水泥窯協同處置酸洗污泥工業試驗探討

田 野

(中建材（合肥） 粉體科技裝備有限公司， 安徽 合肥 230051)

水泥窯協同處置酸洗污泥工業試驗探討

田 野

(中建材（合肥） 粉體科技裝備有限公司， 安徽 合肥 230051)

該文以水泥窯協同處置酸洗污泥工業進行工業試驗并進行探討，分析水泥窯協同處置以后對污染物排放情況、水泥熟料質量以及系統工藝產生的影響。結果表明，在水泥窯中加入一定量酸洗污泥之后，相關數據顯示各項指標均在規定限制之下，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有明顯變化，而水泥熟料性能指標中熟料以及重金屬浸出情況完全能夠達到國家相應標準。水泥窯系統處置過程中因為酸洗污泥含水量比較多所以會增加煤消耗，但是并不會影響到水泥生產系統的穩定運行。水泥窯協同處置酸洗污泥工業生產具有可行性。

水泥窯；協同處置；酸洗污泥；試驗

金屬表面在經過處理的時候會產生酸洗廢水，酸洗廢水再經過處理之后就會產生固體酸洗污泥，其中會有重金屬鎳、鉻、鐵等金屬以及殘留酸，假設處理方面方式不恰當特別容易造成重大環境污染問題。近些年來，隨著工業不斷發展，一些以金屬作為原材料的行業開始興起，酸洗污泥產生量也在隨著增加，由于目前國內在處理酸性污泥方面仍然缺乏合理處置技術，導致酸性污泥大量遺留在工廠內部，也使得預防環境污染方面壓力重大。水泥窯具備高溫特性，可以將廢物中有機組分進行徹底分解，而其中無機組分也能夠轉變為水泥熟料，并且更為明確的優點就是能夠將摻合料中有害元素進行有效固化以及保持穩定性，使用水泥窯協同處置酸洗污泥已經是近年來發展最為迅速的處置技術之一。從20世紀末我國已經開始使用水泥窯來協同處置廢物方面的研究并進行實驗，主要是針對生活垃圾、城鎮產生的污水以及工廠產生的淤泥等等危險性較小固體廢物垃圾處理。

1 材料與方法

1.1 水泥窯協同處置系統

本次工業試驗主要對象就是以長春市宏遠水泥公司5000 t/d 新型干法水泥熟料生產線為依托，針對酸洗污泥作為對象協同處置。在生料配料生產系統中開始進行酸洗污泥投加：使用鏟車將污泥運送到儲料倉當中，再由皮帶進行傳送，按照相應比例與其他原料混合進入生料均化庫，再經過立磨粉磨使污泥達到合適的粉徑，送入窯系統，經過高溫煅煉之后形成水泥熟料。

1.2 酸洗污泥性質

根據產品相關特性以及酸性工藝，酸洗污泥中主要金屬元素常常是以鐵為主，因為酸洗廢水中常以生石灰作為中和劑，所以鈣含量也相對較高，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使用何種酸洗劑有關。一般情況下不銹鋼采用混合酸洗劑，其中氮含量會非常高。為確保泥質代表性，因此以下會根據行業特征選取鎳、鉻、鋅、鉑等有毒金屬元素較高的三家企業酸洗污泥（以A1、A2、A3為表示）為本次實驗對象。

由于酸洗污泥中鐵、鈣等含量相對較高，因此可以在進行協同處置時替代一部分鐵質以及石灰石等原料，但是其明顯缺點就是污染成分沒有生料那么低。因此為預防酸洗污泥中相關成分影響污染水泥生產以及環境，就必須對入窯的酸洗污泥投放量嚴格控制。本次試驗中根據相關關系式以及熟料在浸出限制要求進行反復試驗以及推算出最后酸洗污泥摻配比例，并根據相關技術規范中所有有關元素最大允許投加量限制，得到實際中酸洗污泥摻配比。

1.3 試驗方法

酸洗污泥根據相關數據進行投加，開始從生料系統就需要投加。分別投加到A1、A2、A3這三個種類當中，每個種類最佳工業試驗是72小時，磨機系統原料（含酸洗污泥）投加量應該每小時500噸，分別在24小時、48小時、72小時之后通過窯尾煙囪進行煙氣采樣以及通過熟料冷卻機出口進行熟料采樣。最后檢測結果取 3 次采樣檢測數據的平均值。在進行工業試驗前需進行對照組試驗。煙氣中顆粒物，二氧化硫，氮氧化物需要參照GB 4915—2004 《水泥工業大氣污染物排放標準》相關標準進行采樣和分析，氯化氫、鉿、鉻、鎳、鉑、鋁、錳等需要參照GB 30485—2013 《水泥窯協同處置固體廢物污染控制標準》相關標準進行采樣和分析，酸洗污泥其他金屬成分如：鈦、鎘、鉮、鈹、錫、銻、鈷、釩等含量較少，低于檢測標準，可忽略不計。水泥凝結時間、安定性檢驗按 GB/T1346—2011進行強度按GB/T17671—1999進行分析，熟料可浸出重金屬含量按 GB/T30810—2014 進行測定。水泥窯系統參數變化從熟料燒成中央控制系統獲取。

2 結果與討論

2.1 協同處置對環境的影響

（1）煙氣排放

酸洗污泥投加前后產生尾氣成分對比從整體上看，酸洗污泥投放量較小，各個種類酸洗污泥對水泥生產過程中產生的尾氣是不具備影響，各種指標均在規定標準范圍之內。與對照組相比顆粒物、二氧化硫、 氮氧化物只有小范圍變化，主要是與水泥系統參數波動相關；而顆粒物排放濃度整體來看偏高， 根據 GB4915—2013《水泥工業大氣污染物排放標準》相關規定重點地區企業顆粒物、二氧化硫，氮氧化合物排放質量濃度分別需要在 25、150 和 340 mg/m3以下。A1、A2酸洗污泥中氯、氟含量較高，因為其具有揮發性，大部分會進入到煙氣中，所以導致尾氣中氯化氫以及鉿有所增加；酸 洗污泥 Cl，F 含 量較高，因揮發性強大部分進入煙氣，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，會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，協同處置過程對煙氣重金屬沒有造成影響。

（2）熟料重金屬浸出

熟料重金屬浸出量對比。從相關資料顯示，很多重金屬在協同處置過程中能夠被有效固化，摻加酸洗污泥前后實際浸出變化量很小，保持在正常范圍之內，并符合 GB 30760—2014《水泥窯協同處置固體廢物技術規范》相關規定。

2.2 協同處置對水泥窯系統的影響

水泥窯系統的穩定性主要由以下幾個參數體現：分解爐溫度、窯電流、高溫風機電流和尾煤量。上述參數波動越大，表示窯的工況越不穩定。根據相關數據顯示，由于酸洗污泥含水率較高，為保證分解爐溫度保持相對穩定，協同處置過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，同時也導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，因此表征輸送風量的高溫風機電流量有所上升。窯電流是表征水泥系統運行負荷的重要參數，由于酸洗污泥含水率較高，在入窯原料一定的前提下，實際熟料產量降低，窯內相應減小，因此窯電流比空白試驗低?？傮w來看，尾煤量的增加和窯電流減小都在可控范圍內，酸洗污泥含水率較高可以通過調節煤粉用量消除影響，從而使得水泥窯系統的穩定運行。

3 結論

首先，因水泥窯體型較大，所以生產量也會比較大，而酸洗污泥能夠摻配量比較少，因此，很多有毒物質已經通過協同處置后固化到熟料中去，并不會產生影響，除氯、氟等本身揮發性較高物質導致排放值會比對照組高之外，煙氣排放以及熟料中重金屬浸出濃度并無明顯變化，主要受水泥窯系統的各項參數波動影響。

其次，水泥窯協同處置酸洗污泥并不會影響水泥質量，污染物排放以及水泥熟料性能指標能夠達到相關規定要求；其主要缺點就是比較耗煤，所以在實際生產過程中應注意酸洗污泥含水量，以便降低成本。

最后，根據本次試驗可以看出，在嚴格控制酸洗污泥投加量，使用水泥窯進行協同處置是具有可行性，對實現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.水泥窯協同處置酸洗污泥工業試驗研究[J].環境科技,2016,(04)：35-37+40.

[2]黃敏銳.典型污泥類廢物水泥窯協同處置技術研究[D].浙江工商大學,2016.[3]王昕,劉晨,顏碧蘭,鄭旭,張江,王煥忠.國內外水泥窯協同處置城市固體廢棄物現狀與應用[J].硅酸鹽通報,2014,(08)：1989-1995.

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1007-6344（2017）09-0005-01