電鍍污泥火法熔融處置工藝

———電鍍污泥火法熔融處置工藝1、電鍍污泥產(chǎn)生的背景

電鍍行業(yè)在現(xiàn)代制造業(yè)中占有舉足輕重的地位，所涉及的領(lǐng)域包括航空航天、電子元件、集成電路、機(jī)械制造、工藝品制作等。隨著電鍍行業(yè)的進(jìn)展，其導(dǎo)致的環(huán)境問題也越來越受到人們的關(guān)注。電鍍行業(yè)被認(rèn)為是當(dāng)今三大污染源之一，主要是由于在電鍍過程中所產(chǎn)生的廢水含有高濃度的重金屬離子(Cu2+、Ni2+、Cr6+、Fe3+等)，電鍍廢水處理過程中會產(chǎn)生大量的電鍍污泥，電鍍污泥中含有Au、Ag、Fe、Cu、Cr、Ni、Zn等重金屬元素，假如不能科學(xué)、合理地對電鍍污泥進(jìn)行處理，會對環(huán)境造成二次污染。

2、電鍍污泥火法熔融處置的工藝流程

目前針對電鍍污泥的處理方法主要包括穩(wěn)定化/固化技術(shù)、熱處理技術(shù)、生物處理技術(shù)和火法熔融處置技術(shù)等。其中火法熔融處置既可以回收金屬資源、又可以產(chǎn)生無害化爐渣、污水排放少等優(yōu)點(diǎn)，漸漸成為大型電鍍污泥綜合利用企業(yè)所采納的主流工藝。電鍍污泥火法熔融處置的工藝路線包括將高含水率電鍍污泥經(jīng)烘干窯預(yù)干燥后，在逆流焙燒爐中高溫焙燒去除物料結(jié)晶水，再將焙燒塊加入熔融爐進(jìn)行高溫熔融還原。利用密度差分別得到的Cu、Ni等金屬單質(zhì)與FeO、SiO2及CaO等組成的熔渣，回收銅、鎳、鉻等金屬，整個工藝過程分為3個部分，預(yù)烘干系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)和高溫熔融還原系統(tǒng)。

(1)預(yù)烘干系統(tǒng)。電鍍污泥含水率較高(含水率在60%左右)，在進(jìn)行焙燒之前，必需進(jìn)行預(yù)烘干處理，使含水率降至35%左右。

(2)逆流焙燒系統(tǒng)。焙燒處理采納污泥逆流焙燒爐，在上述經(jīng)預(yù)烘干的電鍍污泥中摻入適量的石灰和焦炭，后分別進(jìn)行烘干階段、脫水階段、預(yù)還原階段、燒結(jié)階段。

(3)高溫熔融還原系統(tǒng)。由于焙燒爐的溫度一般為800~1200℃，在此溫度下污泥中的金屬氧化物無法完全被還原，且渣鐵無法實(shí)現(xiàn)分別，因此從焙燒爐出來的燒結(jié)料還需要送入礦熱爐(熔融爐)內(nèi)進(jìn)一步還原。礦熱爐的溫度一般可以達(dá)到1400~1500℃，在此溫度下97%以上的金屬氧化物可以被還原成金屬。高溫熔融還原系統(tǒng)是使含金屬物料熔化分別，由于熔渣與金屬合金比重不同，且互不相溶，因此在爐內(nèi)可實(shí)現(xiàn)分層。最終可使熔渣與金屬合金分別，可分別得到合金錠和尾渣。礦熱爐內(nèi)裝有渣鐵分別器，可實(shí)現(xiàn)渣鐵分別，得到最終的合金副產(chǎn)品。

3、火法熔融處置對環(huán)境的影響

3.1氣體污染物

依據(jù)生產(chǎn)工藝可知，廢氣主要來源為：①預(yù)烘干爐廢氣；②焙燒爐廢氣;③礦熱爐廢氣；④出鐵口、出渣口廢氣。主要污染物種類為顆粒物(含鎳、鉻、銅等金屬及其化合物)、SO2、NOx、氟化物等酸性氣體等。這些污染物直接排放時，會對人類健康造成危害。

3.2水污染物

在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水主要包括生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的凈環(huán)水(烘干爐、焙燒爐、礦熱爐冷卻水)、礦熱爐沖渣廢水、脫硫廢水以及廠區(qū)職工產(chǎn)生的生活污水。

礦熱爐沖渣廢水對水體的危害除了水溫以外，還包括懸浮性顆粒污染物。

3.3固體污染物

依據(jù)生產(chǎn)過程中固體廢物的來源以及性質(zhì)，可分為三類：危急廢物、一般固體和生活垃圾。危急廢物由生產(chǎn)及動力設(shè)備維護(hù)產(chǎn)生的廢機(jī)油、布袋除塵產(chǎn)生的除塵灰、污泥原料包裝袋等;一般固廢包括原料和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的爐渣、脫硫塔產(chǎn)生的脫硫渣、爐渣冷卻系統(tǒng)沉淀產(chǎn)生的污泥等;生活垃圾主要來自于職工的辦公和生活。

3.4噪聲污染

焙燒爐、礦熱爐、廢氣處理設(shè)施引風(fēng)機(jī)、冷卻塔、水泵等設(shè)備在運(yùn)行和生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生噪聲污染。

4、火法熔融處置污染防治措置

4.1大氣污染掌握措施

(1)顆粒物(含鎳、鉻、銅等金屬及其化合物)處理措施。烘干爐、焙燒爐、礦熱爐等含高濃度顆粒物的廢氣通過“旋風(fēng)除塵+布袋除塵”進(jìn)行處理，除塵效率可達(dá)99.5%以上。

(2)酸性氣體處理措施。煙氣中SO2、氟化物、氯化氫等酸性氣體通過二級高效堿性脫硫塔處理后排放，脫硫塔的脫硫效率可達(dá)到95%以上。

4.2水體污染掌握措施

(1)對于水體熱污染和懸浮顆粒污染物：可配套爐渣冷卻水池或冷卻塔，沖渣廢水經(jīng)礦熱爐出渣口排入冷卻池進(jìn)行冷卻沉淀后循環(huán)利用，不外排。定期清渣，補(bǔ)充新奇用水。

(2)生活用水：生活污水經(jīng)化糞池預(yù)處理后納入市政污水管道，納入園區(qū)污水處理廠進(jìn)行處理。

4.3固體污染物掌握

4.3.1一般工業(yè)固廢

(1)脫硫渣：配套脫硫塔，采納濕法脫硫工藝，脫硫廢水經(jīng)沉淀池沉淀將產(chǎn)生脫硫渣，主要成分為CaSO4。企業(yè)定期對沉淀池進(jìn)行清渣，可用于環(huán)保建筑材料的生產(chǎn)原料。

(2)爐渣：礦熱爐冶煉完成后爐渣使用水沖至爐渣冷卻沉淀池進(jìn)行冷卻沉淀后定期進(jìn)行清渣，統(tǒng)一堆放于堆渣場，可定期外售用于環(huán)保建筑材料的生產(chǎn)原料。

4.3.2危急廢物

(1)除塵灰：定期對旋風(fēng)除塵器及布袋除塵器進(jìn)行清灰將產(chǎn)生肯定量的除塵灰，將清理產(chǎn)生的除塵灰回用于生產(chǎn)原料，不外排。

(2)污泥包裝袋：污泥原料用于生產(chǎn)后將產(chǎn)生廢的包裝袋，屬于危急廢物，統(tǒng)一收集存放于危廢倉庫，定期托付有資質(zhì)單位處置。

4.4噪聲污染掌握

(1)合理布局，提高生產(chǎn)車間墻體密度，增大整體隔聲量，側(cè)盡量少開窗戶，煙氣脫硫系統(tǒng)中部分風(fēng)機(jī)進(jìn)行消音處理。

(2)企業(yè)通過選用低噪聲設(shè)備;在設(shè)備、風(fēng)機(jī)、水泵底座安裝減振片。

5、結(jié)論和展望

利用火法熔融法處理電鍍污泥，呈現(xiàn)出寬闊的進(jìn)展前景。然而，針對火法熔融處置電鍍污泥項目在實(shí)際運(yùn)行過程中可能對環(huán)境的影響和對應(yīng)的防治措施還需要進(jìn)一步探究。本文在分析電鍍污泥火法熔融處置項目在運(yùn)行過程中可能造成的環(huán)境影響的基礎(chǔ)之上，提出對所產(chǎn)生的氣體污染物、液體污染物、物體污染物和噪聲污染的詳細(xì)防治措施。

1、電鍍污泥產(chǎn)生的背景

電鍍行業(yè)在現(xiàn)代制造業(yè)中占有舉足輕重的地位，所涉及的領(lǐng)域包括航空航天、電子元件、集成電路、機(jī)械制造、工藝品制作等。隨著電鍍行業(yè)的進(jìn)展，其導(dǎo)致的環(huán)境問題也越來越受到人們的關(guān)注。電鍍行業(yè)被認(rèn)為是當(dāng)今三大污染源之一，主要是由于在電鍍過程中所產(chǎn)生的廢水含有高濃度的重金屬離子(Cu2+、Ni2+、Cr6+、Fe3+等)，電鍍廢水處理過程中會產(chǎn)生大量的電鍍污泥，電鍍污泥中含有Au、Ag、Fe、Cu、Cr、Ni、Zn等重金屬元素，假如不能科學(xué)、合理地對電鍍污泥進(jìn)行處理，會對環(huán)境造成二次污染。

2、電鍍污泥火法熔融處置的工藝流程

目前針對電鍍污泥的處理方法主要包括穩(wěn)定化/固化技術(shù)、熱處理技術(shù)、生物處理技術(shù)和火法熔融處置技術(shù)等。其中火法熔融處置既可以回收金屬資源、又可以產(chǎn)生無害化爐渣、污水排放少等優(yōu)點(diǎn)，漸漸成為大型電鍍污泥綜合利用企業(yè)所采納的主流工藝。電鍍污泥火法熔融處置的工藝路線包括將高含水率電鍍污泥經(jīng)烘干窯預(yù)干燥后，在逆流焙燒爐中高溫焙燒去除物料結(jié)晶水，再將焙燒塊加入熔融爐進(jìn)行高溫熔融還原。利用密度差分別得到的Cu、Ni等金屬單質(zhì)與FeO、SiO2及CaO等組成的熔渣，回收銅、鎳、鉻等金屬，整個工藝過程分為3個部分，預(yù)烘干系統(tǒng)、焙燒系統(tǒng)和高溫熔融還原系統(tǒng)。

(1)預(yù)烘干系統(tǒng)。電鍍污泥含水率較高(含水率在60%左右)，在進(jìn)行焙燒之前，必需進(jìn)行預(yù)烘干處理，使含水率降至35%左右。

(2)逆流焙燒系統(tǒng)。焙燒處理采納污泥逆流焙燒爐，在上述經(jīng)預(yù)烘干的電鍍污泥中摻入適量的石灰和焦炭，后分別進(jìn)行烘干階段、脫水階段、預(yù)還原階段、燒結(jié)階段。

(3)高溫熔融還原系統(tǒng)。由于焙燒爐的溫度一般為800~1200℃，在此溫度下污泥中的金屬氧化物無法完全被還原，且渣鐵無法實(shí)現(xiàn)分別，因此從焙燒爐出來的燒結(jié)料還需要送入礦熱爐(熔融爐)內(nèi)進(jìn)一步還原。礦熱爐的溫度一般可以達(dá)到1400~1500℃，在此溫度下97%以上的金屬氧化物可以被還原成金屬。高溫熔融還原系統(tǒng)是使含金屬物料熔化分別，由于熔渣與金屬合金比重不同，且互不相溶，因此在爐內(nèi)可實(shí)現(xiàn)分層。最終可使熔渣與金屬合金分別，可分別得到合金錠和尾渣。礦熱爐內(nèi)裝有渣鐵分別器，可實(shí)現(xiàn)渣鐵分別，得到最終的合金副產(chǎn)品。

3、火法熔融處置對環(huán)境的影響

3.1氣體污染物

依據(jù)生產(chǎn)工藝可知，廢氣主要來源為：①預(yù)烘干爐廢氣；②焙燒爐廢氣;③礦熱爐廢氣；④出鐵口、出渣口廢氣。主要污染物種類為顆粒物(含鎳、鉻、銅等金屬及其化合物)、SO2、NOx、氟化物等酸性氣體等。這些污染物直接排放時，會對人類健康造成危害。

3.2水污染物

在生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的廢水主要包括生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的凈環(huán)水(烘干爐、焙燒爐、礦熱爐冷卻水)、礦熱爐沖渣廢水、脫硫廢水以及廠區(qū)職工產(chǎn)生的生活污水。

礦熱爐沖渣廢水對水體的危害除了水溫以外，還包括懸浮性顆粒污染物。

3.3固體污染物

依據(jù)生產(chǎn)過程中固體廢物的來源以及性質(zhì)，可分為三類：危急廢物、一般固體和生活垃圾。危急廢物由生產(chǎn)及動力設(shè)備維護(hù)產(chǎn)生的廢機(jī)油、布袋除塵產(chǎn)生的除塵灰、污泥原料包裝袋等;一般固廢包括原料和生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的爐渣、脫硫塔產(chǎn)生的脫硫渣、爐渣冷卻系統(tǒng)沉淀產(chǎn)生的污泥等;生活垃圾主要來自于職工的辦公和生活。

3.4噪聲污染

焙燒爐、礦熱爐、廢氣處理設(shè)施引風(fēng)機(jī)、冷卻塔、水泵等設(shè)備在運(yùn)行和生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生噪聲污染。

4、火法熔融處置污染防治措置

4.1大氣污染掌握措施

(1)顆粒物(含鎳、鉻、銅等金屬及其化合物)處理措施。烘干爐、焙燒爐、礦熱爐等含高濃度顆粒物的廢氣通過“旋風(fēng)除塵+布袋除塵”進(jìn)行處理，除塵效率可達(dá)99.5%以上。

(2)酸性氣體處理措施。煙氣中SO2、氟化物、氯化氫等酸性氣體通過二級高效堿性脫硫塔處理后排放，脫硫塔的脫硫效率可達(dá)到95%以上。

4.2水體污染掌握措施

(1)對于水體熱污染和懸浮顆粒污染物：可配套爐渣冷卻水池或冷卻塔，沖渣廢水經(jīng)礦熱爐出渣口排入冷卻池進(jìn)行冷卻沉淀后循環(huán)利用，不外排。定期清渣，補(bǔ)充新奇用水。

(2)生活用水：生活污水經(jīng)化糞池預(yù)處理后納入市政污水管道，納入園區(qū)污水處理廠進(jìn)行處理。

4.3固體污染物掌握

4.3.1一般工業(yè)固廢

(1)脫硫渣：配套脫硫塔，采納濕法脫硫工藝，脫硫廢水經(jīng)沉淀池沉淀將產(chǎn)生脫硫渣，主要成分為CaSO4。企業(yè)定期對沉淀池進(jìn)行清渣，可用于環(huán)保建筑材料的生產(chǎn)原料。

(2)爐渣：礦熱爐冶煉完成后爐渣使用水沖至爐渣冷卻沉淀池進(jìn)行冷卻沉淀后定期進(jìn)行清渣，統(tǒng)一堆放于堆渣場，可定期外售用于環(huán)保建筑材料的生產(chǎn)原料。

4.3.2危急廢物

(1)除塵灰：定期對旋風(fēng)除塵器及布袋除塵器進(jìn)行清灰將產(chǎn)生肯定量的除塵灰，將清理產(chǎn)生的除塵灰回用于生產(chǎn)原料，不外排。

(2)污泥包裝袋：污泥原料用于生產(chǎn)后將產(chǎn)生廢的包裝袋，屬于危急廢物，統(tǒng)一收集存放于危廢倉庫，定期托付有資質(zhì)單位處置。

4.4噪聲污染掌握

(1)合理布局，提高生產(chǎn)車間墻體密度，增大整體隔聲量，側(cè)盡量少開窗戶，煙氣脫硫系統(tǒng)