CN117505407A - 一种利用激光去除废盐中有机物的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及煤化工固废资源化回收技术领域，公开了一种利用激光去除废盐中有机物的方法。所述方法包括以下步骤：（1）将废盐进行破碎，得到废盐颗粒；（2）将所述废盐颗粒依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗；其中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率小于第二次激光清洗时采用的激光扫描功率；第一次激光清洗时的激光照射图形设置为线性激光图形，第二次激光清洗时的激光照射图形设置为螺纹激光图形。本发明在处理废盐（杂盐）的过程中，通过精准调控激光照射功率、时间以及照射图形来控制去除有机物的程度，由此可以获得相对无有机物污染的废盐（杂盐），以此实现废盐（杂盐）资源化回收。
Description
技术领域
本发明涉及煤化工固废资源化回收技术领域，具体涉及一种利用激光去除废盐中有机物的方法。
背景技术
煤炭是我国的主要能源之一，我国近年煤炭开采量年增长率在12.2％左右由此也带动了煤化工行业的迅猛发展。煤化工过程消耗大量的酸和碱，因此在水处理过程会产生大量的浓盐水与废盐（杂盐），这与煤化工项目高耗水的“天性”密不可分。一方面，运行用水本身含有盐分，排放的气化废水、冷凝水等，自然含有一定剂量的杂盐；另一方面，因添加催化剂、药剂等试剂，导致部分环节产生的高盐废水内含大量杂盐。因成分复杂，杂盐很难实现回收利用，即便做到极致，也只能回用70%-80%，剩余部分仍属杂盐，目前还没有效处理办法。这部分杂盐只能以危废形式处置，处置费用高。而复杂的成分其中主要为多种有机物所组成，现今去除有机物的方式为高温焚烧，或者高级氧化等方式，尚无经济快速的去除废盐（杂盐）中有机物的方式，因此急需开发一种可以快速、有效以及低成本去除废盐（杂盐）中有机物的技术。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术尚无经济快速的去除废盐（杂盐）中有机物的问题，提供一种利用激光去除废盐中有机物的方法，该方法有效的去除了废盐（杂盐）中有机物，减少了有机物对后续分盐所带来的影响。
为了实现上述目的，本发明提供一种利用激光去除废盐中有机物的方法，所述方法包括以下步骤：
（1）将废盐进行破碎，得到废盐颗粒；
（2）将所述废盐颗粒依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗；
其中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率小于第二次激光清洗时采用的激光扫描功率；
第一次激光清洗时的激光照射图形设置为线性激光图形，第二次激光清洗时的激光照射图形设置为螺纹激光图形。
优选地，在步骤（1）中，所述废盐颗粒的粒度≤2mm。
优选地，在步骤（2）中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为450-550W。
优选地，在步骤（2）中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为480-520W。
优选地，在步骤（2）中，第一次激光清洗时激光扫描时间设置为4-12s。
优选地，在步骤（2）中，第一次激光清洗时激光扫描时间设置为5-10s。
优选地，在步骤（2）中，第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为750-850W。
优选地，在步骤（2）中，第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为780-820W。
优选地，在步骤（2）中，第二次激光清洗时激光扫描时间设置为4-12s。
优选地，在步骤（2）中，第二次激光清洗时激光扫描时间设置为5-10s。
本发明在处理废盐（杂盐）的过程中，通过精准调控激光照射功率、时间以及照射图形来控制去除有机物的程度，由此可以获得相对无有机物污染的废盐（杂盐），以此实现废盐（杂盐）资源化回收。该方法与现有焚烧技术的优点在于，能耗极低，无大量副产物产生，可有效去除有机物，最终实现了开发一种可以快速、有效以及低成本去除废盐（杂盐）中有机物的目的。
附图说明
图1是本发明利用激光去除废盐中有机物的工艺流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的或者是针对竖直、垂直或重力方向上而言的各部件相互位置关系描述用词。“第一”、“第二”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明提供一种利用激光去除废盐中有机物的方法，该方法的工艺流程如图1所示，所述方法包括以下步骤：
（1）将废盐进行破碎，得到废盐颗粒；
（2）将所述废盐颗粒依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗；
其中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率小于第二次激光清洗时采用的激光扫描功率；
第一次激光清洗时的激光照射图形设置为线性激光图形，第二次激光清洗时的激光照射图形设置为螺纹激光图形。
本发明中所述的废盐属于煤化工废水零排放系统后端产生的废盐，其中含有氯化钠、硫酸钠以及多种有机物。
在本发明所述的方法中，步骤（1）中的破碎可以采用机械破碎的方式，机械破碎所使用的设备可以为本领域常见的破碎设备，在具体的实施方式中，可以使用齿盘式破碎机进行机械破碎。
在本发明步骤（1）中，将废盐破碎至合适的粒度大小有助于提高后续激光清洗去除有机物的效果，因此控制废盐颗粒的粒度≤2mm较为适宜，进一步优选为0.85-1.2mm。
在本发明步骤（1）中，在对废盐进行破碎后，可采用过筛的操作筛选出粒度合适的废盐颗粒，在具体的实施方式中，过筛的方式为震动过筛，尺寸过大的废盐则重新进行破碎直至粒度满足要求。
在本发明具体的实施方式中，将步骤（1）得到的废盐颗粒放置于激光分离平台上，然后利用激光清洗设备依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗。
在本发明中，对于所述激光清洗设备没有特殊要求，可以为本领域的常规激光清洗设备，在具体的实施方式中，可采用额定功率为1500W的连续激光清洗机进行激光清洗。
由于激光清洗是利用激光光束具有大的能量密度、方向可控和汇聚能力强等特性，使污染物与基体之间的结合力受到破坏或者使污染物直接气化等方式进行脱污，降低污染物与基体的结合强度，进而达到清洗工件表面的作用。当工件表面污染物吸收激光的能量后，其快速气化或瞬间受热膨胀后克服污染物与基体表面之间的作用力，由于受热能量升高，污染物粒子进行振动后而从基体表面脱落；因此本发明采用精准控制激光清洗的方式，有效的去除了废盐（杂盐）中有机物，减少了有机物对后续分盐所带来的影响。
在本发明步骤（2）中，在进行第一次激光清洗时，采用较低的激光扫描功率，且将激光照射图形设置为线性激光图形，在此条件下可以初步去除废盐颗粒表面的有机物；在进行第二次激光清洗时，采用较高的激光扫描功率，且将激光照射图形设置为螺纹激光图形，可以充分对废盐颗粒内部的有机物进行去除；因此本发明中依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗，并合理的设置激光扫描功率以及激光照射图形，可以有效的去除废盐中的有机物。
本发明中步骤（2）中，第一次激光清洗时如若激光扫描功率过大，在较大的激光扫描功率以及激光照射图形设置为线性激光图形的情况下对废盐颗粒进行激光清洗时，聚集的激光能量会过大，易导致废盐颗粒出现熔融结块、弹射甚至爆炸现象，而较低的激光扫描功率则会导致有机物无法充分去除，因此第一次激光清洗时采用的激光扫描功率设置为450-550W较为适宜，进一步优选为480-520W。
在本发明步骤（2）具体的实施方式中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率可以为480W、490W、500W、510W或520W。
在本发明步骤（2）中，第一次激光清洗时激光扫描时间如果过长会导致能量过大，易出现废盐颗粒熔融结块现象，而过短则无法充分去除有机物，因此第一次激光清洗时激光扫描时间设置为4-12s较为适宜，进一步优选为5-10s。
在本发明步骤（2）具体的实施方式中，，第一次激光清洗时激光扫描时间可以设置为5s、6s、7s、8s、9s或10s。
同样在步骤（2）中，第二次激光清洗时采用的激光扫描功率过大，第二次激光清洗时激光扫描时间过长时会导致能量过大，易出现废盐颗粒熔融结块现象，而第二次激光清洗时采用的激光扫描功率过小，第二次激光清洗时激光扫描时间过短时无法充分去除有机物，因此需要对第二次激光清洗时采用的激光扫描功率以及激光扫描时间进行合理控制。
在步骤（2）优选的情况下，第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为750-850W，进一步优选为780-820W。
在本发明步骤（2）具体的实施方式中，第二次激光清洗时采用的激光扫描功率可以为780W、790W、800W、810W或820W。
在步骤（2）优选的情况下，第二次激光清洗时激光扫描时间设置为4-12s，进一步优选为5-10s。
在本发明步骤（2）具体的实施方式中，第二次激光清洗时激光扫描时间可以设置为5s、6s、7s、8s、9s或10s。
在本发明步骤（2）中，第一次激光清洗时激光扫描时间和第二次激光清洗时激光扫描时间可以相同也可以不同。
本发明步骤（2）中，为保证安全，在进行第一次激光清洗和第二次激光清洗时需在密闭环境中进行，而且激光清洗去除的有机物会以气态形式存在，为防止危害，同时还设置有抽气式尾气处理装置，用于吸收收集有机气体。
本发明中对于所述抽气式尾气处理装置没有特殊要求，可以为本领域的常规选择，例如可以为抽气泵。
本发明中将废盐颗粒进行第一次激光清洗和第二次激光清洗之后，可去除废盐中的有机物，并得到去除有机物后的废盐，其中主要成分为氯化钠以及硫酸钠，此时可根据后续使用需要，对去除有机物后的废盐进行分盐处理，用于将其中的氯化钠以及硫酸钠分离，以分别进行后续利用。
本发明中所述分盐处理没有特殊要求，可以为本领域常规分盐处理技术，在具体的实施方式中，可采用冷冻结晶与MVR蒸发结晶技术进行分盐处理。
本发明应用于通过精准调控激光清洗设备以及激光功率、激光扫描时间以及照射图形实现废盐（杂盐）有机物的去除。
相对于现有技术，本发明的有益效果为：
1、本发明的技术方案采用激光清洗去除废盐（杂盐）中不同种类的有机物，并回收得到相对纯净的废盐（杂盐）。该方法的优点在于，能耗极低，无大量副产物产生，有机物去除效果好，不会影响后续分盐。
2、采用本发明所属的技术方案同时，在回收过程中对于废盐（杂盐）的损耗非常低，且可在较短的时间内快速去除有机物。
3、本发明所属的技术方案中属于绿色无害化回收，在整体回收过程中未使用任何有机溶剂，不存在有机溶剂污染，并且无任何有毒有害的副产物生成，并且本发明中采用精准调控激光清洗分离的方式将废盐（杂盐）中的有机物完全去除，方法便捷，参数可精准调控，并且不会对废盐（杂盐）后续分盐步骤造成影响。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述，但本发明的保护范围不仅限于此。
以下实施例中所采用的连续激光清洗机的额定功率为1500W，所用废盐来自于国家能源集团宁夏煤业有限公司煤化工废水零排放后所产生的杂盐，其主要成分为硫酸钠与氯化钠，并含有多种有机物。
实施例1
（1）采用齿盘式破碎机将废盐进行破碎，然后震动过筛，筛选得到粒度为2mm的废盐颗粒；
（2）将废盐颗粒放置于密闭环境下的激光分离平台上，利用连续激光清洗机依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗；同时采用抽气泵回收收集激光清洗时产生的有机物气体；
其中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为480W，激光照射图形设置为线性激光图形，激光扫描时间设置为5s；
第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为780W，激光照射图形设置为螺纹激光图形，激光扫描时间设置为5s；
（3）将步骤（2）得到的去除有机物后的废盐进行分盐处理，分盐处理采用冷冻结晶与MVR蒸发结晶技术，分别得到氯化钠和硫酸钠，进行后续资源化利用。
本实施例对步骤（2）得到的去除有机物后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，废盐中的有机物可以有效去除，但由于废盐粒度较大，以及激光扫描时间较短和激光扫描功率较低，会有少量有机物残留，有机物去除率为91.5%。
实施例2
（1）采用齿盘式破碎机将废盐进行破碎，然后震动过筛，筛选得到粒度为1.2mm的废盐颗粒；
（2）将废盐颗粒放置于密闭环境下的激光分离平台上，利用连续激光清洗机依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗；同时采用抽气泵回收收集激光清洗时产生的有机物气体；
其中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为480W，激光照射图形设置为线性激光图形，激光扫描时间设置为8s；
第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为780W，激光照射图形设置为螺纹激光图形，激光扫描时间设置为8s；
（3）将步骤（2）得到的去除有机物后的废盐进行分盐处理，分盐处理采用冷冻结晶与MVR蒸发结晶技术，分别得到氯化钠和硫酸钠，进行后续资源化利用。
本实施例对步骤（2）得到的去除有机物后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，废盐中的有机物可以有效去除，但由于激光扫描功率稍低，有机物残留不能完全除去，有机物去除率为95.4%。
实施例3
（1）采用齿盘式破碎机将废盐进行破碎，然后震动过筛，筛选得到粒度为0.85mm的废盐颗粒；
（2）将废盐颗粒放置于密闭环境下的激光分离平台上，利用连续激光清洗机依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗；同时采用抽气泵回收收集激光清洗时产生的有机物气体；
其中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为520W，激光照射图形设置为线性激光图形，激光扫描时间设置为10s；
第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为820W，激光照射图形设置为螺纹激光图形，激光扫描时间设置为10s；
（3）将步骤（2）得到的去除有机物后的废盐进行分盐处理，分盐处理采用冷冻结晶与MVR蒸发结晶技术，分别得到氯化钠和硫酸钠，进行后续资源化利用。
本实施例对步骤（2）得到的去除有机物后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，废盐中的有机物可以有效去除，但激光扫描时间较长和激光扫描功率较高，废盐（杂盐）温度较高，少量废盐发生融化结块等现象，而结块的废盐内部温度较低，仍有少量有机物残留，所以有机物去除率为95.4%。
实施例4
（1）采用齿盘式破碎机将废盐进行破碎，然后震动过筛，筛选得到粒度为0.85mm的废盐颗粒；
（2）将废盐颗粒放置于密闭环境下的激光分离平台上，利用连续激光清洗机依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗；同时采用抽气泵回收收集激光清洗时产生的有机物气体；
其中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为500W，激光照射图形设置为线性激光图形，激光扫描时间设置为6s；
第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为800W，激光照射图形设置为螺纹激光图形，激光扫描时间设置为8s；
（3）将步骤（2）得到的去除有机物后的废盐进行分盐处理，分盐处理采用冷冻结晶与MVR蒸发结晶技术，分别得到氯化钠和硫酸钠，进行后续资源化利用。
本实施例对步骤（2）得到的去除有机物后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，废盐中的有机物可以有效完全去除，有机物去除率为99.5%。
对比例1
按照实施例4的方法实施，与之不同的是，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为800W。
此对比例中因第一次激光清洗时激光扫描功率过高并且为线性激光，瞬时激光产生的高能粒子束过强，使废盐颗粒发生熔融甚至爆炸等现象，第二次激光清洗无法达到较好去除有机物的效果，对步骤（2）得到的去除有机物后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，有机物去除率仅为75.0%。
对比例2
按照实施例4的方法实施，与之不同的是，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为800W，激光照射图形设置为螺纹激光图形，激光扫描时间设置为8s；
第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为500W，激光照射图形设置为线性激光图形，激光扫描时间设置为6s。
此对比例中因第一次激光清洗时激光扫描功率过大，使废盐颗粒表面发生融化，进而发生结块现象，导致第二次激光清洗无法达到较好去除有机物的效果，对步骤（2）得到的去除有机物后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，有机物去除率仅为75.3%。
对比例3
按照实施例4的方法实施，与之不同的是，不进行第二次激光清洗，即直接对废盐颗粒进行激光清洗，激光清洗时采用的激光扫描功率为500W，激光照射图形设置为线性激光图形，激光扫描时间设置为6s。
此对比例中仅进行一次激光清洗，因废盐中有机物会夹杂在内部结构中，仅进行一次清洗无法完全去除有机物，对经过激光清洗后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，有机物去除率仅为65.5%。
对比例4
按照实施例4的方法实施，与之不同的是，不进行第一次激光清洗，即直接对废盐颗粒进行激光清洗，激光清洗时采用的激光扫描功率为800W，激光照射图形设置为螺纹激光图形，激光扫描时间设置为8s。
因第一次清洗采用的是线性激光，瞬时产生的能量较强，可快速的将外表面附着的大部分有机物去除，但此对比例中仅用一次螺纹型激光照射面，在相同功率与时间下，产生能量较低，仅能将表面有机物去除，无法起到深度去除有机物的效果，对经过激光清洗后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，有机物去除率仅为70.4%。
对比例5
按照实施例4的方法实施，与之不同的是，第一次激光清洗时的激光照射图形设置为螺纹激光图形，第二次激光清洗时的激光照射图形设置为线性激光图形。
此对比例中因第一次激光清洗时采用螺纹激光图形照射，功率较低无法使外部有机物完全去除，并且第二次激光清洗时采用线性激光图形照射，因线性激光照射面较小，无法均匀受热去除内部有机物时会使外部盐发生融化或爆炸飞溅等情况，不能起到深度去除有机物的效果，对步骤（2）得到的去除有机物后的废盐中的有机物含量进行检测，经检测计算，有机物去除率仅为73.7%。
根据上述结果有，本发明通过精准调控激光清洗设备以及激光功率、停留时间以及照射图形可以实现废盐中有机物的有效去除。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种利用激光去除废盐中有机物的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
（1）将废盐进行破碎，得到废盐颗粒；
（2）将所述废盐颗粒依次进行第一次激光清洗和第二次激光清洗；
其中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率小于第二次激光清洗时采用的激光扫描功率；
第一次激光清洗时的激光照射图形设置为线性激光图形，第二次激光清洗时的激光照射图形设置为螺纹激光图形。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述废盐颗粒的粒度≤2mm。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为450-550W。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，第一次激光清洗时采用的激光扫描功率为480-520W。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，第一次激光清洗时激光扫描时间设置为4-12s。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，第一次激光清洗时激光扫描时间设置为5-10s。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为750-850W。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，第二次激光清洗时采用的激光扫描功率为780-820W。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，第二次激光清洗时激光扫描时间设置为4-12s。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在步骤（2）中，第二次激光清洗时激光扫描时间设置为5-10s。
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Citations (11)
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