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工业废盐中有机物的深度去除方法

化工行业作为我国工业的重要组成部分,近些年来发展迅猛,与此同时,繁杂化工产品的生产过程中,产生了大量工业废盐,该类废盐主要成分为氯化钠,同时含有硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐等杂质盐,以及一定量的水分;此外,废盐还含有大量的、成分复杂的难去除有机物,易释放出强烈的刺激性气味,通常被要求作为危险废物进入刚性填埋场进行填埋处置,而受制于成本、技术等原因,大部分废盐未得到有效处置,对生态环境带来巨大隐患。

 

目前,对废盐中有机物的消除方法包括盐水焚烧、化学氧化法、高温分解法等,其中以高温方式较为彻底有效,适应范围广。文章介绍一种高温处理方法,能够有效去除废盐中的有机物,热解焚烧后的盐渣再经过精制、蒸发等可回收高品质的工业盐,实现资源化利用。该方法不同于其它高温处理方法,是一种低能耗、低成本的处理方法,可有效解决当前的废盐处置难的问题。

 

一、废盐热解焚烧技术

 

目前,高温去除有机物的机理就是利用有机物的热不稳定性,在外界高温条件下,当温度达到有机物的沸点或分解温度时,发生一系列复杂的物理化学反应,实现有机物裂解成小分子气体析出的过程,从而降低了废盐中的有机物含量。

 

文章介绍的热解焚烧技术,与其它高温热解或焚烧方法不同。废盐和辅料经预处理后,按一定的料层厚度布料于热解焚烧装置中,通过设定一定的点火温度,在一定的点火时间下完成盐球混合料层的点火;经点火后,燃烧从料层的表层开始进行,在抽风作用下燃烧层逐渐向下移动,直至料层底部完成全部料层的燃烧。热解焚烧过程中的焚烧温度和焚烧时间,通过控制辅料的添加比例及抽风风机的频率调节。

 

热解焚烧技术具有以下技术优势和特点:在热解焚烧过程中,下层湿物料可以被上层物料热解的高温烟气预热、干燥及预热解;热利用效率高、能耗低;废盐不易与设备发生粘附结块。

 

二、试验研究

 

1、试验材料
试验用的废盐取自重庆、四川三个不同企业的废盐(见图1),从表观上看,废盐1呈细小颗粒状,较湿润;废盐2、废盐3呈细粉状,较干燥。三种废盐主要成分均为NaCl,有机物含量均小于2%(以TOC表征),且热值低,具体分析结果如表1所示。试验辅料分别选择了稻壳和生物质炭,两种物料的热值分析、全量分析及堆密度分析结果表2所示。从两种辅料的分析结果来看,稻壳的热值及堆密度均较生物炭低,两种辅料中Ca、Fe、Ba等元素的含量均较低。

 

工业废盐中有机物的深度去除方法-世环会【国际环保展】
图1 三种废盐原样

 

工业废盐中有机物的深度去除方法-世环会【国际环保展】

 

2、试验设备、仪器

 

废盐的热解焚烧试验采用改进后的烧结杯作为模拟试验设备,试验过程中使用的其它主要设备及仪器如表3所示。

 

表3 主要仪器、设备

 

工业废盐中有机物的深度去除方法-世环会【国际环保展】

 

3、试验过程

 

三种不同来源的废盐用圆盘造粒机进行制取盐球,造好的盐球用3mm、5mm的不锈钢圆孔筛进行筛分,筛取得到5mm筛下、3mm筛上的盐球。根据三种废盐以及辅料的热值、含水率、热值情况,将三种废盐球分别与稻壳、生物炭进行配混,配混好的盐球混合料分别在模拟热解焚烧装置中进行热解焚烧。热解焚烧时,保持各组试验的料层厚度、点火温度、点火时间、点火料层负压、热解焚烧料层负压一致。热解焚烧完成后,盐球渣经抽风冷却至室温后取出,并分析热解焚烧后盐渣中的TOC含量。

 

4、结果与讨论

 

4.1、废盐的成球性能研究

 

三种废盐通过圆盘造粒机制成了盐球,从表观上看得到的球粒形状基本规则,呈球形或椭球形,如图2所示。试验过程发现,废盐1较难成球,废盐2、废盐3成球性相对较好,且废盐1制得的盐球,其抗压性能较差,最大抗压强度仅达1.5N/个,而废盐2、废盐3制得的盐球抗压强度最大可达到4N/个,总体来讲,三种废盐的成球性都比较差,原因可能是废盐的粒度较粗,有机杂质的含量较低无法有效提高盐的成球性。

 

工业废盐中有机物的深度去除方法-世环会【国际环保展】
图2 三种废盐造球后样品

 

4.2、热解焚烧研究

 

将经过预处理后的废盐样品,分别添加稻壳和生物质炭进行热解焚烧试验,热解焚烧试验结果如表4所示。

 

表4 不同种类辅料焚烧试验结果

 

工业废盐中有机物的深度去除方法-世环会【国际环保展】

 

通过表4对比分析,结合焚烧试验过程现象可以发现:三种废盐与生物炭进行热解焚烧试验时,由于料层的上部分盐会熔融成块,导致料层不透气,最终热解焚烧无法持续进行,这可能是由于生物炭热值高、堆密度大,在热解焚烧过程中废盐球料层缝隙中的生物炭的燃烧会导致局部温度,超过盐熔点从而使废盐球表面熔融连接成块,封闭料层缝隙,最终使料层完全丧失透气性,热解焚烧终止。

 

三种废盐与稻壳的进行热解焚烧时,料层都能烧透,但都存在局部结块情况。由于稻壳热值较低、堆密度小,在燃烧放热时,废盐球受热温度更温和均匀,不会产生局部过热情况,而且稻壳蓬松、有弹性的特点,能起到很好的骨架支撑作用,保证整个热解焚烧过程中料层的透气性良好,热解焚烧彻底。试验过程中产生的局部结块可能与混料均匀程度有关。

 

4.3、有机物去除效率研究

 

三种废盐分别造球后,分别添加5%、8%、10%的稻壳进行热解焚烧试验,对热解焚烧的盐分别取样并分析其TOC残留量,相关结果如表5所示。

 

表5 不同种类辅料焚烧试验结果

 

工业废盐中有机物的深度去除方法-世环会【国际环保展】

 

根据上表分析,随着稻壳比例的增加,热解焚烧过程中,料层温度均有提高。从废盐残留去除效率来看,TOC去除率均达到98.5%以上,TOC含量最高未超过200ppm,说明三种废盐在5%、8%、10%的稻壳添加量情况下,均能达到较好的有机物去除效果,热解焚烧后的废盐经简单除杂,品质基本能满足企业循环使用的要求,如果采用精制提纯进行较深度的处理可达到工业盐优级品质要求。

 

结合有机物去除效率和焚烧过程效果来看,稻壳添加比例控制在8%-10%是较为合适的,采用该范围比例,废盐热解焚烧温度可达600-650℃,可有效使废盐中的大分子有机物被分解而去除,同时又能控制局部熔融结块问题。

 

三、结语

 

(1)不同来源的废盐,其性质差异较大,在实际工艺设计,应当综合考虑废盐预处理方式,含水率较高、颗粒较粗的的可直接配伍后进行热解焚烧处置,含水率低、粉状的废盐可先制成粒径为3-4mm的小球后再进行处置。

 

(2)废盐熔点较低,辅料应选用低热值、堆密度小的燃料,但需考虑选用的辅料应减少不必要杂质的带入。

 

(3)不同来源的废盐经预处理后,添加8%-10%左右的的稻壳,焚烧温度控制在600-650℃的效果显著。焚烧渣质量能够满足企业自循环使用和精制提纯制工业盐的品质要求。

 

文章来源:46危废网

 

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