CN115156260A

CN115156260A - 一种工业废盐熔融提纯-成粒***及方法

Info

Publication number: CN115156260A
Application number: CN202210821026.7A
Authority: CN
Inventors: 谢华清; 郭锐; 赵熙; 张世一; 马浩然
Original assignee: Northeastern University China
Current assignee: Northeastern University China
Priority date: 2022-07-13
Filing date: 2022-07-13
Publication date: 2022-10-11

Abstract

一种工业废盐熔融提纯‑成粒***及方法，***包括进料仓、熔融炉、粒化装置、余热回收装置和集料仓；粒化装置内部设有转杯型粒化器或滚筒式粒化器；方法为采用工业废盐熔融提纯‑成粒***，按以下步骤进行：(1)进料仓内的工业废盐连续输送到熔融炉内；(2)启动熔融炉将工业废盐加热熔化；(3)从出料口排出，放入粒化装置，启动粒化器；(4)熔融盐破碎成细小液滴，受冷却作用凝结生成高温盐粒排出，进入余热回收装置，换热后生成低温盐粒；(5)从余热回收装置排出，进入集料仓。本发明将高温熔融提纯后的熔融盐进行粒化处理，便于后续对高温废盐冷却并进行余热回收，同时防止熔融态废盐在冷却过程中结块现象的发生。

Description

一种工业废盐熔融提纯-成粒***及方法

技术领域

本发明属于无机盐处理及资源化利用技术领域，特别涉及一种工业废盐熔融提纯-成粒***及方法。

背景技术

化工、纺织、染印、医药、农药等行业在生产过程中会产生大量含氯化钠、氯化钾、硫酸钠、硫酸钾、磷酸钠、磷酸钾的工业废盐，大多工业废盐中含有大量醇、酚、醚等的有机物，这些有机物难以处理且部分存在毒性，如烟嘧磺隆、草甘膦等。

工业废盐的无害化处理或资源化利用存在一定的困难，大多企业采用堆放暂存或填埋处理，易对土壤和地下水造成污染。熔融法是目前处理工业废盐进行资源化利用的一种有效方法，其原理是将废盐加热至熔融状态，其中的有机物杂质在高温下被完全分解气化，使得废盐的纯度提高。

下表为江苏三个农药企业的三种工业废盐组分，可以看到工业废盐中含有大量碳元素，说明其中含有较多有机物，此外不同企业产生的废盐组分有较大区别；

目前工业废盐的无害化处理或资源化利用存在一定的困难，大多企业采用堆放暂存或填埋处理，易对土壤和地下水造成污染。熔融法是目前处理工业废盐进行资源化利用的一种有效方法，其原理是将废盐加热至熔融状态，其中的有机物杂质在高温下被完全分解气化，使得废盐的纯度提高。但目前采用熔融法提纯工业废盐存在一定的缺陷，对于加热提纯后的高温熔融盐，通常采用水冷的方式进行降温急冷，造成了高温熔融盐显热的巨大浪费；冷却后的盐溶于水中，需要二次加热、结晶才能获得固体盐产品，导致能源的二次消耗，同时造成水资源的浪费。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工业废盐熔融提纯-成粒***及方法，对加热后的熔融态废盐进行破碎粒化及余热回收处理，粒化、冷却可直接得到颗粒状盐，避免传统水冷-结晶工艺带来的水资源浪费、高温显热浪费以及流程繁琐等问题。

本发明的工业废盐熔融提纯-成粒***包括进料仓1、熔融炉4、粒化装置6、余热回收装置7和集料仓8；进料仓1的底部出口与进料装置2的进口相配合，进料装置2的出口与熔融炉4的进料口3相配合；熔融炉4的出料口5与粒化装置6的进口相配合，粒化装置6的出口与余热回收装置7的进口相配合，余热回收装置7的出口与集料仓8的进口相配合；熔融炉4的上部设有排烟口9用于排出烟气；粒化装置6内部设有转杯型粒化器或滚筒式粒化器。

上述***中，粒化装置6内部设有管式换热器，或者侧壁上开设有冷却介质进口和冷却介质出口。

上述***中，余热回收装置7内设有管式换热器，或者在侧壁上设置用于流通冷却介质的进口和出口。

上述***中，粒化装置6内的管式换热器的出口通过管道与熔融炉4内部连通。

上述***中，熔融炉4选用回转窑、竖炉或电炉。

上述***中，进料装置2选用螺旋进料器。

上述***中，排烟口9与烟气处理装置连通。

本发明的工业废盐熔融提纯-成粒方法是采用上述***，按以下步骤进行：

(1)将进料仓1内的工业废盐通过进料装置2经进料口3连续输送到熔融炉4内；

(2)启动熔融炉4将工业废盐加热熔化，形成熔融盐，且工业废盐中的有机物被分解生成气体，从排烟口9排出；

(3)将熔融盐从出料口5排出，放入粒化装置6，并启动粒化装置6内的粒化器；此时粒化装置6内的管式换热器内流通有冷却介质；

(4)熔融盐在粒化装置6内破碎成细小液滴，受冷却作用凝结生成高温盐粒，然后从粒化装置6排出，进入余热回收装置7，在余热回收装置7内进行换热后，生成低温盐粒；

(5)低温盐粒从余热回收装置7排出，进入集料仓8。

上述的步骤(1)中，工业废盐的成分按质量百分比含C 3～22％，N 0.5～8％，O 5～44％，Na 22～36％，Si≤0.1％，P≤0.6％，S≤3.5％，Cl 0.2～55％，Ca≤0.2％，Al≤0.4％，F≤0.1％。

上述的步骤(2)中，从排烟口9排出的气体进入烟气处理装置，进行余热回收和无害化处理。

上述的步骤(2)中，将工业废盐加热至>800℃熔化，形成熔融盐。

上述的步骤(3)中，冷却介质为水或空气。

上述的步骤(4)中，细小液滴的直径<5mm。

上述的步骤(4)中，高温盐粒的温度为700～780℃。

上述的步骤(4)中，低温盐粒的温度≤100℃。

上述的步骤(4)中，当余热回收装置7内设有管式换热器时，余热回收装置7内的管式换热器流通有冷却介质。此时冷却介质为水或空气；当余热回收装置7在侧壁上设置用于流通冷却介质的进口和出口时，向余热回收装置7的进口通入冷却介质，冷却介质从出口排出，此时冷却介质为空气。

上述的步骤(4)中，当余热回收装置7的侧壁上设有用于流通冷却介质的进口和出口时，冷却介质为空气，空气与固体盐粒换热后，直接上升进入粒化装置，对细小液滴进行冷却，使之凝结生成高温盐粒。

上述的步骤(4)中，当余热回收装置7内流通的冷却介质为空气时，余热回收装置7内的管式换热器的出口与粒化装置6内的管式换热器的进口连通，或者余热回收装置7侧壁上的出口与粒化装置6内的管式换热器的进口连通；在余热回收装置7内经过换热的冷却介质进入粒化装置6内的管式换热器，继续进行换热；经过两次换热的冷却介质排出，或通过管道通入熔融炉4作为助燃空气。

本发明的原理是：废盐中的有机物杂质在高温下被完全分解生成气体，以此实现废盐提纯；粒化装置用于将熔融态的废盐粒化成固态盐粒并防止废盐结块；余热回收装置用于将高温盐粒冷却并回收其余热；熔融炉能够将工业废盐加热到熔点以上的温度，离开熔融炉的废盐为高温熔融态。粒化装置用于将熔融盐破碎成细小液滴并冷却成盐粒，便于后续对高温盐冷却并进行余热回收，同时防止熔融盐在冷却过程中结块现象的发生；余热回收装置主要用于将来自粒化器的高温盐粒冷却并回收其显热；烟气处理装置设置在熔融炉窑的排烟口之后，用于冷却、净化离开熔融炉窑的尾气(燃烧产生的烟气及有机物杂质分解产生的气体)并回收热量；本发明的方法可直接进行后续资源化利用，同时余热回收装置回收的热量可以用于燃料或空气预热以及供暖等其他用途；熔融炉产生的尾气主要为碳氧化物，但还含有氮氧化物以及气态有机物，设置烟气处理装置对尾气进行处理。

本发明的有益效果为：将高温熔融提纯后的熔融盐进行粒化处理，便于后续对高温废盐冷却并进行余热回收，同时防止熔融态废盐在冷却过程中结块现象的发生；回收了熔融盐冷却过程中热量以及炉窑尾气中的热量，避免了传统熔融法提纯工业废盐带来的能量损耗和水资源浪费等问题。

附图说明

图1为本发明的一种工业废盐熔融提纯-成粒方法流程示意图；

图2为本发明的一种工业废盐熔融提纯-成粒***结构示意图；

图中，1、进料仓，2、进料装置，3、进料口，4、熔融炉，5、出料口，6、粒化装置，7、余热回收装置，8、集料仓，9、排烟口；

图3为本发明实施例1的工业废盐熔融提纯-成粒***结构示意图；

图中，3-1、回转窑进料口，4-1、回转窑筒体、4-2、驱动装置，4-3、刮渣装置，4-4、天然气烧嘴，5-1、回转窑出料口，6-1、转杯型粒化器，6-2、排气口，7-1、冷却槽，7-2、气泵，7-3、滤网，7-4、出料阀，7-5、引风机；

图4为本发明实施例2的工业废盐熔融提纯-成粒***结构示意图；

图中，3-2、竖炉进料口，4-5、竖炉炉体，4-6、混合气喷嘴，4-7、二次风口，6-3、滚筒式粒化器，6-4、电机，6-5、控制阀，7-6、冷却水管，7-7、冷却水进口、7-8、出料阀。

具体实施方式

本发明实施例中，烟气处理装置是根据《农药废盐回转窑高温熔融处理技术实践与分析》(周海云等，工业水处理,2021,41(08):140-145.DOI:10.19965/j.cnki.iwt.2020-0790.)记载的装置设置。

本发明实施例中，烟气处理方法为：熔融炉4产生的气体从排烟口9排出，先经过二燃室充分燃烧，避免二噁英等有毒气体产生，之后通过余热锅炉回收尾气热量，再经过急冷装置后送入布袋除尘器中除尘，最后经洗涤塔和吸附塔去除尾气中的氮氧化物和硫氧化物，通过烟囱排放。

本发明的工业废盐熔融提纯-成粒***结构如图2所示，包括进料仓1、熔融炉4、粒化装置6、余热回收装置7和集料仓8；进料仓1的底部出口与进料装置2的进口相配合，进料装置2的出口与熔融炉4的进料口3相配合；熔融炉4的出料口5与粒化装置6的进口相配合，粒化装置6的出口与余热回收装置7的进口相配合，余热回收装置7的出口与集料仓8的进口相配合；熔融炉4的上部设有排烟口9用于排出烟气；粒化装置6内部设有转杯型粒化器或滚筒式粒化器。

本发明实施例中，工业废盐的成分按质量百分比含C 3～22％，N 0.5～8％，O 5～44％，Na 22～36％，Si≤0.1％，P≤0.6％，S≤3.5％，Cl 0.2～55％，Ca≤0.2％，Al≤0.4％，F≤0.1％。

实施例1

工业废盐熔融提纯-成粒***结构如图3所示，包括进料仓1、熔融炉4、粒化装置6、余热回收装置7和集料仓8；进料仓1的底部出口与进料装置2的进口相配合，进料装置2的出口与熔融炉4的进料口3相配合；熔融炉4的出料口5与粒化装置6的进口相配合，粒化装置6的出口与余热回收装置7的进口相配合，余热回收装置7的出口与集料仓8的进口相配合；熔融炉4的上部设有排烟口9用于排出烟气；

熔融炉4的回转窑筒体4-1尾部设有回转窑出料口5-1作为出料口

熔融炉4为回转窑，包括回转窑筒体4-1、驱动装置4-2、刮渣装置4-3和天然气烧嘴4-4；回转窑筒体4-1前端设有回转窑进料口3-1，与进料口3连通；

熔融炉4的回转窑筒体4-1尾部设有回转窑出料口5-1作为出料口，回转窑出料口5-1与粒化装置6连通；

进料装置2为螺旋进料器；

排烟口9与烟气处理装置连通；

粒化装置6内部设有转杯型粒化器6-1；

粒化装置6侧壁上开设有排气口6-2作为冷却介质出口；

余热回收装置7上部的冷却槽7-1与粒化装置6底部装配在一起；

余热回收装置7底部设有出料阀7-4，出料阀7-4的下部与集料仓8连通；

余热回收装置7侧壁上设置用于流通冷却介质的进口，该进口处通过滤网7-3隔断，该进口通过管路与气泵7-2的出口连通；

排气口6-2通过管道与熔融炉4的天然气烧嘴4-4连通，该管道上设有引风机7-5；

流程如图1所示，方法为：

将进料仓1内的工业废盐通过进料装置2经进料口3连续输送到熔融炉4内；

启动熔融炉4将工业废盐加热至820℃熔化，形成熔融盐，且工业废盐中的有机物被分解生成气体，从排烟口9排出；从排烟口9排出的气体进入烟气处理装置，进行余热回收和无害化处理；

将熔融盐从出料口5排出，放入粒化装置6，并启动粒化装置6内的粒化器；此时粒化装置6内的管式换热器内流通有冷却介质；

熔融盐在粒化装置6内破碎成直径<5mm的细小液滴，受冷却作用凝结生成高温盐粒，高温盐粒的温度为700℃；然后从粒化装置6排出，进入余热回收装置7，在余热回收装置7内进行换热后，生成温度65℃的低温盐粒；

低温盐粒从余热回收装置7排出，进入集料仓8；

进行换热是通过气泵7-2向余热回收装置7吹入空气作为冷却介质，与冷却槽7-1内的高温盐粒换热后，进入粒化装置6内，继续与细小液滴换热，然后从排气口6-2排出，通过引风机7-5通入天然气烧嘴4-4作为助燃空气。

实施例2

工业废盐熔融提纯-成粒***结构同实施例1，如图4所示，不同点在于：

(1)熔融炉4为竖炉，其进料口为竖炉进料口3-2，且竖炉炉体4-5侧壁设有混合气喷嘴4-6和二次风口4-7；

(2)粒化装置6内部设有滚筒式粒化器6-3，滚筒式粒化器6-3与电机6-4装配在一起；粒化装置6底部设有控制阀6-5；控制阀6-5下方与余热回收装置7连通；

(3)余热回收装置7内部设有冷却水管7-6作为管式换热器；冷却水管7-6的冷却水进口7-7与水源连通；冷却水管7-6的出水口与滚筒式粒化器6-3内部的冷却水管道连通；余热回收装置7底部设有出料阀7-8与集料仓8连通；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)将工业废盐加热至825℃熔化；

(2)高温盐粒的温度为710℃；

(3)生成温度70℃的低温盐粒；

(4)进行换热是通过冷却水进口7-7向冷却水管7-6通入冷却水作为冷却介质，与余热回收装置7内的高温盐粒换热后，进入粒化装置6的滚筒式粒化器6-3，继续与细小液滴换热，然后排出。

实施例3

工业废盐熔融提纯-成粒***结构同实施例1；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)将工业废盐加热至830℃熔化；

(2)高温盐粒的温度为720℃；

(3)生成温度70℃的低温盐粒。

实施例4

工业废盐熔融提纯-成粒***结构同实施例1；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)将工业废盐加热至835℃熔化；

(2)高温盐粒的温度为730℃；

(3)生成温度75℃的低温盐粒。

实施例5

工业废盐熔融提纯-成粒***结构同实施例1；

方法同实施例1，不同点在于：

(1)将工业废盐加热至840℃熔化；

(2)高温盐粒的温度为740℃；

(3)生成温度80℃的低温盐粒。

实施例6

工业废盐熔融提纯-成粒***结构同实施例2；

方法同实施例2，不同点在于：

(1)将工业废盐加热至845℃熔化；

(2)高温盐粒的温度为750℃；

(3)生成温度85℃的低温盐粒。

实施例7

工业废盐熔融提纯-成粒***结构同实施例2；

方法同实施例2，不同点在于：

(1)将工业废盐加热至850℃熔化；

(2)高温盐粒的温度为760℃；

(3)生成温度90℃的低温盐粒。

实施例8

工业废盐熔融提纯-成粒***结构同实施例2；

方法同实施例2，不同点在于：

(1)将工业废盐加热至855℃熔化；

(2)高温盐粒的温度为780℃；

(3)生成温度100℃的低温盐粒。

Claims

1.一种工业废盐熔融提纯-成粒***，其特征在于包括进料仓1、熔融炉4、粒化装置6、余热回收装置7和集料仓8；进料仓1的底部出口与进料装置2的进口相配合，进料装置2的出口与熔融炉4的进料口3相配合；熔融炉4的出料口5与粒化装置6的进口相配合，粒化装置6的出口与余热回收装置7的进口相配合，余热回收装置7的出口与集料仓8的进口相配合；熔融炉4的上部设有排烟口9用于排出烟气；粒化装置6内部设有转杯型粒化器或滚筒式粒化器。

2.根据权利要求1所述的工业废盐熔融提纯-成粒***，其特征在于所述的粒化装置6内部设有管式换热器，或者侧壁上开设有冷却介质进口和冷却介质出口。

3.根据权利要求1所述的工业废盐熔融提纯-成粒***，其特征在于所述的余热回收装置7内设有管式换热器，或者在侧壁上设置用于流通冷却介质的进口和出口。

4.根据权利要求1所述的工业废盐熔融提纯-成粒***，其特征在于所述的粒化装置6内的管式换热器的出口通过管道与熔融炉4内部连通。

5.一种工业废盐熔融提纯-成粒方法，其特征在于采用权利要求1所述的***，按以下步骤进行：

(5)低温盐粒从余热回收装置7排出，进入集料仓8。

6.根据权利要求5所述的工业废盐熔融提纯-成粒方法，其特征在于步骤(1)中，工业废盐的成分按质量百分比含C 3～22％，N 0.5～8％，O 5～44％，Na 22～36％，Si≤0.1％，P≤0.6％，S≤3.5％，Cl 0.2～55％，Ca≤0.2％，Al≤0.4％，F≤0.1％。

7.根据权利要求5所述的工业废盐熔融提纯-成粒方法，其特征在于步骤(2)中，将工业废盐加热至>800℃熔化，形成熔融盐。

8.根据权利要求5所述的工业废盐熔融提纯-成粒方法，其特征在于步骤(4)中，细小液滴的直径<5mm。

9.根据权利要求5所述的工业废盐熔融提纯-成粒方法，其特征在于步骤(4)中，高温盐粒的温度为700～780℃。

10.根据权利要求5所述的工业废盐熔融提纯-成粒方法，其特征在于步骤(4)中，低温盐粒的温度≤100℃。