利用水泥回转窑处理危险废物

利用水泥回转窑处理危险废物

史广鹏

阿克苏天山多浪水泥有限责任公司，新疆 阿克苏 843000

摘要：焚化是许多处理方法中减少、无害化和回收危险废物的最佳途径。危险废物焚化可分为两种方式。第一种方式是安装特殊的焚化设备。这种方法处理的危险废物种类很多，但焚化设备的设计要求很高，场地选择、运营投资和处理二次污染的方式等问题也面临。另一个问题是基于现有工艺改造的危险废物焚化水泥工业的特点使其能够满足危险废物处理的困难条件，运营成本低，没有二次污染。因此，使用水泥回转窑焚化处理危险废物受到了技术人员越来越多的关注。

关键词：水泥回转窑；危险废物；优势；现状；

危险废物具有化学反应性、毒性、爆炸性和腐蚀性，将对生态环境和人类健康造成严重损害。焚化是最有效的方法之一，其中水泥回转窑处理危险废物的潜力最大，对水泥和环境没有负面影响。此外，许多危险废物可以提供燃烧后水泥生产过程所需的热能，这不仅可以解决废物污染问题，而且还可以降低燃烧成本和生产成本。

一、水泥工业危险废物处理的技术综述

目前，危险废物由国内外干水泥生产线处理，该生产线主要将危险废物用作水泥生产的燃料。废物通过高压物理喷嘴或焦炭发射系统进入窑炉，而废物作为原料在分类和干燥后与生粉一起进入生粉磨坊。炉内的所有气流和材料流向后流动，整个系统过程在负压下运行。随着水泥窑的运行，废物被分解，有机污染物被完全分解和氧化，无机物质也处于熔化状态。一些重金属元素占据液态反应水泥半成品熟料组分晶体网络，震后完全凝固。焚烧过程中产生的酸性气体由水泥回转窑中的碱性材料中和，并吸附在烟尘上。随着气流的流动，大部分烟雾和灰尘与预热器中的材料一起回到炉中，一小部分烟雾通过加湿塔迅速冷却并减少灰尘。他离开塔后进入大袋洗衣粉进行彻底的除锈收集的灰尘(返回的灰)通过运输带输送，与生粉混合，然后进入水泥窑在水泥中燃烧。

二、水泥回转窑可处理的危险废物类型

水泥窑处置危险废物是在水泥生产过程中进行的，因此对水泥窑处置的废物具有选择性。并非所有的废物都可以在水泥窑中处置。进入水泥窑的废弃物必须满足以下要求:不能影响水泥窑的正常生产；不能影响水泥产品质量；不会对生产设备造成损坏；在处置过程中，不会对操作人员的健康造成危害和影响。根据在水泥生产中的不同作用，回转窑可处理的危险废物可分为两类:第一类用作二次燃料。具有热值的有机废物，包括固体、液体和半固体污泥，可以作为水泥窑的“二次燃料”。(1)固体可燃废物。废轮胎、废橡胶、废塑料、石油焦、焦渣、化纤丝、漆皮、墨渣、油泥、木屑、稻壳、花生壳、造纸污泥、废粘土、城市固体废弃物(压缩)、煤毛石。(2)液体可燃废物。醇类、酯类、废弃化学品和试剂、废弃溶剂(丙酮、丁酮、乙醇、甲基；甲苯、二甲苯和汽油溶剂；三氯乙烷、二氯甲烷、四氯乙烯等 )、废油及其制品、溶剂蒸馏釜底物、环氧树脂、胶粘剂和胶水、油墨等废燃料等。第二类:用作水泥生产的原料。电厂粉煤灰、液态渣、炉底渣、高炉渣、钢渣、锅炉炉渣、磷渣、煤矸石、硅藻土、造纸碱回收白泥、铸造砂、窑灰、水处理污泥焚烧灰、垃圾焚烧炉残渣、造纸污泥流化床焚烧灰、窑灰、工业副产石膏、烟气脱硫石膏、硫铁矿渣、铜渣、赤泥、瓦斯泥和电石渣。

三、利用水泥回转窑处理危险废物的优点

1.水泥回转窑的运行特点适合焚烧危险废物。与特殊焚烧等方法相比，水泥回转窑就其自身特点而言具有诸多优势:(1)处理温度高。水泥回转窑内的物料温度为1450℃-1550℃，而气体温度高达1700℃-1800℃。高温下，垃圾中有毒有害成分分解彻底，一般焚烧去除率达到99.99%。但焚烧炉内烟气和物料的温度只能达到1200℃-850℃。(2)停留时间长。水泥回转窑筒体长，废物在高温下持续时间长。根据一般统计数据，物料从窑尾到窑头的总停留时间约为35分钟，950℃以上气体停留时间大于8s，1300℃以上停留时间大于3s，更有利于废物燃烧分解。但焚烧炉内烟气温度仅2s高于1100℃。(3)焚烧状态容易稳定。水泥回转窑是一个非常稳定的燃烧系统，具有很大的热惯性。它由回转窑的金属筒体、窑内耐火砖、烧成带形成的结壳和待煅烧的物料组成。耐火材料具有隔热性能，不会因废物输入和性质的变化而引起较大的温度波动。该系统易于稳定和控制。(4)碱性环境大气。水泥生产所用原料的成分决定了回转窑处于碱性气氛中，能有效抑制酸性物质的排放，使SO2、Cl等合成盐的化学成分固定，减少或避免一般燃烧后二恶英的产生。企业在水泥窑内焚烧氟芬废液(含氟异丙醇)，在无废液(工况1)和混合废液(工况2)工况下，企业废气排放由市环保局监测中心监测(表1)。

表1氟洛氛废液废气排放对照表

监测结果表明：1）回转窑系统有害气体排放低于上海市排放标准；2） 掺烧一定比例的氟大气废液后，尾气中有害气体成分不仅没有上升，而且下降，不存在增加对大气二次污染的问题。在美国，在水泥厂燃烧废弃有机溶剂后，也得出了类似的结论（5）未排放任何废渣。在水泥行业的生产过程中，只有煅烧法生产的原料和熟料，不存在一般焚烧炉产生的炉渣等问题； （6）以固化重金属离子。利用水泥工业的回转窑煅烧工艺处理危险废物，可将废物中的大部分重金属离子固化在熟料中，避免其再渗透扩散，污染水质和土壤。水泥厂焚烧试验设计为三种工况：工况1丙烯酸树脂渣焚烧、工况2油漆渣焚烧、工况3罐装有机废液焚烧。排放浓度和排放率均低于国家大气污染物综合排放二级标准。（7） 焚烧处置点多，适应性强。整个水泥烧成系统有许多不同的高温加料点，可适应不同性质和形式的各种废弃物。特别需要指出的是，水泥回转窑燃烧可燃危险废物时，CO2排放总量比全部燃煤低一半，这对环境保护具有重要意义。

3.利用水泥回转窑处理危险废物对水泥质量影响不大。当危险废物处理过程包括一个产品的制造时，需要考虑处理过程对产品质量的影响，以及在较长时间内是否会发生二次污染。(1)通过对危险废物产生的水泥质量进行测试和分析，证明水泥质量没有受到负面影响。 从发给中国建材设计研究院的试烧对比试验报告中的一些数据可以看出，废液焚烧后的水泥质量没有影响，但其28天强度提高了5-6Mpa。因此，只要控制好进厂废料中有害成分的含量，就不会对水泥的生产和质量产生不利影响。 (2)水泥浸出实验结果表明，水泥回转窑处理危险废物不会产生二次污染。焚烧水泥和焚烧丙烯酸树脂渣、油漆渣和有机废液时， 也低于《地表水环境质量国家标准》中的二类水标准。因此，该水泥产品的重金属浸出浓度不会对环境和人体造成威胁。

4.利用水泥回转窑处理危险废物具有经济效益。从经济效益来看，利用水泥厂回转窑处理垃圾，与建设专业焚烧厂相比，投资少、见效快、运行成本低。节约新建焚烧炉选址和征地的投资成本；垃圾焚烧和水泥生产同时进行，节省了燃料、员工工资等费用，大大降低了垃圾焚烧的运营成本。虽然有时需要对原有设备进行一定程度的改造，但建造专业焚烧炉的成本和数千万元的投资应该可以忽略不计。采用水泥窑处理危险废物，投资约为专业焚烧炉投资的1/3至1/5，每年可实现5000吨危险废物利润500万元。

总之，研究水泥回转窑处理废弃危险废物是非常可行和必要的。一方面，危险废物在水泥行业的应用可以在一定程度上缓解资源短缺的压力，保障水泥行业的稳定发展；另一方面，危险废物的有效处理也是环境管理的一个突破，可以节省废物污染治理的资金投入，对环境保护起到积极作用。

参考文献：

[1]沈梓.关于利用水泥回转窑处理危险废物.2020.

[2]顾晓丽.利用水泥回转窑系统焚烧工业有害废弃物.2019.