利用水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物分析探討

固廢網(wǎng)訊:摘要：水泥窯是回轉(zhuǎn)窯的一種，世界上發(fā)達(dá)國(guó)家利用水泥窯焚燒危險(xiǎn)廢物已有30余年的歷史，不僅使廢物減量化、無(wú)害化，而且將廢物作為燃料利用，節(jié)省煤粉，做到廢物的資源化。本文主要對(duì)利用水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物的工藝及其處理后危險(xiǎn)成分去向作了闡述，并分析探討了該處置方式的優(yōu)勢(shì)，為危險(xiǎn)廢物處理工作提供參考。

關(guān)鍵詞：水泥窯；危險(xiǎn)廢物；優(yōu)勢(shì)分析

1水泥行業(yè)處理危險(xiǎn)廢物的工藝概述

目前，國(guó)內(nèi)外利用干法水泥生產(chǎn)線處理危險(xiǎn)廢物，主要是把危險(xiǎn)廢物作為水泥生產(chǎn)中的燃料，廢物通過(guò)高壓物化噴嘴噴入或炮彈發(fā)射系統(tǒng)打入窯內(nèi)，而作為原料的廢物則經(jīng)過(guò)分選、烘干等處理以后，和生料一起進(jìn)入生料磨。窯內(nèi)氣流與料流整體呈逆向運(yùn)行，系統(tǒng)全過(guò)程在負(fù)壓下操作，隨著水泥窯的運(yùn)行，廢物被分解，有機(jī)污染物被完全分解氧化，無(wú)機(jī)物也呈熔融狀態(tài)，一些重金屬元素通過(guò)液相反應(yīng)占據(jù)到水泥半成品熟料組分的晶格中，經(jīng)急冷后被完全固化，焚燒過(guò)程中產(chǎn)生的酸性氣體在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)被堿性物料所中和，氣化的重金屬吸附在煙塵上，隨著氣流，大部分煙塵隨預(yù)熱器中的物料返回窯中，少部分煙氣經(jīng)增濕塔迅速降溫降塵，出塔后又進(jìn)入大布袋收塵器徹底除塵，收集下的塵(回灰)用輸送帶傳送，與生料混合，再進(jìn)入水泥窯燒制成水泥。其生產(chǎn)工藝如圖1。

2關(guān)于危險(xiǎn)成分的去向和存在狀態(tài)問(wèn)題

（1）二惡英。水泥鍛燒時(shí)的溫度很高，超過(guò)了產(chǎn)生二惡英的溫度范圍，破壞了它的生成條件，所以水泥回轉(zhuǎn)窯在焚燒廢棄物時(shí)是不會(huì)產(chǎn)生二惡英的，但是在氣體冷卻過(guò)程中卻有可能產(chǎn)生二惡英，所以出窯廢氣在增濕塔里應(yīng)該急速冷卻到250℃以下，以防止在250℃- 350℃的溫度范圍內(nèi)二惡英重新生成。

（2）Hg的去向。廢棄物中的重金屬元素在水泥回轉(zhuǎn)窯中的揮發(fā)性和許多因素有關(guān)，諸如鍛燒溫度、原料中的其它微量元素等。單質(zhì)的汞理論上在100%完全蒸發(fā)，在熟料鍛燒過(guò)程中可能形成汞的氯化物HgCl2，它和汞一樣也是高揮發(fā)性物質(zhì)，所以汞不會(huì)存在于熟料中，只能揮發(fā)。揮發(fā)的汞及其化合物一部分會(huì)以氣態(tài)形式排放，另一部分會(huì)冷凝下來(lái)附著在粉塵上。

（3）其他重金屬元素。一些無(wú)機(jī)酸性成分(HF, HCl , SO2 , Cl-)和重金屬元素或者是與硅酸鹽結(jié)合，或者是固熔在熟料的晶格體系中。

原燃料帶入的鉛和鋅，約有90%結(jié)合到熟料礦物中，其余部分以氯化物形式揮發(fā)，隨窯灰構(gòu)成內(nèi)循環(huán)，這部分約有3%左右，也有少量隨粉塵排放，約為0. 1%左右。

熟料固化的福為輸入量的86%左右。福和原料中的氯生成福的氯化物隨窯灰做內(nèi)循環(huán)，所以在回轉(zhuǎn)窯廢氣溫度下可以不考慮有蒸汽狀態(tài)的福化合物隨凈氣排放。

鉻、鈷、鎳和銅絕大部分（>90%）固化在熟礦物中，窯灰中只有很少一部分，排入大氣中的部分是微量的。

3利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理危險(xiǎn)廢物的優(yōu)勢(shì)

3. 1水泥廠處理和銷納的廢物數(shù)量巨大

水泥行業(yè)可以利用大量廢物，是因?yàn)樗嘈袠I(yè)本身是一種耗用大量能源的工業(yè)，除了燃料，石灰石、粘土等消耗也很大，一般1. 6噸原料才能生產(chǎn)出1噸水泥，而1噸燃煤能生產(chǎn)6. 2噸水泥。一個(gè)日產(chǎn)2000噸熟料的干法生產(chǎn)線，每年消耗的原料和燃料近百萬(wàn)噸，所以，水泥窯利用廢物的潛力十分巨大。

3. 2水泥回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)行特點(diǎn)適合進(jìn)行危險(xiǎn)廢物的焚燒處理

（1）處理溫度高。水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的物料溫度在1450 ℃-1550℃，而氣體溫度則高達(dá)1700℃-1800 ℃。在高溫下，廢物中有毒有害成分徹底的分解，一般焚毀去除率達(dá)到99. 99 %。而焚燒爐內(nèi)煙氣和物料溫度只能達(dá)到1200℃-850℃。

（2）停留時(shí)問(wèn)長(zhǎng)。水泥回轉(zhuǎn)窯筒體長(zhǎng)，廢物在回轉(zhuǎn)窯高溫狀態(tài)下持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。根據(jù)一般統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，物料從窯尾到窯頭總的停留時(shí)間在35min左右，氣體在大于950℃以上的停留時(shí)間在8s以上，高于1300℃以上的停留時(shí)間大于3s，更有利于廢物的燃燒和分解。而焚燒爐中煙氣溫度高于1100℃的時(shí)問(wèn)僅2s。

（3）焚燒狀態(tài)易于穩(wěn)定。水泥回轉(zhuǎn)窯是一個(gè)熱慣性很大、十分穩(wěn)定的燃燒系統(tǒng)。它由回轉(zhuǎn)窯金屬筒體、窯內(nèi)砌筑的耐火磚以及在燒成帶形成的結(jié)皮和待鍛燒物料組成，質(zhì)量巨大，而且耐火材料具有隔熱性能，不會(huì)因?yàn)閺U物投入量和性質(zhì)的變化而造成大的溫度波動(dòng)，系統(tǒng)易于穩(wěn)定和控制。

（4）堿性的環(huán)境氣氛。生產(chǎn)水泥采用的原料成分決定了回轉(zhuǎn)窯內(nèi)是堿性氣氛，可以有效地抑制酸性物質(zhì)的排放，使得SO2和C1等化學(xué)成分化合成鹽類固定下來(lái)，減少或避免了一般燃燒后產(chǎn)生二惡英的現(xiàn)象。

（5）沒(méi)有廢渣排出。在水泥工業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中，只有生料和經(jīng)過(guò)鍛燒工藝所生產(chǎn)的熟料，沒(méi)有一般焚燒爐焚燒產(chǎn)生爐渣等問(wèn)題；而且水泥回轉(zhuǎn)窯負(fù)壓狀態(tài)運(yùn)行，煙氣和粉塵很少外溢。

（6）固化重金屬離子。利用水泥工業(yè)回轉(zhuǎn)窯鍛燒工藝處理危險(xiǎn)廢棄物，可以將廢物中的絕大部分重金屬離子固化在熟料中，避免其再度滲透和擴(kuò)散，污染水質(zhì)和土壤。

（7）焚燒處置點(diǎn)多，適應(yīng)性強(qiáng)。整個(gè)水泥燒成系統(tǒng)具有多個(gè)不同的高溫投料點(diǎn)，可適應(yīng)各種不同性質(zhì)和形態(tài)的廢棄物。特別需要指出的是，水泥回轉(zhuǎn)窯中焚燒可燃性危險(xiǎn)廢物時(shí)，排放出的CO2總量要比全部用燒煤下降一半，對(duì)于環(huán)境保護(hù)的意義十分重大。

3 3利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理危險(xiǎn)廢物對(duì)水泥質(zhì)量幾乎沒(méi)有影響

（1）通過(guò)對(duì)利用危險(xiǎn)廢物生產(chǎn)的水泥進(jìn)行水泥質(zhì)量檢測(cè)分析，結(jié)果證明水泥質(zhì)量沒(méi)有受到負(fù)面影響。以氟洛氛廢液為例，氟洛氛廢液替代煤9. 0%時(shí)，生料中氟含量為0.025%，一般生料中氟含量控制在0. 5%以內(nèi)，所以不會(huì)對(duì)水泥生產(chǎn)和質(zhì)量帶來(lái)影響。這可以從中國(guó)建材設(shè)計(jì)研究院的試燒對(duì)比檢驗(yàn)報(bào)告的部分?jǐn)?shù)據(jù)(表1)中看出，焚燒廢液后水泥質(zhì)量非但沒(méi)有影響，其28天強(qiáng)度反而提高了5 - 6Mpa。所以只要控制好進(jìn)廠廢料中有害成份含量就不會(huì)對(duì)水泥生產(chǎn)及質(zhì)量引起不利，相反控制適當(dāng)，其中有些微量元素還有助于水泥質(zhì)量提高。

從表2中數(shù)據(jù)分析可得出以下結(jié)論:熟料的主要成分沒(méi)有變化，有害成分Cl-、Na2O的含量低于焚燒前，燒油漆的K2O稍高，但也在正常范圍內(nèi)，這說(shuō)明處理廢棄物時(shí)通過(guò)調(diào)整工藝參數(shù)可避免對(duì)熟料質(zhì)量產(chǎn)生影響。

（2）水泥浸出實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理危險(xiǎn)廢物不會(huì)產(chǎn)生二次污染。在燒制水泥同時(shí)焚燒丙烯酸樹(shù)脂渣、油漆渣、有機(jī)廢液三種廢物時(shí)，熟料和回灰重金屬浸出液濃度(表3)均低于國(guó)家《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)—浸出毒性鑒別》中的相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，并且也低于國(guó)家《地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的二類水體標(biāo)準(zhǔn)。故該水泥產(chǎn)品的重金屬浸出濃度不會(huì)構(gòu)成對(duì)環(huán)境和人體的威脅。

結(jié)語(yǔ)

利用水泥廠回轉(zhuǎn)窯處置廢物，對(duì)水泥和環(huán)境都沒(méi)有負(fù)面影響，不僅有效安全地處置了危險(xiǎn)廢物，同時(shí)還能節(jié)省投資建新的焚燒爐選址、征地的費(fèi)用，具有經(jīng)濟(jì)效益。焚燒廢物與水泥生產(chǎn)同時(shí)進(jìn)行，節(jié)省了燃料、人員工資等費(fèi)用，使焚燒廢物的運(yùn)行費(fèi)用大大降低。

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原標(biāo)題:利用水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物分析探討