湿法炉渣处理技术探讨

2015-04-20王子钊

绿色科技 2015年12期

宗达，王子钊，孔芹

（光大环保技术研究院有限公司，广东深圳518040）

1 炉渣处理必要性

为缓解城市生活垃圾产量持续增长和日益紧张的填埋场容量之间的矛盾，全国各地都在积极建造垃圾焚烧厂。焚烧可使垃圾减量约90% ，但垃圾焚烧会产生占焚烧垃圾总质量30%左右的底灰［1］。国家规定，焚烧产生的炉渣与除尘设备收集的飞灰应分别收集、贮存和运输，炉渣按一般废物处理，飞灰按危险废弃物处理［2］。

为促进生活垃圾焚烧炉渣循环利用技术在我国的推广，实现资源节约与综合利用工作，我国已将《生活垃圾焚烧炉渣利用技术要求》列入2007年度国家标准计划，《生活垃圾焚烧炉渣集料》的技术标准也于2010年9月发布。

就目前而言，国内的生活垃圾焚烧发电厂产生的为数较多的炉渣还没有普遍利用起来，管理较为规范的企业还能将炉渣送往填埋场填埋处置，但受运营成本和填埋库容的影响，绝大部分焚烧炉渣都被随意堆放，也有个别私下外运用作绿化或农用的现象发生。虽然无论从产生量、稳定性还是对周围生态环境的污染程度而言，相对于其它固体废弃物，如污泥、建筑垃圾和餐厨垃圾，焚烧炉渣对环境影响要小得多。但如果长期无序堆放、雨水冲刷，势必造成有碍景观、占用土地、堵塞管道的不利影响，如果通过无序手段流入食物种植领域，这些都是和垃圾处理无害化、资源化的初衷相去甚远，而且就炉渣而言，其本身潜在的剩余价值也没有得到充分的利用。

2 湿法炉渣处理工艺介绍

国内较为常用的炉渣湿法预处理工艺基本相似，即炉渣经过分拣、去除大铁块、筛分、湿法破碎、去除细铁、去除有色金属等流程，实现金属的提取及炉渣的净化。较之于干法，湿法处理的优点是摇床与跳汰机的使用能够最大化的提取炉渣中的金属成分（提取率达到90%以上）。

2.1 典型工艺一

2.1.1 工艺流程

工艺流程详见图1。

图1 炉渣湿法预处理典型工艺一流程

2.1.2 工艺说明

对上述国内垃圾焚烧发电厂普遍采用的炉渣湿法处理工艺，主要描述如下。

（1）炉渣入料：把炉渣从发电厂运到炉渣处理场地，并装入投料斗；

（2）分拣：炉渣经初步分拣、将混杂其中的极少量较大轻质杂物清除出来，未燃尽可燃物返回垃圾焚烧厂继续焚烧，固体废弃物不可燃尽杂质运到垃圾填埋厂填埋；

（3）一次除铁：通过前装机上料至振动给料机，在振动给料机的输送过程中，混杂在炉渣中的较大粒度杂质会分离，清除大粒度杂质的炉渣进入磁力滚筒；

（4）湿法破碎：初步清除出金属后再进入湿式打砂机，同时冲洗水也从打砂机的上方流入，打砂机将炉渣中100 mm以下的烧结渣块、石块或混凝土块等坚硬的物质充分细碎。目前，打砂机的出料粒度可以根据后续要求调整到10～0.8 mm之间；

（5）二次除铁：输送带上安装吸铁机吸取粗废铁，破碎后用金属回收设备把重金属和铁粉进行回收；

在生长情况观测中，大花月季生长量最高，其中最突出的为梅郎口红、月季王朝、大紫光、彩云、金奖章、美国粉、萨曼莎等；藤本月季生长量次之，其中最突出的为御用马车、安吉拉；丰花月季整体生长量最小，位居前五位的为红帽子、世纪之春、金马莉、满堂红、仙境、冷香玫瑰。

（6）有色金属去除：经打砂机粉碎后的炉渣直接进入锯齿波跳汰机，渣粉中的重介质颗粒物质，如金属及其它重物质得到充分沉降，随着下降水流流入跳汰机底部，再通过管路收集；清除出重介质杂物的浆状炉渣原料排至摇床，经过摇床的高效、自动筛选，可以再次将残留在炉渣中的金属类重介质分离，而经过摇床分层的较轻的物质，基本上已经去除了所有金属物质。经上述多级联合分选，混杂在炉渣中的各类轻重介质绝大部分都被清除出来；

（7）筛分与出料：沥干水分后的炉渣通过前装机上料，进入高效双层振动筛，筛孔尺寸根据终端产品的需要设置。

2.2 典型工艺二

2.2.1 工艺路线

工艺路线详见图2。

2.2.2 工艺说明

（1）筛选及一级破碎：经焚烧产生的炉渣，组成成分混杂，为了先清理大块的为完全燃烧的垃圾，需要对炉渣进行一次筛选及一级破碎。具体操作：炉渣通过传送带输送进筛选滚筒进料口。直径小于100 mm的炉渣颗粒透过滚筒侧面网孔流出，进入下一道工序；而体积较大的渣块、石块、混凝土块及大粒的金属则通过滚筒的大口端流出，通过传送带送入到打砂机进行一级破碎后，由传送带输送回待处理炉渣区；未完全燃烧的垃圾被人工检出，集中后送回垃圾焚烧炉重新焚烧。

（2）一级磁选：分选出炉渣中的磁性金属。具体操作：经过旋转的滚筒后，直径小于100 mm的炉渣颗粒由料口底部流出，均匀分布在传送带上。传送带上方设置悬挂式磁力除铁器，可使炉渣中的铁被磁选出来离。

（4）二级磁选：分选出炉渣中的磁选金属。具体操作：湿式打砂机出口设置滚筒式磁力除铁器，由湿式打砂机出口流出的炉渣及冲洗水混合物，流经滚筒式磁力除铁机，使含磁性金属被二级磁选出来。

（5）浮力重选其他金属：从炉渣中提取有色金属。具体操作：经二级磁选后的炉渣及冲洗水混合物，流入锯齿泼跳汰机。锯齿波跳汰机上升水流快于下降水流，使炉渣中的重颗粒物质得到充分沉降，而比重较轻的物质则分布在跳汰机床层的上部。沉降于跳汰机床层底部较重的金属混杂物还将被分类处理。

（6）非金属尾砂沉淀：过滤成品炉渣中的工艺水。具体操作：已去除所有金属物质后的炉渣砂粒，随着水流经过跳汰机出料口流入渣池。渣池设有隔栏排水口，工艺水经过过滤后流入废水处理系统。

3 污染物排放

炉渣湿法处理工艺主要存在以下问题函待解决。

3.1 污水污染

炉渣预处理的工艺过程耗水主要发生在打砂机和跳汰机的工艺用水，这部分污水一旦排放到环境中，必将造成二次污染。目前采用的措施是在炉渣预处理区设炉渣沥干水收集沟、沉淀池和储水池等一系列工艺水回收设施，以对场区可回收的水进行回收利用。

3.2 沉淀污泥污染

炉渣中重介质金属及氯盐容易在循环池中沉淀到污泥中，该类污泥如果直接填埋，容易造成二次污染。国内目前的处置手段是将污泥用高压板框压滤机将含水率降到60%以下后按一定比例掺入炉渣中制砖。

4 湿法和干法的比较

目前来看，除了湿法工艺，还有干法工艺，干法工艺在国内应用较少，主要是由于国内外生活垃圾焚烧炉渣成分的差异较大，尤其是国内炉渣金属含量（3%）远低于国外的炉渣（15%），而国外干法预处理虽能较大程度的提炼出炉渣中的金属成本，但超过10级的磁选及若干级涡电流分选使得设备投资与运行成本非常高，项目无法盈利。图3干法处理工艺的流程图［3］。