全国危险废物熔融处理技术与标准研讨会实录

恩菲工程技术有限公司的马明生博士

下面我就把中国恩菲在垃圾焚烧飞灰熔融固化的成果介绍一下。首先介绍一下中国恩菲公司，原名是中国有色工程有限公司，现在隶属于中冶集团，主营业务是工程一体化、新能源产业、资源开发三大板块。公司历史沿革，1953年到2006年的历史沿革。在垃圾焚烧领域，恩菲是最早进入这个领域的咨询设计公司，并且现在运行了6个垃圾焚烧厂，是国内唯一一家能够进行垃圾焚烧飞灰发电项目投资、咨询、研发、设计、建设和运行于一体的工程公司。预计到2020年，垃圾焚烧飞灰的总量全国达到800万吨/年，垃圾焚烧量是2亿吨多。这是垃圾焚烧发电的流程图，产生2.5-3%的飞灰，重点主要是介绍飞灰的作用。这是北京、上海、广州的垃圾飞灰产出量，目前来说，北京是1580元/吨，北京地区只有几个厂在人工处理，大概是100吨左右，所以补贴费预测可能要达到2400元/吨。广州填埋场必须配熔融固化。

这是垃圾焚烧飞灰处理原理，不详细介绍了。玻璃态物质固化原理，重金属离子在四面体结构中的耦合联结。这也不详细介绍了，这是关于电气式电弧熔融炉。这是日本的交流电阻灰熔融炉工艺流程图。下面介绍中国恩菲技术基础，大型矿热电炉技术与装备，国内首次实现72000kVA矿热电炉冶冶炼技术，实现热料输送，高电压运行，二次电压800V，物料处理能力达100t/h。这是国内最大的72MVA电炉。这是电炉炼锌技术与装备，全密闭电炉炼锌工艺流程图，最高系统从90年代开始一直到上世纪末，后来由于恩菲开发了新技术，生产规模更大了，这个工艺现在还有应用。 下面是飞灰熔融固化研究，对地域差异进行取样，对不同地区飞灰的差异性进行研究。下面做的是飞灰物相组成技术，氯化钙、硫酸钙、碳酸钙三种组成，下面做了各种物相的矿物相。这是飞灰熔融产物分析，这是玻璃渣与二次飞灰XRD。300度到1300度飞灰配入溶剂以后呈现的不同趋势。

这是重金属迁移分布图。这套系统是飞灰在洛阳的实验基地，有200多亩的区域，这是自己做的一套加料、熔融、收尘的系统，如果在座的企业朋友有需要做一些实验，可以到恩菲的实验基地来。这套系统不够精细，比较糙。通过实验表明，一切比较好的参数已经获取。昨天陈总做了一个对比，也比较客观，关于矿物电熔的优点。在矿热方面有接近40年的开发历史。中国恩菲飞灰熔融技术与装备，技术经济指标，单系列处理规模：20-500t/d。处理工艺：矿热电炉熔融+烟气净化+HCI制盐酸。年运行时间：7920h;投资强度2500-3000元/t。运行成本是800-1300元/t，电耗900-1000kwh/t。谢谢各位!

北京高能时代环境技术股份有限公司霍成立博士

大家好!今天大多数专家讲的是飞灰和炉渣的熔融，我讲另外一个大类的废物，是有色金属冶炼的废物，目前在火法提取的过程中，整个过程处于熔融状态，我们就针对这个冶炼废物的熔融过程以及工艺、控制要点跟大家做一个简单的探讨。我是以含铅废物为代表，给大家作简要的介绍。首先是背景，据统计，在整个危废的量里，我们有色金属冶炼的废物占到18%，主要包括有色的冶炼废渣、含铅、氢化物的废物。还有包括火法和湿法产生的残渣，还有冶炼过程中的烟灰。目前有色冶炼废渣包括冶炼烟灰，还有很多的有色金属元素等。目前主要的处理方法是采用火法或者湿法提取金属。铅的火法主要包括传统法和直接炼铅法。目前国内熔池熔炼比较多。铅的火法熔炼新工艺主要代表有几个，底吹、侧吹、三连炉。流程就是传统的含铅废渣的鼓风炉还原熔炼工艺。这是烧结鼓风炉，上面是物料的工艺，下面是7个平方的鼓风炉。烧结鼓风炉还原工艺，目前有一些工艺特点，注意在整个行业还有大量的企业在用，虽然国家的工艺库已经是落后淘汰工艺。

2018年底面临改造的问题，但是鼓风炉的工艺也有自己的优点：第一，原料适用性广，可处理含铅烟灰、铅渣等。生产能力大，铅回收效率高，可高达98%。应用时间长，烟气量大，处理困难，余热没有得到利用。侧吹还原熔炼工艺的物料不需要干燥，备料简单，回收率高，熔炼迅速，操作简单，能耗比较低，节能效果好。下面简单介绍含铅废物在熔炼过程中配套的注重要点。在熔炼的过程其实就是造渣的过程，看着跟今天的主题无关，无非是采用不同的炉型，都是熔融态。所有的火法熔炼，过程都是熔融、造渣、分离的过程，所以我们在这个还原和熔炼目的，是最大限度地将烧结块中的铅还原出来获得粗铅，使脉石成分造渣，锌也以ZnO形态入渣，便于回收。炉渣在我们的熔炼过程中，作为我们工艺控制的重点，造渣造得好，熔炼的工艺才做得好，有价金属的回收才会最优化。炉渣的作用，使矿石中的脉石，溶剂及燃料中的灰飞造渣，病灾高温下与提取的金属分离。溶渣是温度调解。

炉渣成分的控制标准：尽可能用自融性型，黏度小、密度小。这是水淬渣的成分，是符合标准的。降低炉渣含铅的方法，采用高钙渣法，改善炉渣在炉内的分离条件，正确控制炉内还原能力，采用高料柱作业，还有一些其他措施，稳定料柱、稳定风压与风量、及时排出铅砷冰铜，做到均衡生产、设置电热前床或活动前床等。下面介绍熔炼过程中的渣成分配比，首先来看硅铁钙的炉渣，硅铁钙对炉渣各种指标的影响。首先硅和钙会降低炉渣的比重，铁会增加炉渣的比重，所以铁如果加得多，会带走部分的铅，增加渣里面铅的含量。炉温、硅和铁会降低，黏度、硅和钙会提升，熔点、硅和铁会增加熔点。大家看三元系炉渣各成分特性，铁是碱性氧化物，熔点1370℃。硅是酸性氧化物，熔点1713℃，铅是碱性氧化物，熔点2570℃。铁硅酸盐熔点1205℃，铁钙硅酸盐，熔点为1100℃。造渣工艺控制，如果采用单一的铁硅，熔点虽然会进一步降低，但是由于铁的比重高，不利于进一步跟铅的分离，所以目前铅的熔炼过程中很少采用二元的渣分离铅，一般是用三元体系。

二氧化硅的含量，硅氧会提高分离程度，所以我们会加入钙的成分，一方面是为了降低炉渣熔点，钙的比重比较轻，会进一步降低渣的密度，使渣和铅进一步分离。但是钙不能加得过多，所以碱性氧化物加入过高，钙的熔点是2570℃，如果加入过高的话，可能会生成各种高熔点的化合物，使溶渣比较难溶，熔点进一步升高。希望给我们做飞灰和炉渣熔融过程中的配料提供一点借鉴。另外，这虽然是研讨，但是有色冶炼的窑炉在熔炼的过程中使熔融过程中水冷，得到的产物很多不是玻璃态的。并不是所有的灰和渣都能达到熔融态，如果成分里面的硅铁钙无法得到配比的话，不能很好地熔融，在熔融处理的时候，可能会有多方面的考虑。我的汇报就到这里，谢谢大家!

吉事益环境衬垫科技(苏州)有限公司郑勇亚

大家好，我发言的题目是《新一代渗漏定位土工膜系统——环境防渗工程的保障》。发言主要内容是这几个方面：土工膜的安装破损和安装质量保证程序。首先看土工膜的安装破损和安装质量保证程序，聚乙烯土工膜已经有40多年的应用历史，我们的目的是为了保护地下水，免遭污染。施工破损方面，由焊接引起相对小的破损，在回填过程中形成的破损，还有由于机械施工中形成的破损。这些破损形成以后，很少会有人去注意，去监测，甚至说修补，这样一来，整个的土工膜系统将会部分或者完全丧失防渗层的功效。对土工膜破损发生的几率，世界上有人做过调查，他的调查数据显示，土工膜在施工安装阶段由于受到外界因素的影响，自身发生破损的概率在初步施工阶段，也就是焊接阶段占到24%，在最终施工阶段，也就是回填施工占到73%，在施工后以及早期的运营阶段占到2%。所以这里面97%的膜破损跟施工有关，从数据来说就很明白了，膜上破损漏洞是怎么来的，在什么时候产生的。

为了保证土工膜的安装质量，必须设置严格的安装质量保证程序，也就是我们所讲的CQA，但是传统的CQA是用在焊缝质量，通过非破坏性测试和破坏性测试保证焊缝的气密性和焊接长度。国际上比较流行的是对传统CQA有效的补充，进行了电火花测试和偶极子测试，GSE渗漏定位导电土工膜上施加高电压，如果膜上有漏洞将会击穿产生电膜的现象，前提条件是膜下有连续的和膜体的导电层。偶极子测试要有两个导电体被一个绝缘体分开。我们在上下两个导电体施加电压，在这种情况下，膜上有漏洞，会通过漏洞形成电流回路，在漏洞周围有电场存在，我们用测量电压差的仪器进行测试。传统非导电土工膜测试的时候有诸多的限制条件，在很多情况下，即使膜上有漏洞，也未必能通过以上的方法测出漏洞。我们引入了渗漏定位导电土工膜，以导电层形成电流回路的通路。

导电土工膜的引入，多层共挤生产工艺，表面会产生黑、白、绿的产色。我们定位导电土工膜的安装和非导电土工膜的安装有一个主要的区别，在焊接的时候需要对焊接的导电层在两个焊点的地方，导电层不会被切断，施加电压以后，电流回路可以沿着黄色的线形成电流回路，在后续调查的时候，即使膜上没有漏洞，可能会产生物缝，这对监测是极大的干扰。我们对导电土工膜的焊接技术进行改进，目的是两个焊点的地方把导电层切断。接下来是一些案例，这是云南曲靖危险废物填埋场，两个相等的填埋单元，总填埋量达100万立方米，单层防渗面积超过3万平方米。这是曲靖市和周边地区的经过固化或者焚烧预处理后的有色金属冶炼废物、医疗废弃物等。这个危险废物填埋场是双层衬垫系统，为了后续调查方便，首层衬垫是2.0mmHDPE的白色渗漏定位导电土工膜。因为坡面没有石料的覆盖，所以对坡面进行了电火花测试。

在地面石头上进行偶极子测试。通过对整个场地的检测，这些检测是由第三方检测机构进行的，通过对整个场地的检测，发现12处破损，这些破损的直径从0.5-5cm。这是GSE渗漏定位导电土工膜及衬垫整体性永久监测系统。可以对填埋设施进行永久的渗漏监测。系统的构成，保证使用渗漏定位导电土工膜，安装电子传感器，通过电缆来连接，如果电子传感器使用数量多，会用连接柜进行连接，最终是到中央处理单元。电子传感器本身是有双重功能，是发射电信号的能量源，而且可以作为接受电信号的传感器，和土工膜一样耐久。传感器上有接出来电缆，这些是工厂生产的时候预制好的。由于电子传感器和导电土工膜的协同工作，膜上出现漏洞，会在传感器上下形成电流回路，导电层为回路的形成提供了高速的通路，这样一来，电子传感器会把电信号通过电缆传给中央处理单元，中央处理单元可以根据不同位置的传感器，根据传来的信号，对这些数据进行计算，定位空洞的位置。

这是在欧洲做的工程，这是荷兰某发电厂的废弃物填埋设施，这个填埋设施监测面积173000平方米。传感器也是通过接在布置好的土工膜上，中央处理单位来连接。这是连接柜，传感器数量比较多，用连接柜过渡，然后连接到中央处理单元，连接柜直接设置在场地周边的露天环境就可以。中央处理单元一般建议设置在场地周边的室内环境。将来可以在电导上实时监控场地是否有渗漏，以及渗漏的区域。会显示100多个传感器的位置，以及某个传感器负责的区域发生渗漏，它会有红色的报警，有相关的列表，时刻提醒监测人。 接下来是在国内所做的工程，是这套系统的演示，这是贵州瓮福集团磷石膏堆场做的工程。把两个相邻的磷石膏堆场合二为一，考虑到贵州当地的地貌以及条件特殊，在进行扩容过程中，对后续潜在可能发生的渗漏比较重视，对设计单位也是比较大的挑战，所以我们的演示项目就是在这种背景下来做的，主要目的是为了后续的设计提供相关的工程参数，演示场地是在底部，基面是夯实磷石膏。使用的材料是2.0厚的HDPE白色渗漏定位导电土工膜。

根据场地的形状特点，我们对这个场地设了三块电子传感器，将来任何孔洞，只要是在三个传感器所形成的三角形范围内都可以被定位。一个传感器可以负责3000平米的测试范围。传感设备在导电膜上安装。整个传感器布置完，电缆接出，在膜上钻盲孔。所谓盲孔就是监测人员不知道孔的具体位置，然后返回场地进行定位。实际是这个孔洞有了以后，中央处理单元就有反应。相关人员经过后续的计算，对所接收的数据进行简单计算，最后成功定位了孔洞的位置。通过永久监测系统探测和定位到孔洞位置，和盲孔的实际位置相比，两者相差69公分。

结论：电学衬垫整体性调查作为非破坏性的安装质量保证系统，正在越来越多地被接受和采用。渗漏定位导电土工膜使得电学渗漏检测精度、效率更高，而对传统非导电土工膜进行此类检测，十分困难或者几乎不可能。针对渗漏定位导电土工膜的焊接技术的改进，避免了实际测试中误报信号的产生。渗漏定位导电土工膜和电子传感器结合，可以实现对防渗设施的永久渗漏监测。