CN118270812A - 一种废盐提纯并资源化处理方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明属于废盐及污盐等固废处理技术领域，公开了一种废盐提纯并资源化处理方法和系统。所述系统包括预处理装置、热解转化装置、溶解除杂装置、低温蒸发装置、废盐回溶装置、结晶干燥装置、母液蒸发浓缩装置、建材烧制装置和固废装置。本发明通过在酸性条件下热解转化除杂，去除了有机杂质并将杂盐转化为成分单一的盐(硫酸钠、氯化钠或硝酸钠)。

Description

一种废盐提纯并资源化处理方法和系统
技术领域
本发明属于废盐及污盐等固废处理技术领域，更具体地，涉及一种废盐提纯并资源化处理方法和系统。
背景技术
废盐指的是来自工业废水处理领域中的高盐废水(主要包括石油/天然气、煤炭开采与加工生产废水，膜/电渗析等水处理过程所产生的浓缩废水，以及煤化工、医药、农药及精细化工等行业的生产废水)通过浓缩蒸发结晶工艺处理后产生的杂盐，杂盐成分主要以硫酸钠和氯化钠为主，其它杂质为有机物、氮类化合物、钙盐、镁盐、铝盐、铁盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氟化物及二氧化硅等物质。还有些杂盐含有生产环节产生的副产物，如农药制造产生的污盐含有农药中间体等污染成分。目前废盐资源化技术划分为电渗析法、化学化工法和热法三类。
电渗析法分为双极膜法和离子膜法。双极膜制酸碱的优势在于高值产品、嵌入应用的场景广泛、可处理混盐、可协同固碳等；制约因素在于膜材料费用高，产物酸碱浓度低、预处理检测设备精度要求高、工程化经验少。离子膜制烧碱的优势在于工艺较成熟、产品纯度高、占地小、可得副产品绿氢等；制约因素在于进盐纯度要求高、预处理要求高、只能处理氯化钠单盐等。
化学化工法制高值盐的优势在于原料适应性强、产品多样、产品价格相对更高、可不分盐处理混盐等。制约在于能耗较高、流程长、流程定制、原料利用率有待提高、主产物和副产物的纯度有待提高。
热法的优势在于能同时处理单盐、混盐、杂盐，适用于最终处置、以废制废等场景。制约在于资源化产品市场价值欠佳、有二次污染风险、高温高压、高能耗、操作复杂。
以上三种工艺都有极大的局限性，要么对原料盐的品质有较高的要求，要么处理成本极高，经济性很差，目前市场上急需一种能够处理复杂杂盐的经济有效的处理方法和装置来解决日益增加杂盐处置需求。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提出一种废盐提纯并资源化处理方法和系统。本发明通过在酸性条件下热解转化除杂，去除了有机杂质并将杂盐转化为成分单一的盐(硫酸钠、氯化钠或硝酸钠)。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种废盐提纯并资源化处理系统，所述系统包括预处理装置、热解转化装置、溶解除杂装置、低温蒸发装置、废盐回溶装置、结晶干燥装置、母液蒸发浓缩装置、建材烧制装置和固废装置；
所述预处理装置、热解转化装置、溶解除杂装置、低温蒸发装置、废盐回溶装置和结晶干燥装置依次连接；
所述热解转化装置设置有加热单元、反应器单元和加酸单元，所述加热单元用于为所述反应器单元提供热量；所述加酸单元用于向所述反应器单元投加酸类药剂，所述反应器单元内设置有搅拌设备；
所述溶解除杂装置设置有杂质出口；
所述低温蒸发装置和结晶干燥装置均设置有母液出口；
所述母液蒸发浓缩装置设置有液体进口和固体出口；
所述母液出口与所述母液蒸发浓缩装置的液体进口连接，所述母液蒸发浓缩装置的固体出口、所述杂质出口和所述固废装置的出口均与所述建材烧制装置的进口连接。
根据本发明，优选地，所述热解转化装置还设置有尾气吸收单元，所述尾气吸收单元用于吸收所述反应器单元产生的尾气。
根据本发明，优选地，所述溶解除杂装置设置有溶解单元、pH调节单元和过滤单元；所述pH调节单元用于向所述溶解单元投加pH调节剂；所述溶解单元用于实现进入所述溶解除杂装置的热解转化产物和pH调节剂的混合和溶解，所述溶解单元设置有搅拌设备和温控设备；所述过滤单元用于对所述溶解单元的出料进行过滤除杂，所述杂质出口设置在所述过滤单元。
在本发明中，所述过滤单元的过滤设备为陶瓷膜和/或精密过滤器。
根据本发明，优选地，所述低温蒸发装置还设置有第一冷凝水出口管线；
所述结晶干燥装置还设置有第二冷凝水出口管线；
第一冷凝水出口管线和所述第二冷凝水出口管线各自独立地与所述溶解除杂装置的进水口和/或废盐回溶装置的进水口连接。
根据本发明，优选地，所述低温蒸发装置的蒸发设备和所述结晶干燥装置的蒸发设备各自独立地为机械蒸汽再压缩蒸发器和/或多效蒸发器。
根据本发明，优选地，所述溶解除杂装置的进水口还连接有补充水进水管线。
本发明另一方面提供了一种废盐提纯并资源化处理方法，所述方法采用所述的系统，包括如下步骤：
S1：使废盐在预处理装置中进行破碎和筛分，得到废盐颗粒并送入所述热解转化装置的反应器单元；利用所述热解转化装置的加热单元为所述反应器单元提供热量，利用所述热解转化装置的加酸单元向所述反应器单元投加酸类药剂，使得所述废盐颗粒在所述反应器单元内发生热解转化，得到成分单一的盐颗粒、未反应杂质和尾气；
S2：将所述成分单一的盐颗粒、未反应杂质与pH调节剂一起送入所述溶解除杂装置进行溶解和过滤除杂，得到盐溶液和过滤杂质；
S3：将所述盐溶液送入所述低温蒸发装置，通过低温蒸发结晶，得到结晶盐、母液和冷凝水；将所述结晶盐送入所述废盐回溶装置进行溶解，得到回溶盐溶液；将所述回溶盐溶液送入所述结晶干燥装置进行重结晶，得到产品盐、母液和冷凝水；
S4：将所述母液送入所述母液蒸发浓缩装置进行母液干化，得到干化固体；将所述干化固体、所述过滤杂质和来自所述固废装置的固废一起送至所述建材烧制装置，通过烧制得到建筑材料。
根据本发明，优选地，在所述步骤S1中：
所述废盐包括硫酸钠、氯化钠、硝酸钠、废盐杂质，任选地还包括工业生产环节产生的副产物，所述废盐杂质为有机物、氮类化合物、钙盐、镁盐、铝盐、铁盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氟化物和二氧化硅中的至少一种；
所述废盐颗粒的粒径≤180μm；
所述热解转化装置的加热单元通过燃烧燃料产生烟气，利用所述烟气为所述反应器单元提供热量使得所述反应器单元内的温度达到280-600℃；
所述酸类药剂为硫酸、盐酸或硝酸；所述成分单一的盐颗粒为硫酸钠、氯化钠或硝酸钠；
所述方法还包括利用所述热解转化装置的尾气吸收单元吸收所述尾气，得到副产品酸。
在本发明中，有的废盐在储存过程中容易发生潮解板结，形成较大的硬块，所述预处理装置的预处理过程包括：先经过破碎(一级或两级)将废盐破碎至15mm以下粒径，经过筛分后，筛上物返回前面继续破碎，筛下物进行进一步研磨粉碎至粒径≤180μm。
在本发明中，所述燃料为天然气、煤和油中的至少一种。
在本发明中，所述热解转化包括：将废盐中的有机物热解为二氧化碳及碳，以及将废盐由杂盐转化成分单一的盐。
根据本发明，优选地，在所述步骤S2中：
所述溶解除杂装置的溶解单元溶解所述成分单一的盐颗粒和未反应杂质的水为所述低温蒸发装置的冷凝水、所述结晶干燥装置的冷凝水和外界补充水中的至少一种；
所述溶解除杂装置的溶解的溶液体系的温度为35-40℃，pH为6-7；
所述pH调节剂为氢氧化钠和/或碳酸钠。
根据本发明，优选地，在所述步骤S3中，所述低温蒸发结晶的低温温度为至-5℃到-10℃；
所述废盐回溶装置溶解所述结晶盐的水为所述低温蒸发装置的冷凝水和/或所述结晶干燥装置的冷凝水。
在本发明中，所述低温蒸发结晶的过程包括：将盐溶液先加热，蒸发掉水分，析出盐晶体，剩下的浓缩液再通过与冷媒进行热交换(降低温度至-5到-10℃)，使浓缩液中盐的溶解度下降而析出，经离心脱水后得到结晶盐。蒸发后经冷凝得到冷凝水，剩下的液体为母液。
在本发明中，所述结晶干燥装置蒸发回溶盐溶液的多余水分(冷凝后得到冷凝水)，析出盐晶体；再通过离心脱水机分离盐晶体(脱除的水为母液)，最后通过干燥设备(包括但不限于干燥流化床)去除盐晶体的多余水分，最终得到产品盐。
根据本发明，优选地，在所述步骤S4中，来自所述固废装置的固废为污染土、钻井岩屑和焚烧炉渣中的至少一种；
所述过滤杂质通过反洗或排浓送至所述建材烧制装置；
所述建筑材料为砖和/或陶粒。
本发明的技术方案的有益效果如下：
本发明通过在酸性条件下热解转化除杂，去除了有机杂质并将杂盐转化为成分单一的盐(硫酸钠、氯化钠或硝酸钠)。
本发明通过低温蒸发结晶和重结晶联合提纯，实现了资源化回用。
本发明利用热解转化和结晶蒸发工艺联合处理方法，进行废盐资源化回用，同时将最终产生的少量残渣与其它固废一同协同处理，得到了可以利用的建筑材料。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明实施例1提供的一种废盐提纯并资源化处理系统的示意图。
附图标记说明如下：
①预处理装置；②热解转化装置；③溶解除杂装置；④低温蒸发装置；⑤废盐回溶装置；⑥结晶干燥装置；⑦母液蒸发浓缩装置；⑧建材烧制装置；
1-燃料；2-酸类药剂；3-外界补充水；4-过滤杂质；5-低温蒸发装置的冷凝水；6-结晶干燥装置的冷凝水；7-母液；8-固废；9-建筑材料；10-产品盐；11-副产品酸。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
实施例1
本实施例提供一种废盐提纯并资源化处理系统，如图1所示，所述系统包括预处理装置①、热解转化装置②、溶解除杂装置③、低温蒸发装置④、废盐回溶装置⑤、结晶干燥装置⑥、母液蒸发浓缩装置⑦、建材烧制装置⑧和固废装置(未示出)；
所述预处理装置①、热解转化装置②、溶解除杂装置③、低温蒸发装置④、废盐回溶装置⑤和结晶干燥装置⑥依次连接；
所述热解转化装置②设置有加热单元、反应器单元、尾气吸收单元和加酸单元，所述加热单元用于为所述反应器单元提供热量；所述加酸单元用于向所述反应器单元投加酸类药剂，所述反应器单元内设置有搅拌设备；所述尾气吸收单元用于吸收所述反应器单元产生的尾气；
所述溶解除杂装置③设置有溶解单元、pH调节单元和过滤单元；所述pH调节单元用于向所述溶解单元投加pH调节剂；所述溶解单元用于实现进入所述溶解除杂装置③的热解转化产物和pH调节剂的混合和溶解，所述溶解单元设置有搅拌设备和温控设备，所述溶解单元的进水口还连接有补充水进水管线；所述过滤单元用于对所述溶解单元的出料进行过滤除杂，所述过滤单元设置有杂质出口；
所述低温蒸发装置④和结晶干燥装置⑥均设置有母液出口；所述母液蒸发浓缩装置⑦设置有液体进口和固体出口；所述母液出口与所述母液蒸发浓缩装置⑦的液体进口连接，所述母液蒸发浓缩装置⑦的固体出口、所述杂质出口和所述固废装置的出口均与所述建材烧制装置⑧的进口连接。
所述低温蒸发装置④还设置有第一冷凝水出口管线；所述结晶干燥装置⑥还设置有第二冷凝水出口管线；第一冷凝水出口管线和所述第二冷凝水出口管线各自独立地与所述溶解除杂装置③的进水口和/或废盐回溶装置⑤的进水口连接；
所述低温蒸发装置④的蒸发设备和所述结晶干燥装置⑥的蒸发设备各自独立地为机械蒸汽再压缩蒸发器和/或多效蒸发器。
本实施例还提供一种废盐提纯并资源化处理方法，所述废盐包括硫酸钠、氯化钠、硝酸钠、废盐杂质和工业生产环节产生的副产物，所述废盐杂质为有机物、氮类化合物、钙盐、镁盐、铝盐、铁盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氟化物和二氧化硅中的至少一种；
所述方法采用上述的系统，包括如下步骤：
S1：使废盐在预处理装置①中进行破碎和筛分，得到废盐颗粒(所述废盐颗粒的粒径≤180μm)并送入所述热解转化装置②的反应器单元；所述热解转化装置②的加热单元通过燃烧燃料1产生烟气，利用所述烟气为所述反应器单元提供热量使得所述反应器单元内的温度达到280-600℃，利用所述热解转化装置②的加酸单元向所述反应器单元投加酸类药剂2(硫酸、盐酸或硝酸)，使得所述废盐颗粒在所述反应器单元内发生热解转化，得到成分单一的盐颗粒(硫酸钠、氯化钠或硝酸钠)、未反应杂质和尾气；
利用所述热解转化装置的尾气吸收单元吸收所述尾气，得到副产品酸11；
S2：将所述成分单一的盐颗粒、未反应杂质与pH调节剂一起送入所述溶解除杂装置③进行溶解和过滤除杂，得到盐溶液和过滤杂质4；
所述溶解除杂装置③的溶解单元溶解所述成分单一的盐颗粒和未反应杂质的水为所述低温蒸发装置的冷凝水5、所述结晶干燥装置的冷凝水6和外界补充水3中的至少一种；
所述溶解除杂装置③的溶解的溶液体系的温度为35-40℃，pH为6-7；
所述pH调节剂为氢氧化钠；
S3：将所述盐溶液送入所述低温蒸发装置④，通过低温蒸发结晶(低温温度为-5℃到-10℃)，得到结晶盐、母液7和冷凝水；将所述结晶盐送入所述废盐回溶装置⑤进行溶解，得到回溶盐溶液；将所述回溶盐溶液送入所述结晶干燥装置⑥进行重结晶，得到产品盐10、母液7和冷凝水；
所述废盐回溶装置溶解所述结晶盐的水为所述低温蒸发装置的冷凝水5和/或所述结晶干燥装置的冷凝水6。
S4：将所述母液7送入所述母液蒸发浓缩装置⑦进行母液干化，得到干化固体；将所述干化固体、所述过滤杂质4和来自所述固废装置的固废8(污染土、钻井岩屑和焚烧炉渣)一起送至所述建材烧制装置⑧，通过烧制得到砖和/或陶粒。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (10)

1.一种废盐提纯并资源化处理系统，其特征在于，所述系统包括预处理装置、热解转化装置、溶解除杂装置、低温蒸发装置、废盐回溶装置、结晶干燥装置、母液蒸发浓缩装置、建材烧制装置和固废装置；
所述预处理装置、热解转化装置、溶解除杂装置、低温蒸发装置、废盐回溶装置和结晶干燥装置依次连接；
所述热解转化装置设置有加热单元、反应器单元和加酸单元，所述加热单元用于为所述反应器单元提供热量；所述加酸单元用于向所述反应器单元投加酸类药剂，所述反应器单元内设置有搅拌设备；
所述溶解除杂装置设置有杂质出口；
所述低温蒸发装置和结晶干燥装置均设置有母液出口；
所述母液蒸发浓缩装置设置有液体进口和固体出口；
所述母液出口与所述母液蒸发浓缩装置的液体进口连接，所述母液蒸发浓缩装置的固体出口、所述杂质出口和所述固废装置的出口均与所述建材烧制装置的进口连接。
2.根据权利要求1所述的废盐提纯并资源化处理系统，其中，所述热解转化装置还设置有尾气吸收单元，所述尾气吸收单元用于吸收所述反应器单元产生的尾气。
3.根据权利要求1所述的废盐提纯并资源化处理系统，其中，所述溶解除杂装置设置有溶解单元、pH调节单元和过滤单元；所述pH调节单元用于向所述溶解单元投加pH调节剂；所述溶解单元用于实现进入所述溶解除杂装置的热解转化产物和pH调节剂的混合和溶解，所述溶解单元设置有搅拌设备和温控设备；所述过滤单元用于对所述溶解单元的出料进行过滤除杂，所述杂质出口设置在所述过滤单元。
4.根据权利要求1所述的废盐提纯并资源化处理系统，其中，
所述低温蒸发装置还设置有第一冷凝水出口管线；
所述结晶干燥装置还设置有第二冷凝水出口管线；
第一冷凝水出口管线和所述第二冷凝水出口管线各自独立地与所述溶解除杂装置的进水口和/或废盐回溶装置的进水口连接；
所述低温蒸发装置的蒸发设备和所述结晶干燥装置的蒸发设备各自独立地为机械蒸汽再压缩蒸发器和/或多效蒸发器。
5.根据权利要求1所述的废盐提纯并资源化处理系统，其中，所述溶解除杂装置的进水口还连接有补充水进水管线。
6.一种废盐提纯并资源化处理方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-5中任意一项所述的系统，包括如下步骤：
S1：使废盐在预处理装置中进行破碎和筛分，得到废盐颗粒并送入所述热解转化装置的反应器单元；利用所述热解转化装置的加热单元为所述反应器单元提供热量，利用所述热解转化装置的加酸单元向所述反应器单元投加酸类药剂，使得所述废盐颗粒在所述反应器单元内发生热解转化，得到成分单一的盐颗粒、未反应杂质和尾气；
S2：将所述成分单一的盐颗粒、未反应杂质与pH调节剂一起送入所述溶解除杂装置进行溶解和过滤除杂，得到盐溶液和过滤杂质；
S3：将所述盐溶液送入所述低温蒸发装置，通过低温蒸发结晶，得到结晶盐、母液和冷凝水；将所述结晶盐送入所述废盐回溶装置进行溶解，得到回溶盐溶液；将所述回溶盐溶液送入所述结晶干燥装置进行重结晶，得到产品盐、母液和冷凝水；
S4：将所述母液送入所述母液蒸发浓缩装置进行母液干化，得到干化固体；将所述干化固体、所述过滤杂质和来自所述固废装置的固废一起送至所述建材烧制装置，通过烧制得到建筑材料。
7.根据权利要求5所述的废盐提纯并资源化处理方法，其中，在所述步骤S1中：
所述废盐包括硫酸钠、氯化钠、硝酸钠、废盐杂质，任选地还包括工业生产环节产生的副产物，所述废盐杂质为有机物、氮类化合物、钙盐、镁盐、铝盐、铁盐、碳酸盐、碳酸氢盐、氟化物和二氧化硅中的至少一种；
所述废盐颗粒的粒径≤180μm；
所述热解转化装置的加热单元通过燃烧燃料产生烟气，利用所述烟气为所述反应器单元提供热量使得所述反应器单元内的温度达到280-600℃；
所述酸类药剂为硫酸、盐酸或硝酸；所述成分单一的盐颗粒为硫酸钠、氯化钠或硝酸钠；
所述方法还包括利用所述热解转化装置的尾气吸收单元吸收所述尾气，得到副产品酸。
8.根据权利要求5所述的废盐提纯并资源化处理方法，其中，在所述步骤S2中：
所述溶解除杂装置的溶解单元溶解所述成分单一的盐颗粒和未反应杂质的水为所述低温蒸发装置的冷凝水、所述结晶干燥装置的冷凝水和外界补充水中的至少一种；
所述溶解除杂装置的溶解的溶液体系的温度为35-40℃，pH为6-7；
所述pH调节剂为氢氧化钠和/或碳酸钠。
9.根据权利要求5所述的废盐提纯并资源化处理方法，其中，在所述步骤S3中，所述低温蒸发结晶的低温温度为-5℃到-10℃；
所述废盐回溶装置溶解所述结晶盐的水为所述低温蒸发装置的冷凝水和/或所述结晶干燥装置的冷凝水。
10.根据权利要求5所述的废盐提纯并资源化处理方法，其中，在所述步骤S4中，来自所述固废装置的固废为污染土、钻井岩屑和焚烧炉渣中的至少一种；
所述过滤杂质通过反洗或排浓送至所述建材烧制装置；
所述建筑材料为砖和/或陶粒。
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