文/張惠林

目前，國(guó)內(nèi)的垃圾焚燒項(xiàng)目快速發(fā)展，焚燒的生活垃圾量越來越多，國(guó)內(nèi)的生活垃圾處理逐步由以往的填埋無害化處理向焚燒無害化處理轉(zhuǎn)變[1-3]。根據(jù)《“十四五”城鎮(zhèn)生活垃圾分類和處理設(shè)施發(fā)展規(guī)劃》，規(guī)劃要求到2025 年城市生活垃圾資源化利用率將達(dá)到60%左右，“十四五”期間生活垃圾焚燒處理能力將提升至80 萬噸/日，較“十三五”規(guī)劃目標(biāo)的59.14 萬噸/日提升35.27%[4-7]。生活垃圾焚燒可使垃圾最大程度的減容，但仍熱會(huì)產(chǎn)生20%～30%的爐渣[8-12]，預(yù)計(jì)到2025 年全國(guó)的爐渣量估計(jì)超過2.0×105t/d。以往的爐渣主要采用填埋處理，既占用了大量的填埋場(chǎng)庫(kù)容，又浪費(fèi)了資源[13-16]。目前，國(guó)內(nèi)填埋場(chǎng)庫(kù)容越來越緊張，爐渣填埋的成本越來越高，因而導(dǎo)致了國(guó)內(nèi)爐渣處理廠如雨后春筍般涌現(xiàn)。由于爐渣成分十分復(fù)雜，必須對(duì)爐渣進(jìn)行分選處理，去除雜質(zhì)和金屬，得到高質(zhì)量的集料產(chǎn)品，方能實(shí)現(xiàn)爐渣的綜合利用。

目前，爐渣分選工藝主要分為干法分選工藝和濕法分選工藝，其中濕法分選工藝又可分選重選濕法分選工藝和洗滌式濕法分選工藝[17-19]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)爐渣處理廠主要采用重選濕法分選工藝，僅少數(shù)爐渣廠采用干法分選工藝。而國(guó)外數(shù)量超過80%的爐渣廠采用干法分選工藝，剩余爐渣廠采用洗滌式濕法分選工藝。雖然濕法分選工藝存在金屬回收率高、集料產(chǎn)品質(zhì)量好、產(chǎn)品用途范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，但也存在分選系統(tǒng)復(fù)雜、耗水量高、冬季結(jié)冰、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、水處理成本高等問題[20-25]。爐渣干法分選系統(tǒng)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)過程中不使用循環(huán)水，不會(huì)產(chǎn)生無水污染，具有占地面積小、維修費(fèi)用低、管理方便和生產(chǎn)環(huán)境好等優(yōu)點(diǎn)，是國(guó)內(nèi)爐渣分選工藝的發(fā)展的方向。因此，對(duì)于以回收金屬為主，對(duì)集料產(chǎn)品質(zhì)量要求較低，且處于高寒、缺水地區(qū)的項(xiàng)目，不宜采用濕法分選工藝，可考慮采用干法分選工藝。

1 爐渣干法分選工藝設(shè)計(jì)

工藝的設(shè)計(jì)是爐渣分選廠設(shè)計(jì)十分重要環(huán)節(jié)，其流程制定過程中需綜合考慮原料性質(zhì)、產(chǎn)品方案、用戶要求、產(chǎn)品回收率和經(jīng)濟(jì)效益等因素，并遵循技術(shù)先進(jìn)、成熟高效、合理可行、回收率最大化的原則。具體說明如下：

（1）對(duì)原料的性質(zhì)進(jìn)行成分分析，并進(jìn)行篩分試驗(yàn)，掌握詳細(xì)的物料試驗(yàn)數(shù)據(jù)；

（2）結(jié)合原料成分和市場(chǎng)需求，制定合理的產(chǎn)品方案和分選技術(shù)指標(biāo)，如金屬回收率、再生集料含雜率等指標(biāo)；

（3）根據(jù)原料性質(zhì)和產(chǎn)品要求，合理選擇和搭配各個(gè)工藝環(huán)節(jié)，確保制定出的工藝流程先進(jìn)合理、成熟高效，達(dá)到技術(shù)最優(yōu)；

（4）實(shí)際生產(chǎn)過程中，工藝可以靈活調(diào)整，并能根據(jù)用戶的要求分選出不同質(zhì)量規(guī)格的產(chǎn)品；

（5）選擇技術(shù)成熟可靠的工藝設(shè)備，合理搭配銜接，發(fā)揮設(shè)備的最佳效能，提高系統(tǒng)的生產(chǎn)效率；

（6）在滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求的前提下獲得最大的產(chǎn)品回收率，降低再生集料的含雜率，提高爐渣的綜合利用效率，以期達(dá)到最高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1.1 工藝流程制定

爐渣干法分選工藝，主要分為上料、人工除雜、除鐵、預(yù)篩分、大料風(fēng)選、破碎、產(chǎn)品篩分、產(chǎn)品風(fēng)選、渦流分選等環(huán)節(jié)，其中預(yù)篩分的分級(jí)粒徑尺寸為20mm，產(chǎn)品篩分的粒徑尺寸為5mm、10mm。

工藝描述如下：采用鏟車或抓斗將爐渣送至上料斗內(nèi)，料斗下方設(shè)置連續(xù)給料的振動(dòng)給料機(jī)。給料機(jī)將爐渣均勻、連續(xù)的輸送至下方輸渣膠帶機(jī)。在輸渣膠帶機(jī)的兩側(cè)設(shè)置人工分揀工位，可將爐渣中的大件雜物分揀出來，避免影響后續(xù)的分選系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。分揀出來的可燃雜物，采用車輛運(yùn)至焚燒廠焚燒處理；不可燃物，運(yùn)輸至填埋場(chǎng)處理。輸渣皮帶機(jī)的上方設(shè)置有多道除鐵器，可以將爐渣中的廢鐵分選出來，得到廢鐵產(chǎn)品。輸渣膠帶機(jī)將爐渣輸送至預(yù)篩分環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)采用篩孔為20mm 的滾筒篩，可以將爐渣篩分為0～20mm 和＞20mm 兩個(gè)粒級(jí)的物料，其中0～20mm 進(jìn)入產(chǎn)品篩分環(huán)節(jié)，＞20mm 物料進(jìn)入大料風(fēng)選環(huán)節(jié)。大料風(fēng)選環(huán)節(jié)采用風(fēng)選機(jī)將大料中的輕飄雜物分選出來，分選后的大料進(jìn)入大塊破碎機(jī)進(jìn)行破碎至＜20mm，然后返回至預(yù)篩分環(huán)節(jié)繼續(xù)篩分，從而形成了粒度控制的閉路循環(huán)，防止超尺寸物料進(jìn)入下一環(huán)節(jié)。0～20mm 的物料進(jìn)入產(chǎn)品篩分環(huán)節(jié)，該環(huán)節(jié)可將物料篩分為0～5mm、5～10mm 和10～20mm 三種集料，其中5～10mm、10～20mm進(jìn)入產(chǎn)品風(fēng)選環(huán)節(jié)，0～5mm直接作為集料產(chǎn)品。產(chǎn)品風(fēng)選環(huán)節(jié)采用風(fēng)選機(jī)對(duì)物料進(jìn)行風(fēng)選，分選出其中的輕飄雜物，分選后的集料直接進(jìn)入渦流分選環(huán)節(jié)進(jìn)行處理。風(fēng)速為風(fēng)選機(jī)的最關(guān)鍵的指標(biāo)，需要根據(jù)輕飄物的密度進(jìn)行合理的確定。渦流分選機(jī)主要是采用高速旋轉(zhuǎn)磁棍產(chǎn)生交變磁場(chǎng)切割有色金屬，在金屬內(nèi)部產(chǎn)生渦電流，進(jìn)而在金屬內(nèi)部產(chǎn)生與磁棍磁場(chǎng)相反的磁場(chǎng)，有色金屬顆粒會(huì)因兩個(gè)磁場(chǎng)產(chǎn)生的排斥力而向前跳躍并從爐渣中分離出去。渦流分選環(huán)節(jié)可以將爐渣中的有色金屬分選出來，并得到5～10mm、10～20mm 再生集料產(chǎn)品。具體詳見圖1。

該工藝分選得到的0～5mm 集料產(chǎn)品，可作為填埋場(chǎng)覆土使用；5～10mm 和10～20mm 的集料產(chǎn)品可以作為路基集料使用。

圖1 干法分選工藝流程圖

1.2 設(shè)備選型

以300t/d 的爐渣處理規(guī)模為例，進(jìn)行設(shè)備選型計(jì)算，具體設(shè)備選型結(jié)果詳見表1。

表1 主要設(shè)備選型表

2 控制噪聲設(shè)計(jì)

爐渣設(shè)備在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量噪聲，需要在設(shè)計(jì)時(shí)就考慮降噪措施。

2.1 工程設(shè)計(jì)降噪措施

（1）所有的爐渣分選工藝設(shè)備、原料和產(chǎn)品均布置在封閉的車間內(nèi)，降低車間內(nèi)噪聲對(duì)外界的影響；

（2）設(shè)備選型時(shí)，盡量選用符合標(biāo)準(zhǔn)的低噪聲設(shè)備，從根源上降低噪聲；

（3）工藝布置時(shí)，在保證溜槽不積料的情況下，盡量降低落料高度，減小溜槽傾角，降低物料轉(zhuǎn)載時(shí)的噪聲；

（4）采用皮帶機(jī)輸送物料，盡量減少物料的車輛轉(zhuǎn)運(yùn)，降低轉(zhuǎn)運(yùn)車輛的噪聲。

2.2 運(yùn)行措施

（1）加強(qiáng)員工的設(shè)備操作技能培訓(xùn)，做好設(shè)備的檢查和維護(hù)，降低設(shè)備的故障率，避免出現(xiàn)設(shè)備故障的噪聲；

（2）運(yùn)行過程中盡可能的關(guān)閉無通風(fēng)、通行要求的門窗，減少室內(nèi)噪音的外泄；

（3）盡量白天運(yùn)行，避免夜間運(yùn)行，降低夜間噪聲。

3 控制粉塵設(shè)計(jì)

爐渣干法分選工藝對(duì)爐渣的含水量要求較嚴(yán)格，其含水量越低干法分選的效果越好。但爐渣含水量較低時(shí)，會(huì)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生大量的粉塵。因此，爐渣干法分選廠在設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)時(shí)，須考慮采取降塵措施，以滿足環(huán)保要求。

3.1 工程設(shè)計(jì)措施

（1）所有的爐渣原料和產(chǎn)品均布置在封閉的車間內(nèi)，降低車間內(nèi)粉塵對(duì)外界的影響，同時(shí)保護(hù)物料不受外界氣象的影響；

（2）產(chǎn)生粉塵較大的設(shè)備（如分級(jí)篩、破碎機(jī)），均設(shè)置外罩或者布置在單獨(dú)的封閉房間內(nèi)，減少粉塵外溢；

（3）工藝布置時(shí)，盡量降低落料高度，減少粉塵的產(chǎn)生量；

（4）在粉塵產(chǎn)生較多的地方，設(shè)置除塵器裝置，對(duì)含塵空氣進(jìn)行過濾，降低車間的粉塵含量，保證車間內(nèi)的粉塵濃度符合當(dāng)?shù)丨h(huán)保規(guī)范要求。

3.2 運(yùn)行措施

（1）保持爐渣合理的含水率，減少粉塵的產(chǎn)生；

（2）定期檢查除塵裝置，清理設(shè)備積灰，減少漏風(fēng)點(diǎn)，并定期更換濾芯，提高除塵效率；

（3）嚴(yán)格根據(jù)操作規(guī)范沖洗地面，保持車間地面的清潔，減少起塵點(diǎn)；

（4）加強(qiáng)車間的通風(fēng)，保持室內(nèi)空氣的流通，減少車間粉塵的集聚，減少對(duì)生產(chǎn)人員的危害。

4 經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算

4.1 項(xiàng)目總投資

以處理規(guī)模為300t/d 的爐渣處理廠為例進(jìn)行測(cè)算。爐渣分選車間的總投資約1500 萬元（不含征地費(fèi)），其中土建費(fèi)800 萬元，設(shè)備費(fèi)400 萬元，安裝費(fèi)200 萬元，其他費(fèi)用100 萬元。

4.2 成本測(cè)算

分選車間的總用電負(fù)荷約200kW，勞動(dòng)定員15 人。經(jīng)粗略測(cè)算，分選車間的電費(fèi)約為30 萬元/年，燃油費(fèi)為60 萬元/年，修理費(fèi)為10 萬元/年，管理費(fèi)15 萬元/年，綜合折舊費(fèi)60 萬元/年，人工費(fèi)50 萬元/年，總成本為225 萬元/年，綜合單位成本約為22.73 元/t。

4.3 收益測(cè)算

爐渣處理規(guī)模為300t/d，年處理量9.9×104t，年產(chǎn)再生集料約9.0×104t。經(jīng)過考察，爐渣廠的主要收入來源于金屬的銷售收入，再生集料的銷售收入占比非常少，且受建材市場(chǎng)的行情影響較大，本次測(cè)算將再生集料的銷售收入忽略不計(jì)。經(jīng)粗略測(cè)算，該規(guī)模的爐渣廠可年回收廢鐵2500t，銷售收入為200 萬元/年；廢鋁300t，銷售收入為180萬元/年；其他金屬50t，銷售收入為20萬元/年；項(xiàng)目金屬的總銷售收入為400 萬元，綜合單價(jià)收入40.40元/t。

因此，爐渣的稅前凈利潤(rùn)約為17.67 元/t。根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策，爐渣處理廠稅收優(yōu)惠政策。因此，經(jīng)粗略估算，達(dá)產(chǎn)后爐渣廠年凈利潤(rùn)約174.93 萬元，投資回收期約8.57年。本項(xiàng)目為固廢處理項(xiàng)目，雖經(jīng)濟(jì)效益不高，但能夠取得很好的環(huán)境效益，其綜合效益是十分明顯的。

5 結(jié)論

爐渣分選工藝主要分為干法分選工藝和濕法分選工藝。國(guó)內(nèi)普遍采用濕法分選工藝，但干法分選工藝在高寒、缺水地區(qū)的具有一定的優(yōu)勢(shì)。

爐渣干法分選工藝，主要包括上料、人工除雜、除鐵、預(yù)篩分、大料風(fēng)選、破碎、產(chǎn)品篩分、產(chǎn)品風(fēng)選、渦流分選等環(huán)節(jié)，分選得到的0～5mm 集料產(chǎn)品，可作為填埋場(chǎng)覆土使用；5～10mm 和10～20mm 的集料產(chǎn)品可以作為路基集料使用。具體的工藝設(shè)置可根據(jù)爐渣原料性質(zhì)和產(chǎn)品要求，合理選擇和搭配各個(gè)工藝環(huán)節(jié)，確保制定出的工藝流程先進(jìn)合理、成熟高效，達(dá)到技術(shù)最優(yōu)。

由于爐渣干法分選要求爐渣含水率較低，爐渣較為干燥，分選系統(tǒng)在生產(chǎn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量的噪聲和粉塵，項(xiàng)目設(shè)計(jì)和運(yùn)營(yíng)過程必須采取合理的降噪、除塵措施，以減少項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的影響，滿足環(huán)保的要求。

對(duì)于處理規(guī)模為300t/d 的爐渣處理廠，經(jīng)粗略測(cè)算，達(dá)產(chǎn)后年凈利潤(rùn)約174.93 萬元，投資回收期約8.57 年。本項(xiàng)目為固廢處理項(xiàng)目，雖經(jīng)濟(jì)效益不高，但能夠取得很好的環(huán)境效益，其綜合效益也是十分明顯的。