吸附有二噁英的活性炭的回收技术探讨

2.1 固相吸附二噁英的无害化处理

携流式活性炭吸附二噁英工艺中，通过向烟道中喷入活性炭粉末吸附烟气中的二噁英，吸附后的活性炭与烟气中本身的灰尘由布袋除尘器捕集。由于活性炭与灰尘都吸附有二噁英，因此首先需采用低温脱氯还原法对其中的二噁英进行分解，实现其无害化处理，相应的工艺流程及处理设备分别见图 1 和图 2。

图 1 低温脱氯还原法处理除尘灰中二噁英的流程

图 2 低温脱氯还原法处理除尘灰中二噁英的设备示意图

注：1—储料仓；2—旋转动力系统；3—惰性气体系统；4—活性炭冷却器；5—加热系统；6—加热炉；7—控制系统

将收集到的除尘灰存于储料仓中，储料仓通过软连接、旋转阀与加热炉相连。加热炉中设有旋转动力系统，以使加热物料搅拌均匀，并以一定速度逐步将物料推送至活性炭冷却器。加热系统中的加热方式包括电加热，采用缠绕金属加热丝，并在加热炉外包覆保温材料。

惰性气体系统为加热炉、活性炭冷却器以及相应的连接管道提高惰性气体氛围，以保证整个加热及冷却过程中，装置内的氧含量低于 0.1%（体积分数）。加热炉出口与活性炭冷却器的物料入口相连，活性炭通过旋转输送，在冷却器中经水冷作用快速冷却。

反应设备还设有控制系统，用于控制惰性气体流量、冷却水流量、旋转动力系统的转速等，以满足工艺要求。活性炭冷却至 60 ℃以下时，通过活性炭冷却器出口的旋转阀排出反应器。

烧结电除尘后的烟气粉尘质量浓度约为 350 mg/Nm 3 ，喷入的活性炭吸附剂按 150mg/Nm 3 ，布袋除尘效率按 100%考虑，一台 360 m 2 级的烧结机（其烟气流量为 100 万Nm 3 /h）布袋后搜集的除尘灰约为 0.5 t/h。若采用一套处理能力为 1 t/h的低温脱氯反应器，设备投资约 15 万元，电耗约 330 kW·h（按 0.5 元/（kW·h）计），氮气（按 0.2 元/Nm 3 计）消耗量约为 50 m 3 /h，运行成本约 175 元/h，折合约 2.1 元/t（以Fe计算，吨Fe对应的烧结烟气量按 1.2 万Nm 3 计）。

2.2 活性炭的分离及回收

上述经无害化处理的布袋除尘灰中约含 30%的活性炭，该部分活性炭中吸附的二噁英已经脱附，可回收再利用。

回收活性炭的思路主要是将它与其中的灰尘分离。有研究者采用浮选法实现了高炉除尘灰中碳的回收，其回收率可达 92.8% [16-17] 。借鉴上述工艺，利用活性炭和烧结灰的特性，采用水浸除盐+浮选收炭工艺将活性炭进行分离，具体流程如图 3 所示。

图 3 活性炭回收利用工艺流程

烧结烟尘中主要成分为 Fe 和以 K 为主的金属氧化物以及 Cl。为了将活性炭与烧结烟尘组成的混合物中的活性炭分离处理，首先可通过水浸将烧结烟尘中 KCl 等盐分去除，洗涤液可用于提取 KCl。再利用活性炭的疏水性，以煤油为捕收剂，辅以分散剂和起泡剂，经过粗选和扫选，实现活性炭的分离。而剩余的部分主要是烧结灰泥浆，可返回烧结的混料工序用作烧结原料。回收后的活性炭经过烘干、活化后可以回用。

3 结 语

针对携流式活性炭吸附二噁英工艺中吸附后活性炭的回收利用，提出低温脱氯还原法是目前脱除其中二噁英的较为经济、有效的方法。并以钢铁企业烧结烟气二噁英脱除为例，基于低温脱氯还原法，提出了吸附有二噁英的活性炭的回收方案：

(1) 首先通过低温脱氯还原法将布袋收集的除尘灰中的二噁英分解，实现除尘灰的无害化。经核算，一台 360 m 2 级的烧结机对应一套处理能力为 1 t/h的低温脱氯反应器，其设备投资约 15 万元，运行成本约 175 元/h，折合约 2.1 元/t；

(2) 再通过“水浸除盐+浮选收碳”工艺，将除尘灰中的活性炭分离，可实现活性炭的回收利用。

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