張 鸝，殷小煒

（1.新疆兵團勘測設(shè)計院（集團）有限責(zé)任公司，烏魯木齊 830002； 2.新疆維吾爾自治區(qū)固體廢物管理中心，烏魯木齊 830012）

在含銅危廢多金屬資源綜合回收利用環(huán)節(jié)，側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)的運用，不但能夠提高含銅危廢多金屬資源的利用率，而且可以有效減少生態(tài)環(huán)境的污染，保證工業(yè)廢物真正實現(xiàn)資源化利用目標(biāo)。為了保證側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)的更好運用，本文深入研究側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用要點。

1 側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)原理

金屬資源綜合回收項目中，側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)，主要利用富氧熔池熔煉工藝，將污泥進行干燥處理，然后得到污泥干燥塊，包括廢線路板與焚燒的各類廢棄物，在廢棄物中加入適量的無害化危廢醫(yī)藥廢物與農(nóng)業(yè)藥物廢物，經(jīng)過一系列的處理后，最終獲得銅含量約為90.00%的黑銅與冰銅產(chǎn)品，將回收原料中的各類貴金屬與銅、鎳金屬進行有效回收利用。

某項目建造了一臺規(guī)格為15.00 m2側(cè)吹爐，側(cè)吹爐的結(jié)構(gòu)較為簡單。將含有銅的污泥通過回轉(zhuǎn)窯進行干燥脫水，經(jīng)過回轉(zhuǎn)爐干燥脫水后，原料的含水量由原來的76.00%下降到44.00%，含水量為44.00%的原料含有銅與鎳元素。將這些原材料投入立式干燥窯中進行有效的干燥處理，最終獲得干燥塊，然后利用膠帶運輸設(shè)備，將干燥塊和焚燒殘渣（包括高銅物料）運送到側(cè)吹爐加料口中，最終進入爐內(nèi)部。

無害化的物料進入爐內(nèi)部，具體運輸流程如下：樹脂、活性炭等固體物料，經(jīng)過膠帶運輸設(shè)備，被直接運送到爐內(nèi)部，而泥漿與液態(tài)的廢棄溶劑主要在柱塞泵中利用噴槍直接噴入側(cè)吹爐中。側(cè)吹爐的熔爐兩端，各自設(shè)置兩排風(fēng)口。其中，下排的風(fēng)口需要輸入濃度在76.00%～81.00%的富氧空氣，將渣層有效吹去，在熔池內(nèi)部快速攪拌，提高熱傳和傳質(zhì)，形成良好的動力學(xué)條件。與下排風(fēng)口不同，上排風(fēng)口需要利用風(fēng)槍，在風(fēng)口內(nèi)部鼓入適量的低壓空氣，保證煙氣內(nèi)部的單體硫，包括一氧化碳得到充分的燃燒。

2 側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)的特點

現(xiàn)階段，我國工業(yè)領(lǐng)域處理含銅等一系列金屬危廢物料時，通常運用鼓風(fēng)爐或者反射爐進行冶煉。鼓風(fēng)爐與反射爐對工作環(huán)境要求較高，操作人員的勞動強度較大，而且對外部環(huán)境會產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，影響工業(yè)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，無法滿足國家節(jié)能降耗要求。側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)的出現(xiàn)，能夠有效減少工業(yè)廢棄物排放量，對周圍的生態(tài)環(huán)境起到良好保護作用。

側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)具有以下特點。一是爐子對物料的含水量和粒度要求較低，污泥不能進入爐子中，剩余的各項物料均可進入爐子中[1]。二是爐床面積較大，能效較高。側(cè)吹爐采取固定臥式爐床，爐床面積特別大，與其他熔煉技術(shù)相比，爐床的反應(yīng)空間更大，各類物料與煙氣可以直接在爐子內(nèi)部充分反應(yīng)，相關(guān)操作人員可以不設(shè)置二次燃燒室。三是可以有效處置無害化物料，提高側(cè)吹爐的運行效率，保證危廢物料得到高效的處理，真正達到“一爐兩用”的目標(biāo)，節(jié)省大量能源，保證物料的利用率得到進一步提升，減少能源損耗。四是與傳統(tǒng)的爐子相比，側(cè)吹爐的密封性較好，能夠有效預(yù)防煙氣的逸散，結(jié)合側(cè)吹爐煙氣余熱回收流程，能夠減少二噁英危害，符合國家節(jié)能環(huán)保要求。

3 側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用要點分析

3.1 注意事項

側(cè)吹熔煉處理含銅固體廢棄物的過程中，混合的含銅危廢物可以直接在熔池中完成加熱、脫水與熔化等流程，也能夠自動完成氧化、造銅等過程。無害化物料屬于重點燃料，對爐子內(nèi)部的氧化還原氣氛起到良好的調(diào)節(jié)作用，能夠替代煤塊，節(jié)省大量的煤炭能源。液體銅硫與爐渣密度不同，能夠在熔池內(nèi)部有效分層，提高了銅渣的分離效率，有效減少爐渣的含銅量。爐渣采取逆向流動方法，使得側(cè)吹爐內(nèi)部的熱量更加平衡[2]。銅危廢內(nèi)部的有機物在熔池內(nèi)部燃燒之后，產(chǎn)生的灰分會進入爐渣中，經(jīng)過后續(xù)的揮發(fā)之后，進入煙氣中。

在側(cè)吹爐的爐體兩側(cè)，分別設(shè)置銅硫排放口與爐渣排放口，還要設(shè)置圓盤形狀的澆鑄機與水淬渣池，包括相應(yīng)尺寸的溜槽。側(cè)吹爐內(nèi)部產(chǎn)生的黑銅與冰銅，放出之后，流過流槽，形成黑銅錠與冰銅塊，產(chǎn)生的爐渣經(jīng)過水淬處理之后，形成大量的水淬渣。

當(dāng)側(cè)吹爐內(nèi)部的煙氣溫度上升到1 350℃時，煙氣會不斷上升，經(jīng)過一段距離的煙道之后，溫度會逐漸下降，通常會降到600℃，然后經(jīng)過噴霧冷卻處理，最終降低到200℃。經(jīng)過收塵處理后，將其運送到化工專業(yè)脫硫脫鹵區(qū)域。通過收塵獲得的熔煉煙塵，其含有大量的雜質(zhì)，一部分會隨著煙氣散出，另一部分則可以返回到熔煉爐中[3]。

將銅口與渣包，包括冰銅包等部位所產(chǎn)生的煙氣，集中送入到環(huán)境集煙氣系統(tǒng)當(dāng)進行統(tǒng)一處置，避免放銅與放渣環(huán)節(jié)產(chǎn)生的二氧化硫飄散。側(cè)吹爐渣經(jīng)過溜槽會進入渣包內(nèi)部，然后經(jīng)過渣包車，被運送到渣緩冷場地。

3.2 技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用要點

3.2.1 開發(fā)要點

側(cè)吹富氧熔池還原熔煉技術(shù)，能夠?qū)⒑~多金屬危廢物料有效處理。在工業(yè)化領(lǐng)域，相關(guān)人員要特別注意含銅多金屬危廢物處理問題，因為含銅多金屬危廢物在熔煉過程中特別容易出現(xiàn)熱平衡不穩(wěn)定現(xiàn)象。相關(guān)研究人員要根據(jù)側(cè)吹熔煉爐裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，對既有的工業(yè)設(shè)備進行優(yōu)化，保證爐體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高爐體的運行效率[4]。在優(yōu)化側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)時，人們可以從以下幾方面入手。

第一，明確側(cè)吹爐內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，制定完善的優(yōu)化方案。側(cè)吹爐體主要由8 個不同的立柱與多個橫梁構(gòu)成，屬于框架結(jié)構(gòu)，立柱與橫梁具有良好的承重能力，能夠承擔(dān)除了爐缸以外爐體的全部重量。在爐體砌筑環(huán)節(jié)，水套安裝與耐火磚砌筑過程互不影響，使得爐體砌筑效率不斷提升。立柱具有良好的承載能力，能夠保證爐煙道與側(cè)吹爐結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，提高受力獨立性，為相關(guān)人員節(jié)省大量的修理時間，為后續(xù)的維修提供較多便利。

第二，避免含銅危廢物料內(nèi)部的有機可燃物質(zhì)出現(xiàn)燃燒過熱現(xiàn)象。對于渣線區(qū)域，包括冰銅虹吸口與渣口區(qū)域，可以設(shè)置銅水套，進行有效的冷卻，也可以采用多個干鋼板水套，形成結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)固的拱頂，上升的煙道與加料口比較接近，在加料口部位，設(shè)置水冷隔墻，而煙道則采取鑲轉(zhuǎn)水套方法，避免出現(xiàn)瞬時過熱現(xiàn)象，提升爐體的可靠性，防止?fàn)t體耐火材料出現(xiàn)過大的沖擊。

3.2.2 應(yīng)用要點

為了保證側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)得到更好的運用，在應(yīng)用過程中，相關(guān)人員需要明確此項工藝的各項參數(shù)與指標(biāo)，具體如下：側(cè)吹爐的爐床面積為15.00 m2，單臺的側(cè)吹爐床利用率可達56 t/m2，側(cè)吹爐的熔煉溫度可以達到1 250℃，煙塵率可以達到4.00%，爐子的作業(yè)效率可以達到92.00%，富氧濃度為60.00%，黑銅產(chǎn)量為97.08 t/d，黑銅含銅率為89.00%，冰銅的產(chǎn)量可以達到11.80 t/d，冰銅含銅率為49.00%。

此外，在應(yīng)用側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)時，物料組分特別復(fù)雜，其中含有一定量的揮發(fā)物質(zhì)，影響側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)的應(yīng)用效果。由于揮發(fā)物質(zhì)的存在，在凝固過程中，煙氣溫度逐漸下降，在布袋收塵器入口部位，其溫度仍然超過200℃。因此，相關(guān)人員需要在鍋爐出口部位增大散熱面積，也可以設(shè)置水箱進行冷卻處理，使得布袋的進口溫度恒定，防止布袋出現(xiàn)破損。

在應(yīng)用鼓風(fēng)爐處理物料的過程中，由于物料含有鉛、砷等一系列揮發(fā)物質(zhì)，這些揮發(fā)物質(zhì)在上升的過程中一旦遇到冷氣，爐身的中間部位與上部會出現(xiàn)凝結(jié)，使得下料無法有序進行，引發(fā)嚴(yán)重的停爐現(xiàn)象。側(cè)吹爐因為其內(nèi)部反應(yīng)特別劇烈，熔池攪拌溫度比較高，爐子內(nèi)部溫度高，再加上二次風(fēng)補充將剩余的一氧化碳有效燃燒，在此種高溫條件之下，爐渣逐漸飛濺，會形成一定量的爐結(jié)。為了有效減少爐結(jié)的產(chǎn)生，相關(guān)人員在應(yīng)用側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)時，還要特別注意以下問題。

一是在熱量保障方面，相關(guān)人員要結(jié)合物料金屬氧化形態(tài)，合理控制氧過剩系數(shù)并調(diào)整煤配合比，保證一氧化碳與二氧化碳比例合理。二是熱支出為冷卻水，冷卻水與蒸汽，包括爐渣，能夠?qū)t子的熱量帶走一部分。輻射損失的出現(xiàn)，也會帶走一部分熱量，這也是當(dāng)前工藝的重點改進方向。

三是因為物料含水量較高，水分的有效消耗會影響熱量的損耗，因此針對具體的生產(chǎn)環(huán)境，相關(guān)人員還要嚴(yán)格控制物料揚塵量。一般來講，物料的含水量不能夠超過8.00%，相關(guān)人員可以采取晾曬與烘干等方法，有效降低物料含水量。四是物料的組分比較復(fù)雜，含有大量雜質(zhì)，故對配料的要求特別高，在具體的生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)，如果溫度控制不達標(biāo)，特別容易出現(xiàn)爐缸爐結(jié)，影響布袋，故相關(guān)人員要定期改進爐內(nèi)部的燃燒條件。

通過不斷減少側(cè)吹爐停車時間，有效降低余熱鍋爐煙塵品位，人們能夠有效降低煙塵率，為工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造良好條件，而且可以獲得較好的經(jīng)濟效益。例如，某型工業(yè)企業(yè)運用側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)后，工業(yè)煙塵量與品位不斷下降，因為減少了停爐時間，產(chǎn)銅量多了507.59 t。

想要更好地減少煙道結(jié)焦現(xiàn)象的發(fā)生，相關(guān)人員除了采用上述提到的處理措施之外，還可以在成本允許的條件下適當(dāng)提升燃料的燃燒溫度，保證煙氣得到更好的揮發(fā)，有效減少結(jié)焦。各大工業(yè)企業(yè)可以根據(jù)生產(chǎn)負(fù)荷情況，妥善解決結(jié)焦現(xiàn)象。

4 結(jié)語

科學(xué)分析側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用要點，能夠保證側(cè)吹熔煉處理含銅危廢技術(shù)得到更好的開發(fā)與利用，減少工業(yè)污染物的產(chǎn)生量，保護人們賴以生存的生態(tài)環(huán)境。