化工行業廢鹽處理工藝對比

曹騰飛 張春飛 杜蕾

（西安航天源動力工程有限公司，陜西 西安 710100）

1 概論

工業廢鹽大部分來自化工工業生產過程，高含鹽廢水的處理、農藥化肥生產、電解液添加劑制造等的生產工藝過程中，會自然產生大量的各種工業廢鹽?；U鹽，主要是指以各類無機鹽類為主要成分、化工生產過程中產生的各類固體廢棄物，我國工業生產過程產量超過2000 萬噸每年[1]。以產生行業區分，無機鹽的重量占比分別為：化工農藥生產過程占比35%、醫藥生產過程占10%、精細化工生產過程占15%、印染生產過程占40%。典型化工行業，廢鹽產生量相關的產廢系數及廢鹽種類，如表1。

表1 典型化工廢鹽的產廢系數

根據各種工業廢鹽基本成分，可進一步將這些工業廢鹽再分為單一原鹽類與混合原鹽類。根據工業廢鹽的成分，可將工業廢鹽分為單一鹽與混合鹽。單一混鹽即為包含單一組分鹽的鹽；混合廢鹽通常是指有兩種成分或兩種及其以上的組分構成的廢鹽，混合廢鹽重量比例約可占總量80%及其以上。工業廢鹽為典型危險廢棄物[2]，雖在危險廢物名錄中并未單獨列出，但有詳細的代號。

2 化工廢鹽的特性

農藥生產、新能源電解液添加劑、印染等不同行業均有廢鹽的產生，產生行業較為多樣，化工廢鹽具有以下特性：

2.1 低熔點特性

常見的化工廢鹽中，純物質的熔點，如表2。

表2 部分常見純物質鹽類熔點

化工廢鹽中存在混鹽、雜鹽現象，因不同鹽之間存在共熔體現象，混合物狀態的雜鹽存在更低熔點，典型混鹽的熔點[3]，見表3。

表3 常見混鹽共融體熔點

2.2 有機物組分復雜

化工廢鹽中有機物雜質種類多、含量差異大。由于化工生產過程復雜，工業廢鹽中存在多種有機物，如胺、酚、醚、苯、有機酸、醇等，且不同行業產生的工業廢鹽中有機物雜質組成差異明顯。此外，工業廢鹽中有機物雜質的含量差異很大，具有典型的行業差異性。

化工廢鹽系統中殘留的高分子有機物，存在其難自然揮發、難人工降解等重要特點。在如農藥、印染、煤化工行業等眾多行業處理過程中，化工廢鹽系統往往都以一種高價鹽廢水系統的形式存在，處理鹽過程系統中往往需要同時經過加熱蒸發分解－冷卻結晶－干燥等三個環節[4]。在此處理過程系統中，化學產物組成最簡單、易被揮發性的高分子輕組分有機物，揮發得以脫離；而在工業廢鹽堆中殘留的工業有機物雜質卻大都轉變為化合物組成相對復雜、難降解揮發穩定的工業有機物，以上就增加了我國化工廢鹽的資源化處理利用研究的難度。主要行業廢鹽有機物組分表，如表4。

表4 主要行業廢鹽有機物種類說明

3 廢鹽處理工藝

傳統上，化工廢鹽處理工藝有以下幾種：

3.1 填埋法

以往傳統的柔性填埋處置法，是國內當前企業處置工業廢鹽比較普遍的一種方法。國家標準《危險廢物填埋污染控制標準 GB 18598-2019》規定，水溶性鹽總量含量小于10%的危險廢物，才可以進入柔性填埋場，因此常見的化工行業廢鹽只能進入剛性填埋場。但廢鹽剛性填埋場每噸填埋費用高達3000～4000元[5]，一般產廢單位難以承受。

3.2 海洋傾倒法

我國的海域資源十分豐富，但長期以來我國在海洋廢鹽傾倒區的使用中缺乏區域統籌規劃。海洋傾倒法在近年來國外已經應用較多，例如英國、美國日本等許多國家就是采取將農藥廢鹽在經過無害化的處理后直接傾倒入海洋，但它對于我國農業來說還具有很大程度的經濟局限性，一方面，我國沿海地區城市的大型農藥企業完全可以就近選擇將農用廢鹽直接倒入海洋。但如果生產企業選址在不太臨近海洋地帶或者距離海岸的較遠區域，就需要另外承擔比較高額的裝卸運輸費用。另一方面，我國海鹽資源較為珍貴匱乏，將化工廢鹽源倒入大海，是對我國資源嚴重的污染浪費。

但化工廢鹽包含大量復雜化學結構且種類難定的有機物，利用高溫、氧化等手段，將廢鹽中的有機物進行進一步處理，是實現資源化的先決條件。以資源化為處置目的的處理工藝有焚燒熱解、熔融。

3.3 焚燒、熱解處理

熱解反應或高溫焚燒技術一般是指在缺氧或者過氧氣的環境氣氛中，利用氧化放熱化反應而實現大分子有機物的熱裂解，并逐漸使其分解轉變為碳單質、CO2以及H2O 等化合物的過程。采用熱解反應或高溫焚燒技術的先進工藝方式，去除各種工業廢鹽大分子有機物，并將最終有機物通過高溫的分解及揮發作用，脫離各類工業廢鹽。

在實際的工業裝置，廢鹽經過上料系統進入主設備內，主設備煙氣溫度保持在400～700℃，主設備為回轉窯、或熱解爐。主設備內經過有機物充分分解處理后廢鹽，排至水冷夾套冷卻系統，被充分冷卻至100～200℃。自主設備頂部出去的煙氣，進入二燃室，煙氣再經過二次鼓風、補燃，在二燃室保持在1100℃，并確保停留時間大于2s，避免了二噁英的生成。1100℃高溫煙氣，經過余熱鍋爐充分降溫，并熱量回收，產生飽和蒸汽。尿素或氨水等還原劑，霧化噴入余熱鍋爐第一回程，在850～1000℃下，煙氣中的氮氧化物與尿素發生化學反應，極大地降低了煙氣中氮氧化物的組分。

3.4 熔融處理

高溫熔融是以燃氣、煤氣等燃料為熱源，在主要設備熔融爐內，在大于800℃的溫度下對廢鹽進行處理。爐內廢鹽處理溫度比廢鹽的熔點（700～800℃）高，因此熔融爐內廢鹽由固相轉化液相，呈熔融狀態。此時廢鹽與熱煙氣充分進行傳熱、換熱，大量無機物為主的廢鹽變為熔融狀態，廢鹽中有機物在更高溫度下，徹底地進行分解，適用于處理有機物含量較高且功能團復雜的廢鹽。

廢鹽經過熔融，采用水冷螺旋-破碎機-斗式提升機-研磨機進料斗-研磨機工藝流程，進行冷卻。熔鹽自熔融爐出口流出，進入螺旋輸送機內，螺旋輸送機內部采用循環水冷卻。此過程中熔鹽與空氣、螺旋內循環水換熱，通過在螺旋輸送機內充分換熱，熔鹽降溫至70～80℃，呈白色固體塊狀。經過降溫后的廢鹽塊，輸送至破碎機內，經過錘式破碎機破碎，白色鹽塊破碎為2～3cm 碎粒。經過破碎后，塊狀的廢鹽進入研磨機，經研磨變為小于1mm 的細粉狀態。其中，錘式破碎機對入爐物料的粒徑適應性較強，且出口物料粒徑通過出口篩網靈活調整，可保證破碎機出口粒徑約為2～3cm，具備進一步資源化的條件。熱煙氣進入余熱鍋爐及煙氣處理系統，進行正常的污染物處理，滿足《危險廢物焚燒污染控制標準GB18484-2020》。

對于上述廢鹽各處理工藝，從運行穩定性、物料適應性、處理成本、二次污染的產生方面，進行簡單對比，如表5。

表5 廢鹽處置工藝對比

在上述工藝中，熱解/焚燒與熔融工藝在可資源化、適應性方面，在化工行業更具優勢。二者工藝的區別在于處置溫度不同。故通過實驗室實驗，模擬焚燒/熱解、熔融工藝相似的處置溫度，進一步探討上述工藝的優缺點、適用性。

4 結語

焚燒、熔融工藝討論。化工廢鹽中有機物成分復雜，無法詳細測定具體組分。結合上述實驗情況，通過溫度發現，更高溫度更有利復雜有機物分解。若采取回轉窯熱解、焚燒工藝，其操作溫度在500～600℃，加之物料存有熱值，窯內各處熱負荷分布不均，必然會出現廢鹽中物料融化、粘壁等現象，可判斷回轉窯熱解、焚燒工藝環境下，設備事故率較高，難以長期溫度運行。

通過馬弗爐熱環境停留時間可判斷，若采取熱解、焚燒工藝物料需要在500～600℃環境下，保持停留時間5h 以上，才能確保廢鹽中有機物的完全分解。若采取800℃更高的操作溫度，廢鹽處于熔融狀態下，保持時間1h，可確保廢鹽含有有機物可以得到完全分解。應用于工業場合，化工廢鹽進入更高溫度熔爐環境下，物料在設備的熱分解停留時間更短，需要的設備體量更小，更有利于工業過程控制。

針對化工廢鹽有機物成分復雜，且無機物為雜鹽混鹽狀態，熔融工藝在設備體量、設備穩定性方面更具有優勢，更適合于化工行業廢鹽的無害化處理。