水泥窯協同處理危險棄廢物的應用
更新時間：2011-11-16 11:31
來源：1．大連東泰產業廢棄物處理有限公司，遼寧 大連 116600；2．大連東泰有機廢物處理有限公司，遼寧 大連 116035
作者: 遲振新1，孫冬月2
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危險廢物是指列入國家《危險廢物名錄》或根據國家規定的危險廢物鑒定標準和鑒定方法認定的具有危險廢物特性的廢物。危險廢物具有腐蝕性、急性毒性、浸出毒性、反應性、污染性等會對生態環境和人類健康構成嚴重危害。由于其處理難度大，處理設施投資與處理成本高，是我國固體廢物管理中的薄弱環節。水泥窯協同處理危險廢物能同時實現減量化、無害化以及資源化，是最有效的處理危險廢物的方法。
1 傳統危險棄廢物處理方法
當前國內對危險廢棄物處理技術主要是填埋和焚燒兩種[1]。
1.1 安全填埋處理
安全填埋為國家規定的危險廢物的最終處置手段。可填埋的危險廢物包括《國家危險廢物名錄》中除醫療及與襯層不相容的以外的所有危險廢物。但安全填埋處理要占用大量的土地，對場址的選擇及建設要嚴格符合國家《危險廢物安全填埋處置工程建設技術要求》，填埋成本很高。并且對其浸出毒性超過允許進入填埋場控制限值時，必須進行固化、穩定化后方可入場填埋。而固化、穩定化后其體積可能成倍的增加，增加了填埋負荷，還存在二次污染的可能。因此安全填埋不屬于國家政策支持與鼓勵的方向。
1.2 焚燒處理
焚燒法處理危險廢棄物因其能同時實現減量化、無害化以及資源化，是我國危險廢物集中處理中心主要采用的方法。但傳統的焚燒法需要建立專門的焚化爐，設備投資及運轉費用很高。而且焚化爐焚燒溫度一般在850-1200℃，物料停留時間一般為2s，致使有機物很難完全分解，并且焚燒過程中易產生劇毒物二惡英。焚燒爐渣及飛灰仍為危險廢棄物，需按危險廢棄物進行填埋或處理。
2 水泥窯處理危險廢棄的可行性分析[2,3]
2.1 處理溫度高
一般專業焚燒爐溫度為850-1200℃，而水泥回轉窯內物料溫度在1450-1550℃，廢棄物中的有機物能夠徹底分解，焚毀去除率達99.99%。
2.2 燃燒狀態穩定
現使用的水泥窯主要是新型干法回轉窯，對于熟料生產量達2000噸/天規模的回轉窯，其筒體規格為4.3×66m，以每小時100-240轉的速度旋轉，焚燒空間極大，不僅可以接受大量廢棄物，而且可以維持均勻、穩定的焚燒氣氛。
2.3 焚燒停留時?長
一般專業焚燒爐煙氣停留時間為2s，水泥回轉窯物料從窯尾到窯頭總停留時間大于30分鐘，煙氣在高于1300℃溫度停留時間大于4s。
2.4固化穩定有害元素
水泥回轉窯內呈堿性氣氛，能對酸性物質如HCl、SO2、CO32-等起中和作用，使成鹽類固定下來。危險廢棄物焚燒殘渣及重金屬被固熔在水泥熟料晶格之中，避免二次污染。
2.5 防止大氣污染
水泥窯系統呈負壓狀態，煙氣和粉塵不會外溢；水泥窯的尾氣處理系統，使燃燒廢氣經較長路徑和良好的冷卻和除塵設備，達到排放標準。
3 水泥窯共處置危險廢棄物的應用
為探討危險廢棄物在水泥生產中再利用的可行性及技術發展之路，大連東泰產業廢棄物處理有限公司發揮在產業廢棄物處理及污染治理方面所積累的技術，與水泥生產企業達成合作協議，在對物料充分分析的基礎上，對部分危險廢棄物進行了水泥窯協同處理和利用實驗。
3.1 水泥生產成分要求
水泥協同處理的危險廢棄物，不應對水泥生產過程和水泥產品質量產生不利影響。
水泥熟料化學成分(％)有一定范圍要求 ，氧化鈣62-67，氧化硅20-24，氧化鋁4-7，氧化鐵3-5，另含有5%的少量其它氧化物如氧化鎂、三氧化硫、氧化鈦、五氧化二磷以及氧化鉀氧化鈉等。
根據水泥生產運行經驗及國外協同處理危險廢棄物的安全手冊和品質基準，對水泥生產有害物質含量提出了要求，見表1。
3.2 水泥窯處理危險廢棄物
對擬作水泥協同處理的危險廢棄物成分進行分析，結果見表2
注：未注單位中熱值單位為kcal/kg，其余均為%，R2O=Na2O+0.658K2O，-為由物料性質判斷不需檢測
由表2中數據可知，該6種危險廢棄物中對水泥生產有害物質的含量均不超過水泥生產要求，其中廢樹脂、廢催化劑主要含有水泥生產必需的氧化硅、氧化鋁，可作為水泥生產的替代原料；廢玻璃絲布、油泥不僅富含氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、氧化鈣，而且熱值很高，既能作為水泥生產替代原料，又可為水泥生產提供熱量；廢活性炭、廢涂料渣有很高的熱值，可作為水泥生產的替代燃料。
以上廢棄物在水泥窯中試燒后，對水泥產品質量進行測試，完全符合國家標準。由此可見對一部分危險廢棄物在水泥窯中處理，不僅不影響水泥生產工況和產品質量，而且能達到資源化的目的，為水泥生產提供原料與燃料，也避免了傳統危險廢物處理的飛灰和殘渣的二次處理的問題[5]。
4 結語
同一般廢棄物相比，危險廢棄物的處理需要更高的要求，水泥回轉窯廣泛的物料適應性使之成為處理危險廢棄物的最佳選擇。如何把危險廢棄物的處理與水泥生產中對原料、燃料的需求結合起來, 既處理危險廢棄物, 又可以部分解決水泥生產對原料、燃料的巨大需求問題, 這已經成為水泥界與危險廢物處理的一項科研課題。
參考文獻
[1] 岳戰林.新型干法水泥窯焚燒技術在危險廢物處置中的應用[J].節能與環保,2010,2:39-41.
[2] 胡芝娟.利用水泥窯處置城市工業廢棄物技術研究與應用[J].資源節約與環保,2008,6:36-38.
[3] 楊雷,馬保國.危險廢棄物在新型干法水泥生產中的熱解處理技術[J].水泥技術,2008,5:80-83.
[4] 張紹周等.水泥化學分析[M].北京:化學工業出版社.2007.
[5] 張忠偉等.淺析利用高溫水泥窯處置廢棄物的現狀研究[J].環保前線,2009,4:30-31.
作者簡介：遲振新(1976-)，男，本科，職稱工程師，研究方向：產業廢棄物處理。
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