利用水泥窑协同处置危险废物分析探讨

摘要：水泥窑是回转窑的一种，世界上发达国家利用水泥窑焚烧危险废物已有30余年的历史，不仅使废物减量化、无害化，而且将废物作为燃料利用，节省煤粉，做到废物的资源化。本文主要对利用水泥窑协同处置危险废物的工艺及其处理后危险成分去向作了阐述，并分析探讨了该处置方式的优势，为危险废物处理工作提供参考。

关键词：水泥窑；危险废物；优势分析

1水泥行业处理危险废物的工艺概述

目前，国内外利用干法水泥生产线处理危险废物，主要是把危险废物作为水泥生产中的燃料，废物通过高压物化喷嘴喷入或炮弹发射系统打入窑内，而作为原料的废物则经过分选、烘干等处理以后，和生料一起进入生料磨。窑内气流与料流整体呈逆向运行，系统全过程在负压下操作，随着水泥窑的运行，废物被分解，有机污染物被完全分解氧化，无机物也呈熔融状态，一些重金属元素通过液相反应占据到水泥半成品熟料组分的晶格中，经急冷后被完全固化，焚烧过程中产生的酸性气体在水泥回转窑内被碱性物料所中和，气化的重金属吸附在烟尘上，随着气流，大部分烟尘随预热器中的物料返回窑中，少部分烟气经增湿塔迅速降温降尘，出塔后又进入大布袋收尘器彻底除尘，收集下的尘(回灰)用输送带传送，与生料混合，再进入水泥窑烧制成水泥。其生产工艺如图1。

2关于危险成分的去向和存在状态问题

（1）二恶英。水泥锻烧时的温度很高，超过了产生二恶英的温度范围，破坏了它的生成条件，所以水泥回转窑在焚烧废弃物时是不会产生二恶英的，但是在气体冷却过程中却有可能产生二恶英，所以出窑废气在增湿塔里应该急速冷却到250℃以下，以防止在250℃- 350℃的温度范围内二恶英重新生成。

（2）Hg的去向。废弃物中的重金属元素在水泥回转窑中的挥发性和许多因素有关，诸如锻烧温度、原料中的其它微量元素等。单质的汞理论上在100%完全蒸发，在熟料锻烧过程中可能形成汞的氯化物HgCl2，它和汞一样也是高挥发性物质，所以汞不会存在于熟料中，只能挥发。挥发的汞及其化合物一部分会以气态形式排放，另一部分会冷凝下来附着在粉尘上。

（3）其他重金属元素。一些无机酸性成分(HF, HCl , SO2 , Cl-)和重金属元素或者是与硅酸盐结合，或者是固熔在熟料的晶格体系中。

原燃料带入的铅和锌，约有90%结合到熟料矿物中，其余部分以氯化物形式挥发，随窑灰构成内循环，这部分约有3%左右，也有少量随粉尘排放，约为0. 1%左右。

熟料固化的福为输入量的86%左右。福和原料中的氯生成福的氯化物随窑灰做内循环，所以在回转窑废气温度下可以不考虑有蒸汽状态的福化合物随净气排放。

铬、钴、镍和铜绝大部分（>90%）固化在熟矿物中，窑灰中只有很少一部分，排入大气中的部分是微量的。

3利用水泥回转窑处理危险废物的优势

3. 1水泥厂处理和销纳的废物数量巨大

水泥行业可以利用大量废物，是因为水泥行业本身是一种耗用大量能源的工业，除了燃料，石灰石、粘土等消耗也很大，一般1. 6吨原料才能生产出1吨水泥，而1吨燃煤能生产6. 2吨水泥。一个日产2000吨熟料的干法生产线，每年消耗的原料和燃料近百万吨，所以，水泥窑利用废物的潜力十分巨大。

3. 2水泥回转窑的运行特点适合进行危险废物的焚烧处理

（1）处理温度高。水泥回转窑内的物料温度在1450 ℃-1550℃，而气体温度则高达1700℃-1800 ℃。在高温下，废物中有毒有害成分彻底的分解，一般焚毁去除率达到99. 99 %。而焚烧炉内烟气和物料温度只能达到1200℃-850℃。

（2）停留时问长。水泥回转窑筒体长，废物在回转窑高温状态下持续时间长。根据一般统计数据，物料从窑尾到窑头总的停留时间在35min左右，气体在大于950℃以上的停留时间在8s以上，高于1300℃以上的停留时间大于3s，更有利于废物的燃烧和分解。而焚烧炉中烟气温度高于1100℃的时问仅2s。

（3）焚烧状态易于稳定。水泥回转窑是一个热惯性很大、十分稳定的燃烧系统。它由回转窑金属筒体、窑内砌筑的耐火砖以及在烧成带形成的结皮和待锻烧物料组成，质量巨大，而且耐火材料具有隔热性能，不会因为废物投入量和性质的变化而造成大的温度波动，系统易于稳定和控制。

（4）碱性的环境气氛。生产水泥采用的原料成分决定了回转窑内是碱性气氛，可以有效地抑制酸性物质的排放，使得SO2和C1等化学成分化合成盐类固定下来，减少或避免了一般燃烧后产生二恶英的现象。

（5）没有废渣排出。在水泥工业的生产过程中，只有生料和经过锻烧工艺所生产的熟料，没有一般焚烧炉焚烧产生炉渣等问题；而且水泥回转窑负压状态运行，烟气和粉尘很少外溢。

（6）固化重金属离子。利用水泥工业回转窑锻烧工艺处理危险废弃物，可以将废物中的绝大部分重金属离子固化在熟料中，避免其再度渗透和扩散，污染水质和土壤。

（7）焚烧处置点多，适应性强。整个水泥烧成系统具有多个不同的高温投料点，可适应各种不同性质和形态的废弃物。特别需要指出的是，水泥回转窑中焚烧可燃性危险废物时，排放出的CO2总量要比全部用烧煤下降一半，对于环境保护的意义十分重大。

3 3利用水泥回转窑处理危险废物对水泥质量几乎没有影响

（1）通过对利用危险废物生产的水泥进行水泥质量检测分析，结果证明水泥质量没有受到负面影响。以氟洛氛废液为例，氟洛氛废液替代煤9. 0%时，生料中氟含量为0.025%，一般生料中氟含量控制在0. 5%以内，所以不会对水泥生产和质量带来影响。这可以从中国建材设计研究院的试烧对比检验报告的部分数据(表1)中看出，焚烧废液后水泥质量非但没有影响，其28天强度反而提高了5 - 6Mpa。所以只要控制好进厂废料中有害成份含量就不会对水泥生产及质量引起不利，相反控制适当，其中有些微量元素还有助于水泥质量提高。

从表2中数据分析可得出以下结论:熟料的主要成分没有变化，有害成分Cl-、Na2O的含量低于焚烧前，烧油漆的K2O稍高，但也在正常范围内，这说明处理废弃物时通过调整工艺参数可避免对熟料质量产生影响。

（2）水泥浸出实验结果表明，利用水泥回转窑处理危险废物不会产生二次污染。在烧制水泥同时焚烧丙烯酸树脂渣、油漆渣、有机废液三种废物时，熟料和回灰重金属浸出液浓度(表3)均低于国家《危险废物鉴别标准—浸出毒性鉴别》中的相应标准，并且也低于国家《地面水环境质量标准》中的二类水体标准。故该水泥产品的重金属浸出浓度不会构成对环境和人体的威胁。

结语

利用水泥厂回转窑处置废物，对水泥和环境都没有负面影响，不仅有效安全地处置了危险废物，同时还能节省投资建新的焚烧炉选址、征地的费用，具有经济效益。焚烧废物与水泥生产同时进行，节省了燃料、人员工资等费用，使焚烧废物的运行费用大大降低。

参考文献

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