含铜工业污泥危废高温富氧熔池处置工艺：实现铜回收与达标排放

含铜工业污泥危废高温富氧熔池处置工艺：实现铜回收与达标排放

概括：

本文介绍了一种含铜工业污泥危险废物的高温富氧熔池处理工艺，含铜工业污泥经高温富氧熔池熔炼炉处理后，可有效回收其中的铜，熔炼过程中产生的烟气产生高温蒸汽，烟气复热后经快速降温、干法脱酸、活性炭喷吹、布袋除尘、湿法脱酸、SNCR、低温SCR脱硝等处理，可达到排放标准。

我国每年产生大量的工业危险废物，以HW22、HW46、HW48等危废代码的工艺污泥为例，主要的处置方式是经过稳定化处理后直接送填埋场填埋，不仅占用了大量的土地，存在二次土壤污染风险，也造成了巨大的资源浪费。

通过熔池熔炼工艺，在含Cu的工业污泥中按照一定配比添加一定量的造渣剂，通入富氧空气，在1300℃高温熔炼过程中，达到氧化渣相与铜相分离分层，实现Cu的资源化回收利用，具有良好的经济效益和环境效益。同时，熔炼过程中产生的烟气通过净化系统排入大气。高温熔池处置工艺主要包括危险废物预处理系统、高温熔池熔炼系统、余热利用系统、烟气净化系统、公辅系统等，具体工艺流程如图1所示。

图1 高温富氧熔池处理含Cu工业污泥工艺流程

01 熔炼系统

物料经计量后，以连续加料的方式从富氧高温熔池熔炼炉顶部加入，在炉体两侧风口吹入的富氧空气的作用下，物料在高温下熔化，熔化温度约为1350℃。该过程所需的热量主要来源于焦炭或天然气燃烧的热量和造渣反应的热量。

熔融的氧化渣从炉底流入还原区，连续地从出渣口排出，进入冲渣池进行水淬，送至固废暂存处；黑铜、冰铜从出铜口排出，经溜槽流至结晶器内冷却，冷却后的铜块在车间内暂时存放。

02 余热利用系统

高温熔池冶炼炉出口烟气温度高达1300℃左右，通过余热锅炉可以有效回收烟气中的热能。

余热锅炉采用膜式水冷壁蒸汽锅炉，余热锅炉为带汽包的自然循环锅炉，余热锅炉所需水为化学软化水，化学水处理车间出来的化学水送至锅炉房的软化水箱，水箱中的软化水通过清水离心泵送至除氧器进行除氧，经除氧器处理后的合格除氧软水通过锅炉给水泵送入余热锅炉汽包。

锅炉排灰：在烟气冷却室底部设有灰斗，采用埋刮板输送机排灰。

03 烟气净化系统

烟气净化工艺主要包括酸性气体（主要为HCl、SO2等）的脱除、粉尘的捕集与脱除、NOx的脱除、重金属的脱除等。高温熔池冶炼炉烟气净化工艺采用“SNCR+快速冷却系统+干法脱酸+活性炭喷吹+袋式除尘器+湿法脱硫+烟气加热系统+SCR”。

1.快速冷却系统

淬火水在压缩空气作用下形成雾化液滴，由淬火喷枪喷入淬火塔顶部，经物理化学作用形成的液滴与烟气直接接触并迅速气化，使烟气温度迅速下降、烟气在1秒钟内蒸发，使淬火塔由500-550℃冷却至200℃以下，避开了二噁英再合成的温度区间，达到了抑制二噁英再生的目的，部分烟气由淬火塔底部排出，与余热锅炉产生的烟气一起返回热处理车间配料室。

2.干法脱酸系统

烟气经快速降温后进入干法脱酸，熟石灰粉（或小苏打粉）储存在仓内，通过圆盘给料机、罗茨风机连续均匀喷入干法反应器内。Ca(OH)2与烟气中的SO2、SO3、HCl、HF发生化学反应，生成CaSO3、CaSO4、CaCl2、CaF2等，可除去部分酸性气体，减少后续湿法脱酸的负荷。在CO2存在下，部分Ca(OH)2将被消耗，生成CaCO3。

3.活性炭注入系统

由于焚烧烟气通常含有一定浓度的二恶英、重金属等有害物质，系统考虑喷入活性炭来吸收烟气中的二恶英和重金属。采用干活性炭粉，活性炭与烟气强烈混合，利用活性炭比表面积大，吸附能力强，净化烟气中的二恶英、重金属等污染物。

4、布袋除尘系统

袋式除尘器除尘效率极高，可达99.9%甚至更高，能有效捕集亚微米级颗粒，袋式除尘器的关键设备是滤袋，采用PTFE薄膜滤料，能有效控制各种焚烧污染物的排放，符合大气污染控制标准。清灰采用脉冲压缩空气，为防止滤袋结露，在下部灰斗上安装有电加热装置，灰斗设计有电加热装置，容量满足最大含尘量8h满负荷运行要求。

5.湿法脱硫系统

烟气经袋式除尘器后进入湿法脱硫吸收塔，烟气经尾气处理后，SO2、HF、HCl浓度达到《危险废物焚烧污染控制标准》（GB 18484-2001）的排放要求。

脱酸系统通过烟气出口的在线监测器检测SO2、HCl等酸性气体的排放浓度，根据酸性气体的排放浓度，DCS自动调节加入的消石灰量、注入脱酸塔的碱溶液量、碱溶液循环泵的pH值调节，达到控制烟气中酸性气体排放浓度的目的。

6.烟气加热系统

为保证低温SCR反应器入口烟气温度稳定维持在170～200℃，采用“GGH烟气换热+SGH蒸汽加热+辅助燃烧器”三级加热工艺，将烟气余热与出口烟气进行换热，回收余热，节约能源。SGH主要利用余热蒸汽作为热侧热源，与冷侧（湿法装置出口）烟气进行换热，将出口湿烟气进一步加热。由于下游有SCR催化脱硝装置，为满足催化剂所需的温度，SCR反应系统配备有辅助燃烧器，燃烧器燃料为天然气。

7.脱硝系统

考虑到冶炼炉烟气温度高达1300℃，且有大量热力型NOx生成，脱硝工艺采用SNCR+低温SCR工艺。

SNCR是一种NOx的非催化还原工艺，适用温度范围为850-1000℃，尿素通过喷嘴以压力雾化方式喷入余热锅炉炉膛，烟气中的NOx组分与CO(NH2)2发生还原反应，将NOx还原为N2。

低温SCR脱硝原理是在180-200℃的低温下，利用氨或尿素作为还原剂，通过催化剂的作用，选择性地将NOx还原为无害的N2和H2O。因此，SCR工艺是在烟气湿法脱硫后，将烟气温度升高到200℃后进行的。

8.烟气排放系统

排烟系统主要包括引风机和烟囱，引风机可实现抽除系统烟气的功能，维持炉膛负压运行状态，并进行变频调节控制，引风机出口设有消声器，风机采用离心风机，烟囱内衬耐热、耐酸、防腐材料。烟囱上设置取样孔、取样平台等辅助设施，安装烟气在线检测系统。顶部设置指示灯、避雷针，设置人孔。

04结论

含铜工业污泥危险废物通过高温熔池技术处理，采用“烘干+造粒+高温富氧熔池冶炼+余热回收”工艺，不仅实现了危险废物的无害化，还回收了工业污泥中的铜Cu，实现了资源化利用，具有很大的经济效益和环境效益。通过余热利用，回收烟气中的热能，产生饱和蒸汽，具有很好的节能环保效益，同时高温烟气余热利用后，烟气经净化系统处理后可达到超低排放，具有很好的环保效果。随着国家和企业对含铜污泥资源化项目的投入力度加大，技术的不断发展和工艺的逐渐成熟，未来，铜工业污泥危险废物综合资源化利用技术将具有很大的市场应用前景。