究院专利技术建立农药副产盐渣处理装置，处理后盐（20%水溶液）的COD值为83.5mg/L，毒性检测属于Ⅲ类，为低毒化学品，且处理过程不产生二次污染，达到无害化处理的目的。产品盐可用于建材添加剂等工业领域，为其他化工副产废盐的无害化处理及资源化利用提供依据。

1.1.2 高盐水处理技术

高盐水处理技术是指将废盐中有机物和重金属等杂质溶解在水里形成高盐水，然后通过物理、化学和物理化学的方法进一步处理高盐水，从而达到去除有机物、重金属等杂质的目的。这种处理法对于易降解的有机物处理效果较好，但存在废水治理和“二次污染”问题。目前，根据盐的存在相态，高盐水处理技术可分为：洗盐法和溶盐法。

1.2 相关领域发明专利

1.2.1 溶剂萃取综合利用工艺

安徽今朝环保科技有限公司李书龙[2]发明了一种节能、环保、工艺简单的工业废盐溶剂萃取综合利用工艺（专利公告号CN104085906A），对工业废盐中的有机杂质和无机盐类进行有效分离，生产可以直接使用的工业盐。

1.2.2 炭化-精制路线

辽宁东大粉体工程技术有限公司张继宇[3]提出了一种工业废盐分级分解炭化无害化处理的工艺（专利公告号CN106914474A），其特征在于按照以下步骤进行：（1）将工业废盐经给料器送入干燥机进行干燥，干燥尾气经分离器气固分离后由引风机送入焚烧炉进行无害化处理，焚烧产生的热气为分级分解炭化工艺系统的加热炉补充热量，多余的热气经余热锅炉余热回收利用、冷却、淋洗后排空;（2）干燥后的工业废盐由分离器排出，依次送入各级分解炭化炉进行分级分解炭化，分级分解炭化产生的含热尾气送入干燥机作为干燥热源;分级分解炭化后的工业废盐经过溶解过滤、碳盐分离、去除杂质后再结晶，成为达到国家标准的工业用盐。

1.2.3 焚烧-精制路线

广州拉斯卡工程咨询有限公司姚建军[4]提出了一种废盐连续焚烧处理方法（专利公告号CN106949482A），包括以下步骤：（1）在立式研磨机中将废盐颗粒研磨成粉末;（2）利用热风将步骤a中的粉末烘干并吹送至焚烧炉中焚烧;（3）收集焚烧所形成的熔盐以及回收焚烧后剩余的热量。由于连续焚烧过程中加入了立式研磨机对废盐颗粒破碎并研磨至粉碎，之后利用热风携带废盐粉末进入焚烧炉中以进行充分的燃烧，由此固体废盐中的污染物得到彻底的分解和破坏，并且热风携带粉末进入焚烧炉输送的方式使得热风和废盐粉末无需分离，能一步进入焚烧炉。

2 高温炭化法工程方案介绍

2.1 生产工艺流程

2.1.1 工艺简述

前处理环节：该环节包括破碎、干燥、粉碎等工序。

2.1.2 预炭化环节

将盐颗粒利用高位差自动进入预炭化炉，盐颗粒在转筒的转动下翻转，将盐颗粒中的有机物在缺氧或无氧的条件（盐颗粒与热风间接换热，开车时预炭化炉内密闭空间内仅有少量残存空气，正常运行该残留空气会随着炭化后气体排出，因此为缺氧或无氧条件）下预炭化，盐颗粒中的有机物一部分以气态析出，一部分固化生成炭（预炭化温度约350～500℃，在该温度下盐中大分子有机物的侧链开始断裂和分解，主要生成水、CO2、CO和小分子有机物等气体，并产生液态物进而形成无机炭。沸点小于350℃的有机物会以气态析出）。

2.1.3 二级炭化环节

预炭化后的盐颗粒从炉尾落入水夹套冷却的螺旋输送机，送至炭化炉。进入炭化炉的盐颗粒在转筒的转动下翻转，盐颗粒中的有机物少部分（沸点<450℃的有机物均可以）以气态析出，大部分转化为炭渣，可作为不溶物，在后续工艺（精制工段）中与盐分离。

一级炭化：一级炭化后的盐颗粒从炉尾落入水夹套冷却的螺旋输送机（出料机），送入粉碎机，粉碎到规定粒径（最大粒径<3mm）后由高位差自动送入料仓。来自料仓的盐颗粒经螺旋输送机（进料机）送入沸腾炉（二级炭化）。

二级炭化：二级炭化工段在沸腾炉中进行。为避免二噁英的产生，建议沸腾炉选用氮气进行吹扫。由制氮机产生的氮气经粉体冷却器（氮气作为冷媒）预热后进入沸腾炉（制氮机自带压力），盐颗粒在热气流中上下翻动，彼此碰撞和混合，气、固间进行传热、传质，以达到炭化目的。盐颗粒在氮气的吹扫作用下以流态化的形式进行炭化的同时进行降温。

沉淀吸附、板框压滤环节：冷却后的盐经螺旋输送机送入溶解池，加水溶解制成50～60℃饱和盐水。

大孔樹脂、螯合树脂吸附环节：滤液由泵打入精制车间缓冲罐，对滤液进行有机物含量和重金属含量检测，若有机物含量超标，需经大孔树脂吸附，深度去除其中的微量有机物;若有机物含量不超标，直接进入下一步处理单元。若重金属含量超标，需进入螯合树脂吸附系统去除重金属离子;若重金属含量不超标，直接进入下一步处理单元。

蒸发结晶、离心环节：经大孔树脂和螯合树脂吸附处理后的盐水自动流入缓冲罐并进入多效蒸发器进行蒸发结晶，蒸发温度为60～100℃，蒸汽常压加热，水蒸气经冷凝后回用于溶解池，结晶盐经耙式干燥机进行干燥，干燥温度为200℃左右，热源为余热锅炉蒸汽间接加热。

烘干后经自动打包机，装袋、打包，最终达到国家工业盐标准后，送至库房储存。不合格品回送至进行二次处理。

2.2 主要设备配置

高温炭化法工程化主要设备配置如表1。

3 工程方案技术可靠性分析

（1）绝氧条件下的分级炭化（预炭化-一级炭化）能够从工艺过程控制产生和有效去除多氯联苯、二噁英等剧毒物质，降低二次污染。

（2）通过“干燥-多级炭化-溶解精制”处理后，有机物去除率至少可实现99.9%以上的去除率，基本上有机碳不可检出，更应远低于实际应用所需的10mg/L，以确保达到工业盐产品质量标准。

同时，通过螯合树脂吸附技术的应用，可使废盐的微量的铅、汞、铬、镉、砷，及离子膜烧碱实际应用所需要的考虑的Fe、Si、Al、Ba、Sr、Ni、Mn等重金属离子得到有效去除，最终满足产品要求。

（3）利用多级炭化技术，可以梯级利用热源，以有效降低动力和能量消耗。

4 工程方案经济可行性分析

高温炭化法工程方案具有工艺简单、生产稳定，生产低，无二次污染等优势，生产出来的工业盐可以满足各工业行业的原料盐质量要求。

（1）投资分析：采用高温炭化法工程方案，工业废盐固定资产总投资成本约2 000～4 000元/t，即，若年处理1万t工业废盐为例，则总投资为2 000万～4 000万元不等。（2）成本分析：综合考虑设备的折旧（按照10年计）、日常运行（人工、原辅材料及电费、水费等）、财务费用等，综合运行成本在1 500～2 000元之间。

目前，江苏省工业废盐（危废）安全处置的成本在4 000～7 000元/t之间;成品盐销售去向为下游的纯碱、氯碱、泡花碱、硫化碱等等企业，价格在0～600元不等。此外，鉴于该类项目的环保特性，国家、省市一般会有配套专项环保资金予以支持。本文推荐的高温炭化法工程方案，如果能够实现工业化，净利润可达2 000～3 000元/t，经济上是可行的。

此外更重要的是，工业废盐资源化技术的应用可以为工业废盐的“去库存”指出了一个方向，一方面大幅降低了环境风险，另外一方面则可以有效保障工业生产的正常进行，提升区域经济发展。

5 结论

（1）从技术角度方面看，高温炭化法处理工业废盐具有工艺简单、生产稳定等特点，前端高温碳化可以确保有机碳等TOC组成物质的去除，保障工业废盐的应用安全性、可靠性;后道组合精制工艺则可以废盐中的微量重金属得到深度净化，保障副产盐的应用品质。但是需要注意的是，该技术的应用宜应严格完善前端“分质处理”要求，防范“副产盐”变“混合废盐”。

（2）本文推荐的工业废盐资源化方案，如果能够实现工业化，净利润可达2 000～3 000元/t，经济上、财务上是可行的。

（3）该工业废盐资源化技术的应用，可以为工业废盐的“去库存”指出了一个方向，一方面大幅降低了环境风险，另外一方面则可以有效保障工业生产的正常进行，提升区域经济发展。

参考文献

[1]胡卫平，贺周初，朱文新，彭爱国，庄新娟.农药副产废盐渣的无害化处理及利用[J].精细化工中间体，2013，43（3）：48-50.

[2]李书龙.工业废盐溶剂萃取综合利用工艺[P].中国专利：201410342682.4（申请号），2014-07-04.

[3]张继宇.一种工业废盐分级分解炭化无害化处理的工艺及设备[P].中国专利：201710248188.5（申请号），2017-04-17.

[4]姚建军.一种废盐连续焚烧处理方法[P].中国专利： CN201710112834.5（申请号），2017-02-28.

收稿日期：2020-02-11

作者简介：张以飞（1982 -），男，汉族，硕士，高级工程师，研究方向为化工污染治理，固废污染防治，环境风险防控。