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                 水泥廠回轉(zhuǎn)窯燒污泥作燃料煅燒生態(tài)水泥技術(shù)與前景
水泥廠回轉(zhuǎn)窯燒污泥作燃料煅燒生態(tài)水泥技術(shù)與前景,所謂生態(tài)水泥，是指利用城市垃圾焚燒灰和下水道污泥等作為主要原料,回轉(zhuǎn)窯燒污泥作燃料技術(shù)，水泥回轉(zhuǎn)窯處理廢棄物的優(yōu)勢(shì)，回轉(zhuǎn)窯熱容量大，工作狀況穩(wěn)定，可處理大量的廢料，水泥廠回轉(zhuǎn)窯燒污泥作燃料煅燒生態(tài)水泥存在的問題，城市垃圾和污泥含有重金屬等有害成分，在生產(chǎn)水泥時(shí)應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)；0371-63759558
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眾所周知，水泥回轉(zhuǎn)窯具有燃燒爐溫高和處理物料量大等特點(diǎn)，世界上發(fā)達(dá)國家利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理廢棄物生產(chǎn)生態(tài)水泥已有20余年的歷史，擁有成熟的經(jīng)驗(yàn)，而我國利用危險(xiǎn)廢棄物來生產(chǎn)水泥尚屬起步階段，有待于進(jìn)一步的發(fā)展,且水泥生產(chǎn)線均配備有大量的環(huán)保設(shè)施，是環(huán)境自凈能力強(qiáng)的裝備。而城市生活垃圾、污泥的化學(xué)特性與水泥生產(chǎn)所用的原料基本相似。如垃圾焚燒灰的化學(xué)成分（表1）中，一般有80％以上的礦物質(zhì)是水泥熟料的基本成分（CaO，SiO2，Al2O3和Fe2O3）。利用水泥回轉(zhuǎn)窯處理城市垃圾和污泥，不僅具有焚燒法的減容、減量化特征，且燃燒后的殘?jiān)�成為水泥熟料的一部分，不需要�?duì)焚燒灰進(jìn)行處理（填埋），將是一種兩全其美的水泥生產(chǎn)途徑。污泥是各種廢水處理后的產(chǎn)物，據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990年我國已建成的污水處理廠日處理污水能力350余萬t，排放干污泥20萬t，折濕污泥約500萬t（含水96％），2000年污泥產(chǎn)量將是90年代初的7～10倍，但我國已建成的污水處理廠中有污泥處理設(shè)施的不到1/4，處理工藝和配套設(shè)施較為完善的不到1/10。大量的垃圾和污泥任意排放和堆放，不僅污染環(huán)境，而且造成資源浪費(fèi)。我國目前主要用3種方式處理這些廢物：衛(wèi)生填埋、堆肥和焚燒。但是這3種方式都會(huì)帶來一定程度的二次污染。與此同時(shí)，我國的建材工業(yè)特別是傳統(tǒng)建材工業(yè)卻是天然礦物資源和能源消耗高的行業(yè)，每年生產(chǎn)各種建筑材料要消耗50億t各種資源，消耗能源2.3億t標(biāo)準(zhǔn)煤，給資源和環(huán)境帶來了沉重的負(fù)擔(dān)，水泥企業(yè)要求自身生存與發(fā)展，必須樹立為環(huán)境保護(hù)做貢獻(xiàn)的思想，節(jié)約資源、節(jié)約能源、變廢為寶，使單一的水泥生產(chǎn)企業(yè)，轉(zhuǎn)變成資源綜合利用的企業(yè)。

所謂生態(tài)水泥，是指利用城市垃圾焚燒灰和下水道污泥等作為主要水泥回轉(zhuǎn)窯原料，經(jīng)過一定的生產(chǎn)工藝制成的無公害水泥，生態(tài)水泥的化學(xué)組成（表2）和普通水泥有所不同，從表2可看出生態(tài)水泥中的Al2O3，SO3，Cl的含量比普通水泥高，但SiO2含量較低。由于Cl含量較高，生態(tài)水泥的主要礦物與普通水泥的礦物不同，將會(huì)生成Alinite Belinite以及C11A7?CaCl2等含Cl的礦物。這些亞氯酸鹽礦物與水混合生成水化物時(shí)，凝結(jié)硬化雖以較快的速度開始，但長齡期的強(qiáng)度并不一定能達(dá)到足夠的高，因此，可通過適當(dāng)?shù)卦黾悠胀ㄋ�泥的主要硅酸鹽礦物的含量來改善長齡期硬化體的強(qiáng)度，或者是通過調(diào)整這些礦物所占的比例使硬化體達(dá)到滿足其用途的強(qiáng)度。在應(yīng)用試驗(yàn)研究中，可最大限度地運(yùn)用其組成礦物的各種特性來進(jìn)行設(shè)計(jì)，使?jié)M足工程的需要。
表2生態(tài)水泥與普通水泥的化學(xué)組成日本有關(guān)研究人員將城市垃圾焚燒灰和下水道污泥一起作為原料來生產(chǎn)生態(tài)水泥，不僅減小了廢棄物處理的負(fù)荷，還有效利用了資源和能源。日本的一條日產(chǎn)50t生態(tài)水泥的干法回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)線，垃圾焚燒灰和污泥及含鋁的工業(yè)廢料占原料的60％，燒成溫度只在1000～1200℃，節(jié)省大量原料、燃料消耗。由于原料含氯量很高，在水泥生產(chǎn)中容易造成窯、鼓風(fēng)機(jī)上揮發(fā)份的沉積，所以該廠采用了生料成球工藝，并安裝了一種新型預(yù)熱器以免料球爆裂，還可提高熱交換率，尾氣經(jīng)過急冷后用熟石灰中和、活性炭吸收后毒性組分幾乎完全被袋式收塵器收集，不會(huì)造成尾氣污染。日本已建成的另一座設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為11萬t的生態(tài)水泥廠，用0.6t垃圾焚燒灰和0.8t石灰石可制造1t水泥。在垃圾焚燒灰用作水泥原料之前，該廠還通過重金屬回收系統(tǒng)從中分離和回收銅、鉛、鋅等金屬成分，經(jīng)過回轉(zhuǎn)窯1350℃的高溫?zé)�結(jié)，其中的二惡英等有害物質(zhì)被分解，將城市垃圾焚燒灰這種原本需要填埋的廢棄物變成了有用的建設(shè)資源。垃圾焚燒灰中的Cl元素被吸收并固定于水泥的礦物骨架，不會(huì)輕易溶出。重金屬也可通過旁路放風(fēng)的方式分離出來，窯灰噴霧成漿，在漿體料庫中經(jīng)過處理得到鉛和銅，分離出的重金屬將進(jìn)一步精煉還原，剩下的廢液經(jīng)過中和后排放出廠。尾氣急冷后，通過活性炭消石灰除掉SOx和HCl，然后通過收塵器排出

用水泥回轉(zhuǎn)窯處理廢棄物的優(yōu)勢(shì)
大量試驗(yàn)和檢測(cè)證明，利用回轉(zhuǎn)窯處理危險(xiǎn)廢棄物不僅是安全可行的，而且具有以下優(yōu)勢(shì)：
（1）有害有機(jī)物分解率高。回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體溫度在1350～1650℃，甚至更高；燃燒氣體在高于800℃下停留時(shí)間大于8s，高于1100℃下停留時(shí)間大于3s，濕法回轉(zhuǎn)窯中，氣體在1400～1600℃下停留時(shí)間在6～10s，燃燒氣體在回轉(zhuǎn)窯中總停留時(shí)間在20s左右，并且窯內(nèi)物料呈高湍流化狀態(tài)；在燃燒過程中或過后有富余的氧存在，因而廢料中的有害有機(jī)物成分焚燒率可達(dá)99.999％以上，即使穩(wěn)定的有機(jī)物也能被完全分解。
（2）回轉(zhuǎn)窯熱容量大，工作狀況穩(wěn)定，可處理大量的廢料，而且能維持均勻、穩(wěn)定的燃燒氣氛。
（3）系統(tǒng)在全負(fù)壓狀態(tài)下運(yùn)行，避免了有毒、有害氣體的外溢。
（4）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)無論是耐火磚還是原料、窯皮、熟料，均為堿性，因而可有效吸收和抑制SO2，Cl-等的排放。還可將廢料中可能存在的重金屬元素轉(zhuǎn)變成難溶的化合狀態(tài)，固定在熟料的結(jié)構(gòu)中，不需要對(duì)含重金屬的焚燒灰渣再進(jìn)行處理。起到了尾氣凈化和重金屬高溫固化的雙重作用。
（5）完全回收利用了廢物中的熱值，節(jié)約了能源。
（6）燃燒即為最終處理，所以省卻了日后的灰渣處理工序，節(jié)約了填埋場(chǎng)地和資金。
（7）濕法窯若用廢棄物作為燃料可提高相對(duì)于用傳統(tǒng)燃料的干法窯的競(jìng)爭(zhēng)力。
（8）整體排放到大氣中的CO2減少了，當(dāng)廢棄物在焚燒爐中燃燒時(shí)，CO2的排放是附加在水泥窯排放量上的。但當(dāng)作為回轉(zhuǎn)窯廢物衍生燃料燃燒時(shí)，由于同時(shí)起到了部分燃料的燃燒作用，節(jié)約了燃料，也就減少了CO2的排放量。

，為生產(chǎn)水泥提供了部分替代燃料和替代原料，每年節(jié)約燃料煤1.26萬噸，減少二氧化碳排放量10.5萬噸�！睆V州市越堡水泥有限公司建設(shè)的城市污水污泥處置項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)污泥處理的無害化、資源化，成為名副其實(shí)的城市廢棄物“清道夫”。日前，記者跟隨廣州市經(jīng)貿(mào)委走進(jìn)越堡水泥、百事飲料，了解他們?cè)诠?jié)能減排，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)中的獨(dú)門秘笈。

位于花都區(qū)新華街馬溪工業(yè)區(qū)的廣州市越堡水泥有限公司，是原廣州水泥廠環(huán)保遷建工程。昨日上午，記者在該廠區(qū)的污泥處置溫泥接收區(qū)看到，一輛載著20噸生活污水污泥的密閉槽罐車剛從大坦沙污水處理廠駛回。越堡水泥有8臺(tái)這樣的車，每天要往返數(shù)十次，將近600噸城市產(chǎn)生的污水污泥運(yùn)回來，作無害化、資源化處理。

“目前城市對(duì)污泥的處置方式主要是焚燒和填埋，這些傳統(tǒng)處置方式帶來的土地資源占用和二次污染問題很突出�！睆V州市越堡水泥有限公司總經(jīng)理張小雄向記者介紹，越堡已成功建成建設(shè)一座日處理城市生活污水污泥600噸（含水率80%），年處理量達(dá)18.6萬噸的干化處置中心。這個(gè)生活污泥再生利用的項(xiàng)目通過對(duì)污泥進(jìn)行干燥及焚燒處理，為水泥熟料的生產(chǎn)提供部分替代燃料，焚燒的殘?jiān)�還可以替代熟料生產(chǎn)使用的硅質(zhì)、鋁質(zhì)材料。

“這是我國第一條無害化、資源化、一站式處理線，也是國內(nèi)目前最大的城市污水處理廠污泥處置項(xiàng)目�！睆埿⌒壅f，目前，該項(xiàng)目已無害化、資源化處置污水處理廠污泥20多萬噸。每年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤1.26萬噸；減少甲烷排放5000噸，相當(dāng)于每年減排二氧化碳10.5萬噸
不同品種水泥的強(qiáng)度
生態(tài)水泥由于以上的特點(diǎn)，主要有以下用途。
（1）制混凝土
生態(tài)水泥用做混凝土?xí)r，因?yàn)閷儆诳煊苍鐝?qiáng)水泥，為了便于施工，必須添加緩凝劑。由于生態(tài)水泥中含有1％左右的Cl元素，容易引起鋼筋銹蝕，所以一般僅用于素混凝土中，也可與普通混凝土混合使用。所制得的混凝土可用來做道路混凝土，水壩用混凝土，消波塊、魚礁塊等海洋混凝土，空心砌塊或密實(shí)砌塊，還可用來做木片水泥板等纖維制品。
（2）地基改良用固化劑
濕地或者沼澤地等軟弱地基改良中，可用生態(tài)水泥作為固化劑。經(jīng)試驗(yàn)處理過的土壤早期強(qiáng)度良好，完全適于加固土壤

存在的問題
盡管用廢棄物來生產(chǎn)水泥既節(jié)能又起環(huán)保作用，但還是存在一些問題。
（1）由于原料中Cl元素含量較多，易在窯尾、風(fēng)管和排風(fēng)機(jī)等地方生成低溫共熔物而結(jié)皮和堵塞通道，影響水泥生產(chǎn)的連續(xù)性。所以可選用濕法噴窯，在窯內(nèi)300～800℃的位置上裝有攪拌棒，可隨時(shí)清理結(jié)皮；或選用干法立筒預(yù)熱器窯，因?yàn)樵摳G型對(duì)原料的適應(yīng)性最強(qiáng)。
（2）引入的廢物使窯內(nèi)氣體中硫、氯、堿含量增多，硫和氯能侵蝕耐火磚中的游離氧化鈣或者燒結(jié)菱鎂礦。硫和堿也能與耐火磚中的硅酸鹽相發(fā)生反應(yīng)，降低耐火磚的保溫效果。另外熟料中熔融的組分能與耐火磚的表面發(fā)生侵蝕性的化學(xué)反應(yīng)，而且化學(xué)侵蝕還不僅局限在接觸的表面，當(dāng)熔融的物料滲透并填滿耐火磚的孔隙時(shí)，反應(yīng)產(chǎn)物將向耐火磚更深層侵蝕，堿同硫和氯元素還能形成膨脹性的硫酸鹽和氯化物，引起耐火磚的破裂，從而降低保溫效果，導(dǎo)致生產(chǎn)不能穩(wěn)定。所以應(yīng)該選用抗強(qiáng)硫酸鹽和氯化物的耐火磚。
（3）一般的廢物或多或少的會(huì)含有害成分，因此在使用時(shí)要注意檢測(cè)和控制原料、熟料、飛灰及排出的氣體中重金屬及其它水溶性有害物的含量，以免造成環(huán)境污染。
5結(jié)語
（1）用城市垃圾和污泥來生產(chǎn)生態(tài)水泥拓寬了原材料來源，減少了天然資源的消耗，降低了水泥生產(chǎn)的成本，有利于水泥行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
（2）省卻了廢棄物填埋處理工序，不需要填埋場(chǎng)地，生產(chǎn)過程中不會(huì)造成二次污染，有利于環(huán)保。
（3）生態(tài)水泥由于含Cl較高，易造成對(duì)鋼筋的腐蝕，僅用于素混凝土中；水泥中的微量有害元素不會(huì)對(duì)環(huán)境造成危害。
（4）鍛燒生態(tài)水泥所產(chǎn)生的腐蝕性氣體較多，應(yīng)選擇耐強(qiáng)腐蝕的耐火磚。
（5）城市垃圾和污泥含有重金屬等有害成分，在生產(chǎn)水泥時(shí)應(yīng)注意環(huán)境保護(hù)。