頂吹熔煉協同處置工業污泥的技術

張小全

摘 要： 工業污泥有別于城市污泥：1、含有大量的有機物，釋放出如苯、氯酚、多氯聯苯、多氯二苯并呋喃和多氯二苯并二惡英等，2、含鎘、鉻、銅、鋅等重金屬。處理難度遠超城市污泥，其中物化細粒度的工業污泥，現有的處理工藝：焚燒+填埋，不僅生產成本高，資源浪費，填埋方式不當很容易對環境造成二次永久污染。江西瑞林稀貴金屬科技有限公司致力于固體廢棄物處置并金屬資源化技術研發行業，開發出對工業污泥進行協同處置的創新技術，在不增加現有生產成本的前提下，利用多金屬冶金原理+煙氣環保無害化理念，協同處置工業污泥，可將有機物的有毒有害氣體高溫分解、無害化排放，金屬資源回收利用，非金屬物質造渣外售。

0引言

官方數據顯示2009～2016 年我國工業污水排放量基本維持在 210 億噸/年左右，按照？200億噸/年產量、工業污泥的產生率在2‰計算，現階段我國產生的工業污泥在4000萬噸。

其中物化細粒度的工業污泥因其含有重金屬基本上采用焚燒處理后填埋或作為工業原料。如：污泥流化床焚燒工藝、與生活垃圾MSW混合焚燒、水泥窯焚燒、火電廠混合焚燒等。該類污泥處置目前只能達到減量化、穩定化、無害化，但污泥中含有的金屬物質難以資源化，如銅、鎳、鉻、鋅等，造成大量金屬資源的流失。近三年的物化細粒度污泥主要成分，見下表：

1概述

江西瑞林稀貴金屬科技有限公司，中國瑞林成立的全資子公司，依托本部公司60年從事有色金屬冶煉行業所積累的技術與人才優勢，研發出以多金屬固廢為原料的頂吹熔煉工藝技術，即NRTS爐技術：利用多金屬火法富集的冶煉工藝原理，將金屬物質分離提取，非金屬物質造渣固化，煙氣收塵無害化處置的系統。

工業污泥的基本組成可分成三大類，即：自由水、金屬物質、非金屬物質（有機/無機物）。同原料一起進入爐膛，充分利用頂吹熔煉爐膛高達十幾米的高溫燃燒分解空間及金屬與非金屬冶煉后分離的原理，其中自由水：物料進入爐膛，高溫脫出；金屬物質：進入熔煉熔池，隨同金屬物質冶煉富集；非金屬物質：其中有機物高溫燃燒分解，無機物（硅、鈣）落入熔池進行造渣。

2協同處置工業污泥技術的特點

2.1 取消污泥干燥預處理工序

由表1中可知工業污泥含自由水分高，黏稠，板結塊狀，直接隨物料投爐，遇高溫熔體，極易造成放炮、炸爐等危險性作業狀況，需對污泥進行預處理及計算污泥粒度、總投入量及污泥脫出水分的時間。根據自由落體計算公式、固體物料在定態空氣條件下干燥速率及干燥過程計算公式，并大量實踐可知：

1）NRTS爐部分原/輔料的現狀：干燥、粉狀，將污泥與原/輔料堆式混合、攪拌，可將入爐的污泥+原/輔料含水率降至50%以下（原/輔料：污泥≥2：1）；

2）污泥堆式混合、攪拌，控制最佳粒度在30mm以內；

3）爐膛內部煙氣溫度1200 ℃以上。

以上三個條件符合情況下，可在處理8噸以上原料的情況下，最大限度協同冶煉1.5t含水約70%的工業污泥。同理：污泥含水月底、粒度越下，污泥處理量越大。

2.2金屬資源富集提取

NRTS爐自身冶煉過程是利用多金屬固廢中的造渣元素，以金屬銅作為補集劑、橄欖石渣型（Fe、Si、Ca）為基礎，實現了多金屬與廢渣的分離過程。而物化細粒度的污泥，其金屬與非金屬中的無機物質走向，主要以下面幾個方向為主：

1）含量最高的金屬為Cu、Ni，在冶煉過程中，金屬Cu、Ni互融，進入金屬熔體中，Cr相對于整個熔池的金屬相當于少量，融入金屬Cu中；

2）金屬Fe及非金屬Ca作為渣成分進入橄欖石渣型中；

3）Zn在高溫狀態下氧化進入煙塵中；

4）As含量非常小，進入煙氣系統吸收無害化。

NETS爐的整個渣型及熔池溫度控制均是自動化操控，渣型成分、溫度波動范圍小，且進行沉降分離，可將渣含銅控制在1%以下，煙氣收塵99.99%以上。由此可推算，污泥中富含的金屬物質回收率高達99%，基本將金屬資源化回收利用。

2.3非金屬物質中的有機物物質高溫分解、無害化

通常污泥中的有機物在堆放或焚燒過程中會產生有毒有害氣體，如苯、氯酚、多氯聯苯、多氯二苯并呋喃和多氯二苯并二惡英，均是由于其分解溫度低或分解不徹底造成（焚燒標準：焚燒溫度≥1200℃；生產毒害氣體焚燒時間≥2S；氧濃≥6%），而NRTS爐的爐膛高達十幾米、溫度≥1200℃，且燃燒工況為富氧燃燒，可得有機物質在爐內焚燒時間﹥8S，足以焚燒完全。并且污泥的有機物也屬于放熱物質，一定程度上也擬補熱量損失。

2.4存在不足之處

1）污泥投加量受限。因其含水量大，如果投入量超出系統熱平衡使，會惡化NRTS爐況，使整個系統運行不暢；

2）收塵系統含水量加大。蒸發的水分全部進入收塵系統，對設備負荷及腐蝕增大，系統需從長期運行平穩角度來控制處置量。

3結論

整個協同處置工業污泥的技術，基于NRTS爐的頂吹熔煉多金屬固廢的冶金原理。在不增加生產工序、生產單耗及不影響收塵系統負荷的情況下，協同處置工業污泥，并可將物化細粒度的工業污泥中的金屬資源回收，非金屬資源固化成一般固廢外售做其他工藝原料，公司爭創效益。同時該技術一定程度上能進一步縮減工業污泥的總量。

參考文獻

[1] 顏杰《噴槍頂吹熔煉技術的應用》.有色金屬工業.2005.

[2] 丁成《 污泥處理與處置》. 化學工業出版社.2016.