Q & A

記者：工業(yè)廢鹽的無(wú)害化處理難在哪兒？

李大鵬：工業(yè)廢鹽中除含有高濃度可溶性鹽之外，通常還含有機氯化物、硝基苯及其衍生物、多環(huán)芳烴等有毒難降解有機物及重金屬，存在較大的環(huán)境與安全風(fēng)險，被環(huán)保部門(mén)以危險工業(yè)固體廢棄物進(jìn)行嚴格管理。

目前，國內外普遍采用安全填埋、結晶分鹽、高溫焚燒、等離子體熔融、水泥回轉窯協(xié)同處置等途徑進(jìn)行處置、處理，但這些方法都不同程度地存在工藝流程復雜、能耗高、設備投資強度大、裝置運行成本高甚至無(wú)法長(cháng)周期安全穩定運行、廢鹽無(wú)害化不徹底等問(wèn)題，無(wú)法大范圍推廣應用。

我們一個(gè)個(gè)來(lái)看：

結晶分鹽技術(shù)雖然可將混鹽分離為工業(yè)硫酸鈉和氯化鈉，但所產(chǎn)生的硫酸鈉和氯化鈉的消納存在極大挑戰：

首先，目前我國包含工業(yè)硫酸鈉和氯化鈉在內的工業(yè)鹽市場(chǎng)已經(jīng)嚴重產(chǎn)能過(guò)剩，工業(yè)硫酸鈉總產(chǎn)能利用率僅50%，導致工業(yè)廢鹽處理后的鹽產(chǎn)品很難進(jìn)入工業(yè)鹽市場(chǎng)。

其次，由于不同企業(yè)所產(chǎn)的工業(yè)廢鹽成分千差萬(wàn)別，通過(guò)分鹽技術(shù)所產(chǎn)的工業(yè)鹽中含有的少量雜質(zhì)可能會(huì )對現有用鹽企業(yè)生產(chǎn)裝置產(chǎn)生嚴重影響，雜質(zhì)金屬離子會(huì )對氯堿企業(yè)的離子膜造成嚴重的不可逆損害。

還有，工業(yè)廢鹽分鹽后所產(chǎn)生的工業(yè)鹽也存在被不法分子利用而流入食品市場(chǎng)的潛在風(fēng)險，弄得不少企業(yè)只能將分鹽產(chǎn)品以噸袋包裝后長(cháng)年隔離堆放。

水泥回轉窯協(xié)同處置技術(shù)雖然可將分鹽與水泥生料混合后投到窯爐進(jìn)行反應，將部分金屬離子固化在水泥產(chǎn)品中，但超過(guò)一定比例也會(huì )形成嚴重的低溫熔鹽腐蝕，對回轉窯的正常、安全運行造成極大隱患。

等離子體熔融技術(shù)是利用等離子體瞬間產(chǎn)生的上萬(wàn)度高溫，將工業(yè)廢鹽轉化為滲出風(fēng)險較低的無(wú)毒性玻璃體建筑材料，雖然也能實(shí)現工業(yè)廢鹽的無(wú)害化處理和資源化利用，但由于處理溫度高極易使大部分的低沸點(diǎn)鹽氣化進(jìn)入氣相而產(chǎn)生二次飛灰污染，而且能耗高、工作環(huán)境苛刻、設備配件易損壞、裝置規模小、運行成本高、技術(shù)經(jīng)濟性差。

剛性填埋處理技術(shù)，其本身并未對工業(yè)廢鹽進(jìn)行轉化處理，只是對其暫時(shí)隔離和封存。且剛性填埋場(chǎng)對選址有著(zhù)極其嚴格的要求，需要進(jìn)行嚴格的底部防滲施工處理，并建設終生監控運行系統、配套周?chē)叵滤O測設施，處理成本超過(guò)6000元/噸。而且一旦遇到地震、洪水、山體滑坡等地質(zhì)災害或其他不可抗力，還將引發(fā)災難性后果，同樣不是理想的工業(yè)廢鹽處理途徑。

所以，一個(gè)小小的廢鹽處理，難倒了多少化工行業(yè)的有識之士。

記者：與現有廢鹽處理技術(shù)相比，新型技術(shù)有哪些優(yōu)勢？

李大鵬：我們的技術(shù)準確說(shuō)叫危險工業(yè)廢鹽無(wú)害化處理集成技術(shù)，英文Hazardous Industrial Salt Waste Innocuous Disposal Integration，簡(jiǎn)稱(chēng)為HDI，是由杭州碳氫科技研究有限公司主導并聯(lián)合國內著(zhù)名大學(xué)、科研院所及國內外相關(guān)領(lǐng)域權威專(zhuān)家開(kāi)發(fā)、擁有完全自主知識產(chǎn)權、國內首創(chuàng )的一種新型工業(yè)廢鹽處理技術(shù)。

其核心是采用高倍率顆粒循環(huán)及快速熱量分散技術(shù)，在高溫及高活性轉化助劑的協(xié)同作用下，使廢鹽中的可溶性鹽與反應體系中的活性硅、鋁物質(zhì)在毫秒級時(shí)間尺度內快速高效反應，生成具有穩定晶格網(wǎng)絡(luò )結構、對環(huán)境無(wú)害并可用作油氣開(kāi)采壓裂支撐劑和建筑材料的惰性玻璃相和礦物晶體物質(zhì)，從而實(shí)現工業(yè)廢鹽的低成本無(wú)害化處理和資源化利用。

與現有工業(yè)廢鹽處理技術(shù)相比，HDI具有五大特點(diǎn)：

一是工藝理念先進(jìn)。HDI的雜鹽轉化爐等核心設備結構設計獨特，顯熱回收系統突破了現有輻射式廢鍋、半輻射式廢鍋結構復雜、易掛渣、堵塞、結疤而無(wú)法長(cháng)周期運行且熱效率較低的技術(shù)瓶頸，關(guān)鍵設備提升管結構緊湊簡(jiǎn)單，無(wú)內部件、移動(dòng)件和膨脹節，可實(shí)現安全、長(cháng)周期運行。

二是技術(shù)集成度高。研究團隊在充分吸收采納現有處理技術(shù)的優(yōu)勢、摒棄其不足和缺陷基礎上，耦合了煉油工業(yè)的提升管、快速裂解（分解）、循環(huán)流化床高倍率循環(huán)以及熱量快速分散技術(shù)，將惰性顆粒循環(huán)倍率提升至約90倍，將提升管的溫度控制在600～700攝氏度，將轉化爐的密相床溫度控制在適宜的固溶體液相點(diǎn)溫度區間，實(shí)際運行中，可根據工業(yè)廢鹽的組成差異確定其操作溫度。HDI轉化爐有3個(gè)溫控區，通過(guò)人工智能控制系統對作為熱載體和具有反應活性的循環(huán)物料量進(jìn)行調控，從而達到對溫控區的精準控制。

三是原料適應性廣。HDI所用的添加劑是根據裝置系統的操作參數、待處理的工業(yè)廢鹽組成以及無(wú)定型玻璃體固溶體產(chǎn)物的相平衡數據，按照特定比例復配的富含硅、鋁、氧、鐵、錳、鈣等元素的助劑，可根據被處理廢鹽組成以及處理后的主要用途靈活調節摻配，突破了常規高溫焚燒無(wú)害化處理時(shí)對工業(yè)廢鹽金屬元素和非金屬元素的剛性限制。

四是可保證裝置能夠實(shí)現長(cháng)周期穩定運行。該技術(shù)廢鹽轉化爐核心設備的獨特結構設計及操作條件，規避了液態(tài)熔渣堵塞的風(fēng)險和對管道的腐蝕，可確保整個(gè)裝置連續、安全穩定運行。

五是技術(shù)經(jīng)濟性好、項目競爭力強。HDI核心轉化爐的投資強度僅分別為水泥窯協(xié)同處置、高溫熔融裝置投資強度的1/2、1/5～1/3，加之基于高倍率顆粒循環(huán)理念的高效熱量分散技術(shù)，以及高效轉化助劑，可同步實(shí)現工業(yè)廢鹽轉化過(guò)程中的顯熱高效利用、危險廢棄物高效轉化，從而大幅降低了裝置能耗和運營(yíng)成本，具有顯著(zhù)的經(jīng)濟性和節能環(huán)保性。以5.6萬(wàn)噸/年標準規模的HDI裝置為例，工程投資概算1.1億～1.3億元，項目的稅后內部財務(wù)收益率（IRR）可達35%～40%。

記者：業(yè)內最關(guān)心的節能環(huán)保性何如？

李大鵬：由于采用了高倍率惰性顆粒循環(huán)和高效熱量分散技術(shù)，以及獨具特色的協(xié)同效應添加劑，HDI可將固體廢物中的可溶性鹽、重金屬等危險物質(zhì)固化轉化為玻璃相含量超過(guò)90%、對環(huán)境無(wú)害的惰性玻璃狀礦化物——硅鋁長(cháng)石、方鈉石、藍方石等。同時(shí)，將有毒有機物分解為二氧化碳和水。所得玻璃體的水溶性鹽總含量小于1%，遠低于國標10%的要求；水溶液電導率為0.127毫西門(mén)子/厘米，僅為飲用水的1/10，基本無(wú)可溶性鹽溶出。處理過(guò)程散發(fā)的余熱，回收后副產(chǎn)高品質(zhì)蒸汽，用來(lái)發(fā)電或直供工業(yè)園區相關(guān)企業(yè)用汽、采暖；裝置煙氣經(jīng)脫硫、脫硝、除塵處理后實(shí)現超低排放。

工程化試驗表明，HDI可將工業(yè)廢鹽全部轉化，是迄今為止國內唯一能夠將含有大量氯化鈉、硫酸鈉等可溶性鹽轉化為玻璃相產(chǎn)物的技術(shù)。

這是寧東能源化工基地堆積的工業(yè)廢鹽。目前該基地已經(jīng)有60萬(wàn)噸工業(yè)廢鹽需要處理。HDI技術(shù)第二個(gè)示范項目將建在寧東基地（受訪(fǎng)者提供圖）

記者：您如何看待HDI的應用前景？

李大鵬：我國煤化工、石油化工、農藥、制藥、精細化工、印染等行業(yè)工業(yè)廢鹽產(chǎn)生量約1500萬(wàn)噸/年，垃圾焚燒產(chǎn)生的飛灰總量近1000萬(wàn)噸/年，煤礦疏干水結晶鹽產(chǎn)生量約1500萬(wàn)噸/年。

這些工業(yè)廢鹽中的可溶性鹽含量大多超過(guò)90%，并含有重金屬和氯苯類(lèi)、硝基苯類(lèi)、酚類(lèi)難降解的有毒有機污染物，均被環(huán)保部門(mén)按危險固體廢棄物進(jìn)行嚴格管控。

根據2020年6月1日起實(shí)施的《危險廢物填埋污染控制標準(GB18598-2019)》，這些工業(yè)廢鹽必須進(jìn)行剛性填埋。即便不計算存量部分，每年僅新增的工業(yè)廢鹽處理費用就將近1000億元，其中煤化工行業(yè)新增的工業(yè)廢鹽處理市值就將超過(guò)75億元/年。

一旦HDI技術(shù)得以推廣，這個(gè)市場(chǎng)將會(huì )變得相當可觀(guān)。事實(shí)上，可研評審結果公開(kāi)后，短短20多天，已經(jīng)有十幾家大型能源化工企業(yè)主動(dòng)與我們對接，洽談HDI應用與合作。目前，寧夏環(huán)保集團已經(jīng)獲得了我們的技術(shù)許可，將建設數套HDI工業(yè)化裝置，處理寧東能源化工基地不斷增加的工業(yè)廢鹽。

在這里，我要特別說(shuō)一下對煤化工廢鹽處理的影響，廢鹽處理一直是煤化工一道過(guò)不去的坎。

跟蹤統計發(fā)現，煤化工企業(yè)每轉化1噸煤，就會(huì )產(chǎn)生約10～13千克工業(yè)廢鹽。這些廢鹽有些來(lái)自原料煤，有些來(lái)自催化劑，有些來(lái)自原水/循環(huán)水和助劑，有些來(lái)自酸/堿/鹽等藥劑，但最終都會(huì )以廢水或濃水形式排出。

由于這些廢水或濃水中不僅鹽含量高，且含有其他有機物和重金屬，化學(xué)需氧量高、毒害性大、腐蝕性強、處理難度大，已經(jīng)成為制約煤化工零排放和可持續發(fā)展的最大障礙之一。

尤其地處水資源短缺、生態(tài)脆弱、環(huán)境容量小、缺乏江河湖泊等自然納污場(chǎng)地的西部大型現代煤化工項目，廢鹽能否無(wú)害化處理并資源化利用已經(jīng)成為決定項目能否上馬或者建成項目能否正常生產(chǎn)并盈利的關(guān)鍵因素之一。

如果HDI技術(shù)能從根本上解決煤化工的這個(gè)心病，我相信煤化工產(chǎn)業(yè)一定能實(shí)現高質(zhì)量可持續發(fā)展。