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水泥窯協(xié)同處置危險廢物的投料控制

文檔作者：戴佳佳		點擊數：	更新時間： 2022年08月30日
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中圖分類號：TQ172.6 文獻標志碼：B 文章編號：1007-0389（2018）03-76-02 【DOI】10.13697/j.cnki.32-1449/tu.2018.03.026
水泥窯協(xié)同處置危險廢物的投料控制
0 前言
根據《2015年全國環(huán)境統(tǒng)計公報》數據顯示，當
年全國工業(yè)危險廢物產生量3976.1萬t，綜合利用
量2049.7萬t，貯存量810.3萬t，處置量1174.0萬t，
全國工業(yè)危險廢物綜合利用處置率為79.9%。大量
未得到妥善處理處置的危險廢物，會造成生態(tài)環(huán)境
破壞、占用土地、污染土壤及地下水等環(huán)境風險。目
前單純的危險廢物集中處置廠的處理量遠達不到處
置要求，而水泥窯協(xié)同處置危險廢物技術因其優(yōu)勢
越來越受到關注，通過對水泥生產線新增危險廢物
預處理設施、改造投料接口等實踐[1]，充分利用水泥
回轉窯內高溫、強堿性工況，危險廢物在高溫狀態(tài)停
留時間長、無灰渣排除、無需二次處置等[2]。但是危
險廢物在水泥窯中焚燒的同時也會帶來污染物排放
量增加的問題，主要是氯化氫（HCl）、氟化氫（HF）、
重金屬、二惡英等特征污染物，因而對于可能由協(xié)同
處置帶來的大氣污染物排放問題應重點關注。此
外，協(xié)同處置危險廢物生產的水泥產品中的重金屬
在使用過程中也存在污染環(huán)境的風險[3]。因此在水
泥窯協(xié)同處置危廢過程中應遵循處置全過程控制的
原則，在水泥系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提下，保證水泥產品
質量和污染物達標排放[4]。
1 廢物投加種類控制
禁止在水泥窯內協(xié)同處置的廢物，主要基于其
對于水泥系統(tǒng)正常生產運行、水泥產品質量、排氣筒
煙氣排放等可能產生的影響和不可控風險。
1.1 含汞廢物
水泥回轉窯內的溫度遠高于汞的揮發(fā)溫度，在
協(xié)同處置危險廢物過程中，廢物帶入的汞大部分轉
化為單質汞在預熱器內揮發(fā)，最終隨著窯尾煙氣外
排，只有極少量進入窯內或熟料中。美國PCA數據
顯示，水泥熟料中汞含量一般低于檢測限值，水泥產
品中汞含量為0.0000014mg/g 和0.00000028～
0.001020mg/g產品，均處于較低含量水平。浙江大學
測算了我國水泥窯生產線汞排放因子，結果顯示采
用布袋除塵和電除塵器的新型干法水泥生產線汞排
放因子分別為單位熟料13.8mg/t和22.9mg/t。蘇達
根等人利用原子吸收分光光度法、震蕩溶出等方法
研究了水泥窯內重金屬污染的防治，結果顯示無論
何種水泥窯，汞（Hg）逸放率高達89%～96%[5]。在我
國水泥行業(yè)已成為繼燃煤鍋爐及電廠和金屬冶煉行
業(yè)之后的第三大汞排放源。煙氣脫汞的專門技術有
溴化活性炭噴射技術、汞焙燒爐技術等。溴化活性
炭噴射技術將粉狀溴化活性炭在靜電除塵器或者布
袋除塵器前噴入，煙氣中的汞與活性炭上的溴反應
并被活性炭吸附，最后經除塵器捕集。該法可達
80%脫汞效率，但是投資運行成本極高，在水泥工業(yè)
中較少見。汞烘焙爐技術是將除塵器收集的含汞灰
塵利用汞焙燒爐工藝清潔，然后將飛灰返回到窯系
統(tǒng)內。目前該技術的實驗室初步研究可使袋收塵器
中灰塵脫汞率達95%，有待進一步研究[6-7]。鑒于專
門脫汞技術的困難，實際運行中要從源頭上減少入
窯的汞含量，保證尾氣中汞及其化合物達標排放。
《水泥窯協(xié)同處置固體廢物環(huán)境保護技術規(guī)范》HJ
662—2013中規(guī)定重金屬汞（Hg）的最大允許投加量
為單位熟料0.23mg/kg。鑒于此，水泥窯協(xié)同處置時
禁止加入含汞類廢物，包括日常生活中涉及的含汞
燈管、開關、溫度計，工業(yè)生產中印刷、電池制造、金
屬采選等產生的含汞廢物。
1.2 其他重金屬類廢物
由危險廢物和常規(guī)原燃料帶入窯內的重金屬，
根據不同的揮發(fā)特性，進入大氣、熟料以及窯內循環(huán)
的比例有較大差別。閆大海等人[8]在新型干法水泥
廠進行了水泥窯共處置工程試驗，分析了13種重金
屬在不同相的分配情況，結果表明重金屬的分配不
受危險廢物投加的影響，不揮發(fā)和半揮發(fā)類元素在
煙氣中分配率遠低于在熟料中的分配率。德國水泥
研究所研究了微量元素在水泥回轉窯系統(tǒng)的揮發(fā)特
性，結果顯示易揮發(fā)元素Tl在預熱器內形成內循環(huán)
和冷凝在窯灰形成外循環(huán)，一般不進入熟料和煙氣
中，但隨著內外循環(huán)的積累，凈化后煙氣中Tl的排
放濃度會逐漸增加。范興廣等人[9]探索在水泥窯共
處置危險廢物時的Cr、As、Pb等重金屬流向分布規(guī)
律，結果表明不同溫度下，重金屬在煅燒熟料、顆粒
物和尾氣中的殘留率有較大差別。因而進入水泥窯
內的重金屬種類及投加量要進行嚴格控制，保證水
2018年第3期
資源環(huán)保戴佳佳：水泥窯協(xié)同處置危險廢物的投料控制
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泥產品中重金屬達標以及尾氣排放達標。
禁止進入水泥窯的含重金屬類廢物包括未經拆
解的廢電池、廢家用電器和電子產品。其中，廢電池
種類繁多，包括鋅碳電池、堿錳電池、氧化銀電池等，
此類廢物不經拆解直接進入水泥窯內，影響水泥系
統(tǒng)的穩(wěn)定運行、尾氣排放和水泥產、質量。廢家電和
電子產品應拆解后根據各自特性分別回收利用。對
于《國家危險廢物名錄》中未被禁止進入水泥窯內的
含有鈹、鉻、銅、鋅、砷、鎘等重金屬的危險廢物，控制
這些有害元素的投加速率是污染控制的重要手段，
其最大允許投加量為鉈+鎘+鉛+15×砷（Tl+Cd+Pb+
15As）不大于230mg/kg，鈹+鉻+10×錫+50×銻+銅+
錳+鎳+釩（Be+Cr+10Sn+50Sb+Cu+Mn+Ni+V）不大于
1150mg/kg，在實際工程運行過程中應嚴格控制投
加量，確保滿足相關標準和規(guī)范的限值要求。
1.3 爆炸性及反應性廢物
爆炸性廢物及反應性廢物有可能在收集、運輸、
貯存、預處理過程中發(fā)生不可控的爆炸及劇烈反應
風險，可能對操作人員造成傷害，若在水泥窯內發(fā)生
爆炸或者劇烈反應，會對水泥生產系統(tǒng)產生很大影
響。因此爆炸性及反應性危險廢物禁止進入水泥窯
協(xié)同處置，該類廢物包括炸藥、火工及焰火產品制造
工業(yè)中產生的廢污泥、廢活性炭，金屬表面處理及熱
處理加工中產生的具有反應性的無機氰類廢物等。
1.4 放射性廢物
放射性廢物應遵循專門的核廢物法律法規(guī)，由
特定的許可規(guī)定才可以處理處置。若置于水泥窯中
協(xié)同處置，會對水泥生產正常的操作、水泥產品質
量、操作人員人身安全等造成不可控或者未知的風
險，因而此類廢物應禁止進入水泥窯協(xié)同處置。放
射性廢物主要包括核燃料生產過程、反應堆運行過
程、核燃料后處理、核工業(yè)生產和實驗以及使用放射
性物質的部門學校、科研單位等產生的廢物。
1.5 未知特性和未經鑒定的廢物
此類廢物因其未知性和不確定性，會對水泥生
產系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來不可控的風險，同時也會引
起水泥產品質量不穩(wěn)定、污染排放超標、職業(yè)健康危
害等。水泥企業(yè)在與固廢生產企業(yè)簽訂處置合同
前，要對廢物類別進行評估，考察是否屬于禁止入窯
類、危廢類別是否符合危廢經營許可證規(guī)定的類別
要求、協(xié)同處置過程中的人員健康和環(huán)境安全風險
是否能夠有效控制等。此外，還應對擬協(xié)同處置的
固體廢物進行取樣及特性分析，固廢分析參數一般
應包括物理性質：尺寸、容重等；化學特性：pH值、閃
點等；工業(yè)分析：水分、揮發(fā)分、灰分、熱值；礦物成
分：CaO，SiO2，Al2O3，Fe2O3；有害元素分析：K，Na，
Mg，Cl，F，S，P，重金屬等，主要有機物種類和含量，
對于替代燃料還包括C，H，O含量，燃盡性，粘度等；
特性分析：腐蝕性、反應性、易燃性、相容性[5-6]。
根據分析檢測結果，判斷危險廢物類別是否適
宜進入水泥窯協(xié)同處置，在類別符合的基礎上嚴格
控制有害元素的投加量，或通過適當的預處理方法，
將危險廢物中的有害元素投加速率控制在合理的范
圍，以免發(fā)生煙氣排放超標、結皮堵塞的不良現象。
2 結論
通過對水泥窯協(xié)同處置危險廢物過程中的危廢
投加種類進行控制，最大限度地降低危險廢物處置
過程中可能帶來的環(huán)境風險。在水泥窯穩(wěn)定運行的
前提下，保證水泥產、質量和污染物達標排放，實現
危險廢物的資源化、無害化處理，既能解決危險廢物
日益增長的壓力，同時具有良好的環(huán)境、經濟效益。
參考文獻
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金屬的流向分布[J].環(huán)境工程學報，2014，8（11）:4907-4912.
（編輯：于歡）（收稿日期：2018-04-06）
2018年第3期
戴佳佳：水泥窯協(xié)同處置危險廢物的投料控制 資源環(huán)保
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