水泥工业对固体废弃物的处理和利用

水泥工业对固体废弃物的处理和利用
XXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
摘要：随着城市化进程的加速，固体废弃物产生的危害越来越明显，如何处理和利用固体废弃物对于工业发展和建设环保型社会有着重要的意义。

本文指出了固体废弃物的主要危害，从几个方面论述了水泥工业对固体废弃物的处理和利用。

关键词：水泥工业；回转窑；固体废弃物；
Cement industry for the processing and utilization of solid wastes
XXX
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
Abstract: With the rapid process of urbanization, the harm produced by solid wastes is more and more obvious. How to deal with solid wastes has an important significance for industrial development and the construction of environment-friendly society. This paper points out the main harm of solid waste, and discusses cement industry for the processing and utilization of solid waste from several aspects.
Key words: cement industry; rotary kiln; solid waste
1 前言
随着人门生活水平的提高和城市化进程的不断推进,与人们活动息息相关的固体废弃物产量、也越来越大，越来越集中。

固体废弃物是指在生产、建设、日常生活或其他活动中产生的废弃的、污染环境的固体、半固体物质，包括工业固体废弃物、矿业固体废弃物、城市固体废弃物（生活垃圾）等。

现有的废弃物处理工艺难以彻底消除其对环境带来的影响, 与合理利用资源, 实现环保无污染控制目标要求尚有一定的差距，同时也给政府决策带来无形的压力。

如何处理和利用固体废弃物成为世界各国十分重视的问题，因此水泥厂对固体废弃物的处理和利用对全社会的环境保护和水泥工业的可持续发展具有十分重要的意义。

利用水泥窑处理城固体废弃物，既可将废弃物作为原、燃料加以利用，减少对资源的消耗，也可充分利用水泥回转窑内碱性微细浓固相的高温燃烧环境，将有害物质彻底处理掉，真正实现废弃物处理的“无害化、资源化、零排放”的多元化目标，使水泥工业走上可持续发展的道路。

2 工业废矿渣的利用
发电、冶金等行业会产生大量的工业废渣，如钢铁工业的尾矿、高炉矿渣、钢渣、粉煤
灰、煤矸石等,这些工业废渣如不进行及时处理，会占用大量的土地，还会污染环境，产生风沙。

而水泥工业利用这些工业废渣作为水泥的原料和混合材，不但可以消化掉这些工业废渣，还能降低水泥的成本，提高经济效益。

例如[1]，郴州东江金磊水泥有限公司利用当地丰富的有色金属矿产资源产生的铅锌尾矿全部代替黏土原料和铁质校正原料，不仅降低了企业生产成本，提高了企业经济效益，而且实现了对资源的循环利用和保护环境，并且由于铅锌尾矿废渣不仅具有与黏土相近的化学成分，可以完全替代黏土和铁质校正原料，而且由于其含有少量的微量元素，可以改善熟料的易烧性，降低烧成温度，提高熟料的强度和水泥的性能。

又例如[2]福建省龙岩市著名侨领陈进强先生与福建紫金建材集团、福建龙岩龙化公司共同投资打造的“紫金恒发循环经济工业园”，也是有效利用工业废渣，建立环境友好型循环经济的另一实例。

该工业园中核心企业之一是煤矸石发电厂。

福建省龙岩地区是该省的重要产煤区，煤矸石发电厂就是利用当地大小煤矿废弃的煤矸石为主要原料，采用先进的循环流化床锅炉技术运行发电。

煤矸石电厂产生的灰渣，又可作为该工业园的第二个核心项目——紫金牌水泥新型干法旋窑水泥生产线的良好掺和料。

上述发电厂发完电后产生的蒸汽和水泥厂产生的余热被发电厂和化工厂再次充分利用。

3 生活垃圾的利用
垃圾这种人人都产生, 人人都想远离的东西, 由于其成分的复杂性、处理目标和方法的多样性, 增添了方案选择和决策的难度。

在环境保护的总体发展要求下, 彻底解决城市生活垃圾处理难的问题, 已成为我国“十二五”期间的工作目标之一。

利用水泥窑协同处置城市生活垃圾技术, 既可将垃圾作为原、燃料, 减少对资源的消耗, 又可充分利用水泥回转窑内碱性微细浓固相的高温燃烧环境等优点, 彻底将有害物质处理掉，真正实现垃圾处理的“无害化、资源化、集约化”的多元化目标要求,使水泥工业走上可持续发展的道路[3]。

我国水泥窑和垃圾焚烧炉联合处理生活垃圾技术为在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉来联合处理原生城市生活垃圾, 它既不同于日本的垃圾焚烧发电后由水泥厂处理灰渣的技术, 也不同于西欧对垃圾分选后直接由水泥窑处理的技术, 而是根据我国人民生活水平的现状, 适合我国垃圾特性, 吸收国外垃圾处理的长处, 并克服其不足, 自主创新的一项新技术。

采用该技术, 可以将垃圾热能和灰渣全部利用, 污染物排放低, 不需要二次处理, 投资省, 费用低。

该技术以水泥厂为依托, 不需要建设专门的垃圾焚烧厂或垃圾预处理车间, 而把垃圾焚烧炉建在新型干法水泥窑旁边, 由垃圾焚烧炉和水泥窑联合处理生活垃圾, 工艺流程
框图见图1[4]。

图1 联合处理过程方框图
垃圾处理过程叙述如下: 垃圾由市政环卫部门的垃圾运输车直接运到水泥厂, 经地磅计量后倒入垃圾储池储存。

抓斗从垃圾池把垃圾抓入板式输送机,人工挑选出大件垃圾、大块建筑垃圾和可回收物, 其余被带式输送机送人喂料小仓, 输送过程中由除铁器除去磁性金属。

喂料机把小仓内的垃圾均匀地喂人焚烧炉, 利用熟料冷却机的热风作为燃烧空气, 热风从水泥窑窑头罩抽取, 进人回转式垃圾焚烧炉, 垃圾在热风的作用下焚烧, 垃圾焚烧产生的高温烟气(1100℃左右)进人窑尾分解炉和预热器, 与水泥生料换热, 为水泥生料分解提供热量, 然后被窑尾废气处理系统净化后排放。

垃圾焚烧灰渣直接进人回转窑作为水泥原料, 结合于熟料之中。

垃圾焚烧灰渣也可以从焚烧炉排出, 作为混合材, 用于磨制水泥。

处理过程全部封闭, 垃圾在垃圾池储存期间, 有机物腐败产生的臭气等有机气体由排风机抽出, 经除尘器除尘后送人冷却机头部的鼓风机, 再被鼓人冷却机, 与1400℃左右的熟料接触, 在高温下被分解而净化。

4 回转窑处理危险弃废物
危险废物是指列入国家《危险废物名录》或根据国家规定的危险废物鉴定标准和鉴定方法认定的具有危险废物特性的废物。

危险废物具有腐蚀性、急性毒性、浸出毒性、反应性、污染性等会对生态环境和人类健康构成严重危害。

由于其处理难度大，处理设施投资与处理成本高，是我国固体废物管理中的薄弱环节。

焚烧法处理危险废弃物因其能同时实现减量化、无害化以及资源化，是我国危险废物集中处理中心主要采用的方法。

但传统的焚烧法需要建立专门的焚化炉，设备投资及运转费用很高。

而且焚化炉焚烧温度一般在850-1200℃，物料停留时间一般为2s ，致使有机物很难完全分解，并且焚烧过程中易产生剧毒物二恶英。

水泥行业是一个自净度较高的行业, 并且利用水泥行业销纳冶金、石化等行业废弃物(如高炉矿渣) 由来已久。

水泥回转窑同回转窑焚烧炉比较起来在处理危险废弃物体上具有相当的优势：如温度(火焰温度可达1800℃)、运行环境（窑内湍流程度强）、停留时间（一般4s ）。

其它优势还有, 利用水泥回转窑处理危险废弃物时采用窑尾投料的方式可有效控制二恶英的产生; 水泥窑内的碱性物质中和废弃物中的酸性物质有效的净化了烟气; 废弃物中有金属成分被固定于水泥熟料内从而避免了二次污染的产生, 并且不会影响到水泥熟料的质量[5]。

基于上述特点，使得水泥厂越来越成为处理危险废弃物的理想场所。

废物原料 粘土、石灰石、氧化钼等原料 废物燃料
煤粉
二次风
废气 粉尘 至生料
图2 危险废弃物处理工艺 生料磨 预热器 回转窑 窑头
冷却塔
袋除尘器 熟料库 熟料库 成品水泥
目前, 国内外利用干法水泥生产线处理危险废物, 主要是把危险废物作为水泥生产中的燃料, 废物通过高压物化喷嘴喷入或炮弹发射系统打入窑内, 而作为原料的废物则经过分选、烘干等处理以后, 和生料一起进入生料磨。

窑内气流与料流整体呈逆向运行, 系统全过程在负压下操作, 随着水泥窑的运行, 废物被分解, 有机污染物被完全分解氧化, 无机物也呈熔融状态, 一些重金属元素通过液相反应占据到水泥半成品熟料组分的晶格中, 经急冷后被完全固化, 焚烧过程中产生的酸性气体在水泥回转窑内被碱性物料所中和, 气化的重金属吸附在烟尘上, 随着气流, 大部分烟尘随预热器中的物料返回窑中, 少部分烟气经增湿塔迅速降温降尘, 出塔后又进入大布袋收尘器彻底除尘, 收集下的尘(回灰)用输送带传送, 与生料混合, 再进入水泥窑烧制成水泥。

其处理工艺如图2所示[6]。

需要说明的是：水泥窑处置危险废物是在水泥生产过程中进行的, 因此对进水泥窑处置的废物是有选择性的, 并不是所有废物都能在水泥窑处理, 进水泥窑的废物必须满足下列要求: 不能影响水泥窑正常生产；不能影响水泥产品质量；不能对生产设备造成损坏；在处置过程中不能对操作工人健康造成危害及影响厂区环境。

5 结语
随着国家实施可持续性发展战略，全社会越来越重视环境的保护，固体废弃物污染已成为社会关注的焦点，固体废弃物的处理程度在保护环境的过程中起着非常重要的作用。

在未来发展中，水泥工业将担负起工业生态革命的职责，由环境污染型变为循环经济中的环境保护型企业；有意识、有目的地利用水泥工业处理固体废物，实现资源的再利用。

参考文献:
[1] 谢炎星. 论我国水泥工业对工矿业废弃物与城市生活垃圾的有效利用——兼论我国垃圾处理模式的战略选择[J]. 经济论坛, 2009(15): 30-34.
[2] 张丽霞, 张向红, 杨文利. 浅谈水泥厂对固体废弃物的处理和利用[J]. 中国建材, 2008(7): 88-90.
[3] 胡晶琼, 江可申, 蔡玉良. 循环经济视角下水泥工业和垃圾处理产业的“双底”选择——利用新型干法窑处理城市生活垃圾闭[J]. 生态经济, 2007(1): 181-187.
[4] 何宏涛, 袁文献, 刘艳. 水泥窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾技术及应用[J]. 四川水泥, 2012(2): 39-46.
[5] 朱江, 蒋旭光, 刘刚. 回转窑处理危险废弃物技术探讨[J].环境工程, 2004(5):57-61.
[6] 姜丽杰, 孙胜龙, 张晓红. 利用水泥回转窑处理危险废物[J]. 长春师范学院学报(自然科学版), 2005(5): 69-74.。