顶吹熔炼协同处置工业污泥的技术

张小全

摘 要： 工业污泥有别于城市污泥：1、含有大量的有机物，释放出如苯、氯酚、多氯联苯、多氯二苯并呋喃和多氯二苯并二恶英等，2、含镉、铬、铜、锌等重金属。处理难度远超城市污泥，其中物化细粒度的工业污泥，现有的处理工艺：焚烧+填埋，不仅生产成本高，资源浪费，填埋方式不当很容易对环境造成二次永久污染。江西瑞林稀贵金属科技有限公司致力于固体废弃物处置并金属资源化技术研发行业，开发出对工业污泥进行协同处置的创新技术，在不增加现有生产成本的前提下，利用多金属冶金原理+烟气环保无害化理念，协同处置工业污泥，可将有机物的有毒有害气体高温分解、无害化排放，金属资源回收利用，非金属物质造渣外售。

0引言

官方数据显示2009～2016 年我国工业污水排放量基本维持在 210 亿吨/年左右，按照？200亿吨/年产量、工业污泥的产生率在2‰计算，现阶段我国产生的工业污泥在4000万吨。

其中物化细粒度的工业污泥因其含有重金属基本上采用焚烧处理后填埋或作为工业原料。如：污泥流化床焚烧工艺、与生活垃圾MSW混合焚烧、水泥窑焚烧、火电厂混合焚烧等。该类污泥处置目前只能达到减量化、稳定化、无害化，但污泥中含有的金属物质难以资源化，如铜、镍、铬、锌等，造成大量金属资源的流失。近三年的物化细粒度污泥主要成分，见下表：

1概述

江西瑞林稀贵金属科技有限公司，中国瑞林成立的全资子公司，依托本部公司60年从事有色金属冶炼行业所积累的技术与人才优势，研发出以多金属固废为原料的顶吹熔炼工艺技术，即NRTS炉技术：利用多金属火法富集的冶炼工艺原理，将金属物质分离提取，非金属物质造渣固化，烟气收尘无害化处置的系统。

工业污泥的基本组成可分成三大类，即：自由水、金属物质、非金属物质（有机/无机物）。同原料一起进入炉膛，充分利用顶吹熔炼炉膛高达十几米的高温燃烧分解空间及金属与非金属冶炼后分离的原理，其中自由水：物料进入炉膛，高温脱出；金属物质：进入熔炼熔池，随同金属物质冶炼富集；非金属物质：其中有机物高温燃烧分解，无机物（硅、钙）落入熔池进行造渣。

2协同处置工业污泥技术的特点

2.1 取消污泥干燥预处理工序

由表1中可知工业污泥含自由水分高，黏稠，板结块状，直接随物料投炉，遇高温熔体，极易造成放炮、炸炉等危险性作业状况，需对污泥进行预处理及计算污泥粒度、总投入量及污泥脱出水分的时间。根据自由落体计算公式、固体物料在定态空气条件下干燥速率及干燥过程计算公式，并大量实践可知：

1）NRTS炉部分原/辅料的现状：干燥、粉状，将污泥与原/辅料堆式混合、搅拌，可将入炉的污泥+原/辅料含水率降至50%以下（原/辅料：污泥≥2：1）；

2）污泥堆式混合、搅拌，控制最佳粒度在30mm以内；

3）炉膛内部烟气温度1200 ℃以上。

以上三个条件符合情况下，可在处理8吨以上原料的情况下，最大限度协同冶炼1.5t含水约70%的工业污泥。同理：污泥含水月底、粒度越下，污泥处理量越大。

2.2金属资源富集提取

NRTS炉自身冶炼过程是利用多金属固废中的造渣元素，以金属铜作为补集剂、橄榄石渣型（Fe、Si、Ca）为基础，实现了多金属与废渣的分离过程。而物化细粒度的污泥，其金属与非金属中的无机物质走向，主要以下面几个方向为主：

1）含量最高的金属为Cu、Ni，在冶炼过程中，金属Cu、Ni互融，进入金属熔体中，Cr相对于整个熔池的金属相当于少量，融入金属Cu中；

2）金属Fe及非金属Ca作为渣成分进入橄榄石渣型中；

3）Zn在高温状态下氧化进入烟尘中；

4）As含量非常小，进入烟气系统吸收无害化。

NETS炉的整个渣型及熔池温度控制均是自动化操控，渣型成分、温度波动范围小，且进行沉降分离，可将渣含铜控制在1%以下，烟气收尘99.99%以上。由此可推算，污泥中富含的金属物质回收率高达99%，基本将金属资源化回收利用。

2.3非金属物质中的有机物物质高温分解、无害化

通常污泥中的有机物在堆放或焚烧过程中会产生有毒有害气体，如苯、氯酚、多氯联苯、多氯二苯并呋喃和多氯二苯并二恶英，均是由于其分解温度低或分解不彻底造成（焚烧标准：焚烧温度≥1200℃；生产毒害气体焚烧时间≥2S；氧浓≥6%），而NRTS炉的炉膛高达十几米、温度≥1200℃，且燃烧工况为富氧燃烧，可得有机物质在炉内焚烧时间﹥8S，足以焚烧完全。并且污泥的有机物也属于放热物质，一定程度上也拟补热量损失。

2.4存在不足之处

1）污泥投加量受限。因其含水量大，如果投入量超出系统热平衡使，会恶化NRTS炉况，使整个系统运行不畅；

2）收尘系統含水量加大。蒸发的水分全部进入收尘系统，对设备负荷及腐蚀增大，系统需从长期运行平稳角度来控制处置量。

3结论

整个协同处置工业污泥的技术，基于NRTS炉的顶吹熔炼多金属固废的冶金原理。在不增加生产工序、生产单耗及不影响收尘系统负荷的情况下，协同处置工业污泥，并可将物化细粒度的工业污泥中的金属资源回收，非金属资源固化成一般固废外售做其他工艺原料，公司争创效益。同时该技术一定程度上能进一步缩减工业污泥的总量。

参考文献

[1] 颜杰《喷枪顶吹熔炼技术的应用》.有色金属工业.2005.

[2] 丁成《 污泥处理与处置》. 化学工业出版社.2016.