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利用固体废弃物作水泥工业生产的原燃料,是水泥工业的持续发展的重要方向。但随着固体废弃物越来越广泛地被应用,一些有害组分也随之被引入,其中相当部分在煅烧过程中会逸放污染环境。其中Hg、Pb、Cd的逸放污染尤为值得注意。
本文以多家水泥厂的生料、熟料、窑尾灰以及各种废弃物为研究对象,利用火焰原子吸收分光光度法、冷原子吸收分光光度法和X射线衍射分析等方法,研究其在煅烧过程中Hg、Pb、Cd的逸放及其污染防治,研究结果表明:城市污泥中的Hg在煅烧过程中具有高挥发性,当温度达到300℃时,Hg绝大部分已挥发。而Pb和Cd的挥发性要比Hg低得多,在1000℃的温度时,SSD和SSL两种污泥Cd的逸放率分别为6.4%和18.1%;Pb的逸放率均为24%左右。立窑、湿法回转窑及新型干法窑三种不同窑型水泥窑煅烧熟料的过程中,Hg的逸放率最高,在88.5%到97.3%之间;Pb的逸放率均在55%以上;Cd的逸放率有较大的波动,在26.2%~90.4%之间。
与湿法回转窑和新型干法窑相比,立窑煅烧水泥熟料的过程中,Pb的逸放率较大。在立窑生产中所广泛使用的含氟矿化剂会促进重金属Pb的逸放。其中采用含氟矿化剂煅烧水泥熟料,是导致立窑Pb的逸放率较高的原因之一。在目前广泛使用氟化物矿化剂的生产工艺条件下,立窑水泥厂不宜使用含Hg、Pb、Cd较高的原燃料,包括废弃物。
在实验室条件下,使用不同种类的含Pb废弃物作煅烧水泥熟料的原料,Pb的逸放率随含Pb废弃物引入量的增加而增大;且当掺入的Pb为PbO、PbS或PbClF三种不同存在形式时,其逸放率变化不大。Cd的逸放则随Pb的引入而有所减少。熟料中的Pb和Cd大部分都存在于中间相中。而Pb和Cd在结晶C4AF中的含量则接近于其在熟料中的平均含量。
窑尾灰中的Hg、Pb、Cd含量高于入窑物料中的Hg、Pb、Cd含量,其中立窑尤为明显。即相当部分的Hg、Pb、Cd会冷凝黏附在温度较低的细小尘粒的表面上而富集,故而窑尾灰中的Hg、Pb、Cd含量很高。
窑尾灰的颗粒越细,其Hg、Pb、Cd的含量越高。可见,烟气中粒径越细的颗粒,对烟气中Hg、Pb、Cd的吸附能力就越强。因此,使用Hg、Pb、Cd含量较高的原料或废弃物煅烧水泥熟料时,应选用除尘效率更高的除尘设备,加强收尘,尤其是加强对微细颗粒的收尘。不仅可减少粉尘污染,也可减少Hg、Pb、Cd的排放污染。