水泥窑协同处置酸洗污泥工业试验探讨

2017-04-09田野

四川水泥 2017年9期

关键词：酸洗熟料污泥

田野

(中建材（合肥）粉体科技装备有限公司，安徽合肥 230051)

水泥窑协同处置酸洗污泥工业试验探讨

田野

(中建材（合肥）粉体科技装备有限公司，安徽合肥 230051)

该文以水泥窑协同处置酸洗污泥工业进行工业试验并进行探讨，分析水泥窑协同处置以后对污染物排放情况、水泥熟料质量以及系统工艺产生的影响。结果表明，在水泥窑中加入一定量酸洗污泥之后，相关数据显示各项指标均在规定限制之下，烟气中氯化氢、铪排放量增加，颗粒物以及二氧化硫，氮氧化物以及重金属排放是没有明显变化，而水泥熟料性能指标中熟料以及重金属浸出情况完全能够达到国家相应标准。水泥窑系统处置过程中因为酸洗污泥含水量比较多所以会增加煤消耗，但是并不会影响到水泥生产系统的稳定运行。水泥窑协同处置酸洗污泥工业生产具有可行性。

水泥窑；协同处置；酸洗污泥；试验

金属表面在经过处理的时候会产生酸洗废水，酸洗废水再经过处理之后就会产生固体酸洗污泥，其中会有重金属镍、铬、铁等金属以及残留酸，假设处理方面方式不恰当特别容易造成重大环境污染问题。近些年来，随着工业不断发展，一些以金属作为原材料的行业开始兴起，酸洗污泥产生量也在随着增加，由于目前国内在处理酸性污泥方面仍然缺乏合理处置技术，导致酸性污泥大量遗留在工厂内部，也使得预防环境污染方面压力重大。水泥窑具备高温特性，可以将废物中有机组分进行彻底分解，而其中无机组分也能够转变为水泥熟料，并且更为明确的优点就是能够将掺合料中有害元素进行有效固化以及保持稳定性，使用水泥窑协同处置酸洗污泥已经是近年来发展最为迅速的处置技术之一。从20世纪末我国已经开始使用水泥窑来协同处置废物方面的研究并进行实验，主要是针对生活垃圾、城镇产生的污水以及工厂产生的淤泥等等危险性较小固体废物垃圾处理。

1 材料与方法

1.1 水泥窑协同处置系统

本次工业试验主要对象就是以长春市宏远水泥公司5000 t/d 新型干法水泥熟料生产线为依托，针对酸洗污泥作为对象协同处置。在生料配料生产系统中开始进行酸洗污泥投加：使用铲车将污泥运送到储料仓当中，再由皮带进行传送，按照相应比例与其他原料混合进入生料均化库，再经过立磨粉磨使污泥达到合适的粉径，送入窑系统，经过高温煅炼之后形成水泥熟料。

1.2 酸洗污泥性质

根据产品相关特性以及酸性工艺，酸洗污泥中主要金属元素常常是以铁为主，因为酸洗废水中常以生石灰作为中和剂，所以钙含量也相对较高，重金属成分以镍、铬、锌、铂为主；其中非金属元素主要就是以企业使用何种酸洗剂有关。一般情况下不锈钢采用混合酸洗剂，其中氮含量会非常高。为确保泥质代表性，因此以下会根据行业特征选取镍、铬、锌、铂等有毒金属元素较高的三家企业酸洗污泥（以A1、A2、A3为表示）为本次实验对象。

由于酸洗污泥中铁、钙等含量相对较高，因此可以在进行协同处置时替代一部分铁质以及石灰石等原料，但是其明显缺点就是污染成分没有生料那么低。因此为预防酸洗污泥中相关成分影响污染水泥生产以及环境，就必须对入窑的酸洗污泥投放量严格控制。本次试验中根据相关关系式以及熟料在浸出限制要求进行反复试验以及推算出最后酸洗污泥掺配比例，并根据相关技术规范中所有有关元素最大允许投加量限制，得到实际中酸洗污泥掺配比。

1.3 试验方法

酸洗污泥根据相关数据进行投加，开始从生料系统就需要投加。分别投加到A1、A2、A3这三个种类当中，每个种类最佳工业试验是72小时，磨机系统原料（含酸洗污泥）投加量应该每小时500吨，分别在24小时、48小时、72小时之后通过窑尾烟囱进行烟气采样以及通过熟料冷却机出口进行熟料采样。最后检测结果取 3 次采样检测数据的平均值。在进行工业试验前需进行对照组试验。烟气中颗粒物，二氧化硫，氮氧化物需要参照GB 4915—2004 《水泥工业大气污染物排放标准》相关标准进行采样和分析，氯化氢、铪、铬、镍、铂、铝、锰等需要参照GB 30485—2013 《水泥窑协同处置固体废物污染控制标准》相关标准进行采样和分析，酸洗污泥其他金属成分如：钛、镉、鉮、铍、锡、锑、钴、钒等含量较少，低于检测标准，可忽略不计。水泥凝结时间、安定性检验按 GB/T1346—2011进行强度按GB/T17671—1999进行分析，熟料可浸出重金属含量按 GB/T30810—2014 进行测定。水泥窑系统参数变化从熟料烧成中央控制系统获取。

2 结果与讨论

2.1 协同处置对环境的影响

（1）烟气排放

酸洗污泥投加前后产生尾气成分对比从整体上看，酸洗污泥投放量较小，各个种类酸洗污泥对水泥生产过程中产生的尾气是不具备影响，各种指标均在规定标准范围之内。与对照组相比颗粒物、二氧化硫、氮氧化物只有小范围变化，主要是与水泥系统参数波动相关；而颗粒物排放浓度整体来看偏高，根据 GB4915—2013《水泥工业大气污染物排放标准》相关规定重点地区企业颗粒物、二氧化硫，氮氧化合物排放质量浓度分别需要在 25、150 和 340 mg/m3以下。A1、A2酸洗污泥中氯、氟含量较高，因为其具有挥发性，大部分会进入到烟气中，所以导致尾气中氯化氢以及铪有所增加；酸洗污泥 Cl，F 含量较高，因挥发性强大部分进入烟气，造成尾气排放中 HCl，HF 有所增加；镍、铬、铜、锰等重金属不易挥发，会大部分遗留在熟料或者是窑灰中，大部分在熟料或窑灰富集，协同处置过程对烟气重金属没有造成影响。

（2）熟料重金属浸出

熟料重金属浸出量对比。从相关资料显示，很多重金属在协同处置过程中能够被有效固化，掺加酸洗污泥前后实际浸出变化量很小，保持在正常范围之内，并符合 GB 30760—2014《水泥窑协同处置固体废物技术规范》相关规定。

2.2 协同处置对水泥窑系统的影响

水泥窑系统的稳定性主要由以下几个参数体现：分解炉温度、窑电流、高温风机电流和尾煤量。上述参数波动越大，表示窑的工况越不稳定。根据相关数据显示，由于酸洗污泥含水率较高，为保证分解炉温度保持相对稳定，协同处置过程中需增加尾煤投加量。尾煤投加量的增加，要求提供更多的氧气，同时也导致烟气排放量的增加，另外酸洗污泥中大量水分形成水蒸气也增加了烟气排放量，因此表征输送风量的高温风机电流量有所上升。窑电流是表征水泥系统运行负荷的重要参数，由于酸洗污泥含水率较高，在入窑原料一定的前提下，实际熟料产量降低，窑内相应减小，因此窑电流比空白试验低。总体来看，尾煤量的增加和窑电流减小都在可控范围内，酸洗污泥含水率较高可以通过调节煤粉用量消除影响，从而使得水泥窑系统的稳定运行。