水泥窯協(xié)同處置酸洗污泥工業(yè)試驗(yàn)探討

田 野

(中建材（合肥） 粉體科技裝備有限公司， 安徽 合肥 230051)

水泥窯協(xié)同處置酸洗污泥工業(yè)試驗(yàn)探討

田 野

(中建材（合肥） 粉體科技裝備有限公司， 安徽 合肥 230051)

該文以水泥窯協(xié)同處置酸洗污泥工業(yè)進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)并進(jìn)行探討，分析水泥窯協(xié)同處置以后對(duì)污染物排放情況、水泥熟料質(zhì)量以及系統(tǒng)工藝產(chǎn)生的影響。結(jié)果表明，在水泥窯中加入一定量酸洗污泥之后，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示各項(xiàng)指標(biāo)均在規(guī)定限制之下，煙氣中氯化氫、鉿排放量增加，顆粒物以及二氧化硫，氮氧化物以及重金屬排放是沒(méi)有明顯變化，而水泥熟料性能指標(biāo)中熟料以及重金屬浸出情況完全能夠達(dá)到國(guó)家相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。水泥窯系統(tǒng)處置過(guò)程中因?yàn)樗嵯次勰嗪勘容^多所以會(huì)增加煤消耗，但是并不會(huì)影響到水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。水泥窯協(xié)同處置酸洗污泥工業(yè)生產(chǎn)具有可行性。

水泥窯；協(xié)同處置；酸洗污泥；試驗(yàn)

金屬表面在經(jīng)過(guò)處理的時(shí)候會(huì)產(chǎn)生酸洗廢水，酸洗廢水再經(jīng)過(guò)處理之后就會(huì)產(chǎn)生固體酸洗污泥，其中會(huì)有重金屬鎳、鉻、鐵等金屬以及殘留酸，假設(shè)處理方面方式不恰當(dāng)特別容易造成重大環(huán)境污染問(wèn)題。近些年來(lái)，隨著工業(yè)不斷發(fā)展，一些以金屬作為原材料的行業(yè)開(kāi)始興起，酸洗污泥產(chǎn)生量也在隨著增加，由于目前國(guó)內(nèi)在處理酸性污泥方面仍然缺乏合理處置技術(shù)，導(dǎo)致酸性污泥大量遺留在工廠內(nèi)部，也使得預(yù)防環(huán)境污染方面壓力重大。水泥窯具備高溫特性，可以將廢物中有機(jī)組分進(jìn)行徹底分解，而其中無(wú)機(jī)組分也能夠轉(zhuǎn)變?yōu)樗嗍炝?，并且更為明確的優(yōu)點(diǎn)就是能夠?qū)胶狭现杏泻υ剡M(jìn)行有效固化以及保持穩(wěn)定性，使用水泥窯協(xié)同處置酸洗污泥已經(jīng)是近年來(lái)發(fā)展最為迅速的處置技術(shù)之一。從20世紀(jì)末我國(guó)已經(jīng)開(kāi)始使用水泥窯來(lái)協(xié)同處置廢物方面的研究并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，主要是針對(duì)生活垃圾、城鎮(zhèn)產(chǎn)生的污水以及工廠產(chǎn)生的淤泥等等危險(xiǎn)性較小固體廢物垃圾處理。

1 材料與方法

1.1 水泥窯協(xié)同處置系統(tǒng)

本次工業(yè)試驗(yàn)主要對(duì)象就是以長(zhǎng)春市宏遠(yuǎn)水泥公司5000 t/d 新型干法水泥熟料生產(chǎn)線為依托，針對(duì)酸洗污泥作為對(duì)象協(xié)同處置。在生料配料生產(chǎn)系統(tǒng)中開(kāi)始進(jìn)行酸洗污泥投加：使用鏟車將污泥運(yùn)送到儲(chǔ)料倉(cāng)當(dāng)中，再由皮帶進(jìn)行傳送，按照相應(yīng)比例與其他原料混合進(jìn)入生料均化庫(kù)，再經(jīng)過(guò)立磨粉磨使污泥達(dá)到合適的粉徑，送入窯系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)高溫煅煉之后形成水泥熟料。

1.2 酸洗污泥性質(zhì)

根據(jù)產(chǎn)品相關(guān)特性以及酸性工藝，酸洗污泥中主要金屬元素常常是以鐵為主，因?yàn)樗嵯磸U水中常以生石灰作為中和劑，所以鈣含量也相對(duì)較高，重金屬成分以鎳、鉻、鋅、鉑為主；其中非金屬元素主要就是以企業(yè)使用何種酸洗劑有關(guān)。一般情況下不銹鋼采用混合酸洗劑，其中氮含量會(huì)非常高。為確保泥質(zhì)代表性，因此以下會(huì)根據(jù)行業(yè)特征選取鎳、鉻、鋅、鉑等有毒金屬元素較高的三家企業(yè)酸洗污泥（以A1、A2、A3為表示）為本次實(shí)驗(yàn)對(duì)象。

由于酸洗污泥中鐵、鈣等含量相對(duì)較高，因此可以在進(jìn)行協(xié)同處置時(shí)替代一部分鐵質(zhì)以及石灰石等原料，但是其明顯缺點(diǎn)就是污染成分沒(méi)有生料那么低。因此為預(yù)防酸洗污泥中相關(guān)成分影響污染水泥生產(chǎn)以及環(huán)境，就必須對(duì)入窯的酸洗污泥投放量嚴(yán)格控制。本次試驗(yàn)中根據(jù)相關(guān)關(guān)系式以及熟料在浸出限制要求進(jìn)行反復(fù)試驗(yàn)以及推算出最后酸洗污泥摻配比例，并根據(jù)相關(guān)技術(shù)規(guī)范中所有有關(guān)元素最大允許投加量限制，得到實(shí)際中酸洗污泥摻配比。

1.3 試驗(yàn)方法

酸洗污泥根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行投加，開(kāi)始從生料系統(tǒng)就需要投加。分別投加到A1、A2、A3這三個(gè)種類當(dāng)中，每個(gè)種類最佳工業(yè)試驗(yàn)是72小時(shí)，磨機(jī)系統(tǒng)原料（含酸洗污泥）投加量應(yīng)該每小時(shí)500噸，分別在24小時(shí)、48小時(shí)、72小時(shí)之后通過(guò)窯尾煙囪進(jìn)行煙氣采樣以及通過(guò)熟料冷卻機(jī)出口進(jìn)行熟料采樣。最后檢測(cè)結(jié)果取 3 次采樣檢測(cè)數(shù)據(jù)的平均值。在進(jìn)行工業(yè)試驗(yàn)前需進(jìn)行對(duì)照組試驗(yàn)。煙氣中顆粒物，二氧化硫，氮氧化物需要參照GB 4915—2004 《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采樣和分析，氯化氫、鉿、鉻、鎳、鉑、鋁、錳等需要參照GB 30485—2013 《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行采樣和分析，酸洗污泥其他金屬成分如：鈦、鎘、鉮、鈹、錫、銻、鈷、釩等含量較少，低于檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，可忽略不計(jì)。水泥凝結(jié)時(shí)間、安定性檢驗(yàn)按 GB/T1346—2011進(jìn)行強(qiáng)度按GB/T17671—1999進(jìn)行分析，熟料可浸出重金屬含量按 GB/T30810—2014 進(jìn)行測(cè)定。水泥窯系統(tǒng)參數(shù)變化從熟料燒成中央控制系統(tǒng)獲取。

2 結(jié)果與討論

2.1 協(xié)同處置對(duì)環(huán)境的影響

（1）煙氣排放

酸洗污泥投加前后產(chǎn)生尾氣成分對(duì)比從整體上看，酸洗污泥投放量較小，各個(gè)種類酸洗污泥對(duì)水泥生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的尾氣是不具備影響，各種指標(biāo)均在規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)。與對(duì)照組相比顆粒物、二氧化硫、 氮氧化物只有小范圍變化，主要是與水泥系統(tǒng)參數(shù)波動(dòng)相關(guān)；而顆粒物排放濃度整體來(lái)看偏高， 根據(jù) GB4915—2013《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》相關(guān)規(guī)定重點(diǎn)地區(qū)企業(yè)顆粒物、二氧化硫，氮氧化合物排放質(zhì)量濃度分別需要在 25、150 和 340 mg/m3以下。A1、A2酸洗污泥中氯、氟含量較高，因?yàn)槠渚哂袚]發(fā)性，大部分會(huì)進(jìn)入到煙氣中，所以導(dǎo)致尾氣中氯化氫以及鉿有所增加；酸 洗污泥 Cl，F(xiàn) 含 量較高，因揮發(fā)性強(qiáng)大部分進(jìn)入煙氣，造成尾氣排放中 HCl，HF 有所增加；鎳、鉻、銅、錳等重金屬不易揮發(fā)，會(huì)大部分遺留在熟料或者是窯灰中，大部分在熟料或窯灰富集，協(xié)同處置過(guò)程對(duì)煙氣重金屬?zèng)]有造成影響。

（2）熟料重金屬浸出

熟料重金屬浸出量對(duì)比。從相關(guān)資料顯示，很多重金屬在協(xié)同處置過(guò)程中能夠被有效固化，摻加酸洗污泥前后實(shí)際浸出變化量很小，保持在正常范圍之內(nèi)，并符合 GB 30760—2014《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定。

2.2 協(xié)同處置對(duì)水泥窯系統(tǒng)的影響

水泥窯系統(tǒng)的穩(wěn)定性主要由以下幾個(gè)參數(shù)體現(xiàn)：分解爐溫度、窯電流、高溫風(fēng)機(jī)電流和尾煤量。上述參數(shù)波動(dòng)越大，表示窯的工況越不穩(wěn)定。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，由于酸洗污泥含水率較高，為保證分解爐溫度保持相對(duì)穩(wěn)定，協(xié)同處置過(guò)程中需增加尾煤投加量。尾煤投加量的增加，要求提供更多的氧氣，同時(shí)也導(dǎo)致煙氣排放量的增加，另外酸洗污泥中大量水分形成水蒸氣也增加了煙氣排放量，因此表征輸送風(fēng)量的高溫風(fēng)機(jī)電流量有所上升。窯電流是表征水泥系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷的重要參數(shù)，由于酸洗污泥含水率較高，在入窯原料一定的前提下，實(shí)際熟料產(chǎn)量降低，窯內(nèi)相應(yīng)減小，因此窯電流比空白試驗(yàn)低?？傮w來(lái)看，尾煤量的增加和窯電流減小都在可控范圍內(nèi)，酸洗污泥含水率較高可以通過(guò)調(diào)節(jié)煤粉用量消除影響，從而使得水泥窯系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3 結(jié)論

首先，因水泥窯體型較大，所以生產(chǎn)量也會(huì)比較大，而酸洗污泥能夠摻配量比較少，因此，很多有毒物質(zhì)已經(jīng)通過(guò)協(xié)同處置后固化到熟料中去，并不會(huì)產(chǎn)生影響，除氯、氟等本身?yè)]發(fā)性較高物質(zhì)導(dǎo)致排放值會(huì)比對(duì)照組高之外，煙氣排放以及熟料中重金屬浸出濃度并無(wú)明顯變化，主要受水泥窯系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)波動(dòng)影響。

其次，水泥窯協(xié)同處置酸洗污泥并不會(huì)影響水泥質(zhì)量，污染物排放以及水泥熟料性能指標(biāo)能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)定要求；其主要缺點(diǎn)就是比較耗煤，所以在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)注意酸洗污泥含水量，以便降低成本。

最后，根據(jù)本次試驗(yàn)可以看出，在嚴(yán)格控制酸洗污泥投加量，使用水泥窯進(jìn)行協(xié)同處置是具有可行性，對(duì)實(shí)現(xiàn)大批量處置酸洗污泥以及將資源二次利用具有重大意義。[1]方斌斌.水泥窯協(xié)同處置酸洗污泥工業(yè)試驗(yàn)研究[J].環(huán)境科技,2016,(04)：35-37+40.

[2]黃敏銳.典型污泥類廢物水泥窯協(xié)同處置技術(shù)研究[D].浙江工商大學(xué),2016.[3]王昕,劉晨,顏碧蘭,鄭旭,張江,王煥忠.國(guó)內(nèi)外水泥窯協(xié)同處置城市固體廢棄物現(xiàn)狀與應(yīng)用[J].硅酸鹽通報(bào),2014,(08)：1989-1995.

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1007-6344（2017）09-0005-01