煅燒水泥熟料過程中重金屬逸放的幾個問題

　　等重金屬的逸放污染已引起人們的廣泛重視［1￣3］。本文利用冷原子吸收分光光度法和火焰原子吸收分光光度法等測試手段， 對重金屬Hｇ、Pb、Cd、Zn、Cu 在煅燒水泥熟料過程中的逸放進(jìn)行了研究。  

　　1 煅燒水泥熟料過程中 Hｇ 的逸放城市污泥的化學(xué)成分與黏土接近，在水泥生產(chǎn)中可以作為黏土的替代原料［4，5］。但需注意城市污泥所含的重金屬在煅燒水泥過程中的逸放問題， 尤其是Hg。將廣東 S1 和 S2 兩家污水處理廠的脫水污泥分別于不同的溫度下加熱 30min， 測定加熱后脫水污泥中 Hg 的含量，同時(shí)計(jì)算得到各個溫度相應(yīng)的逸放率， 結(jié)果見圖 1。  

　　由圖 1 可見， 隨著溫度的升高， 污泥中 Hｇ 的含量不斷降低， 其逸放率不斷升高。當(dāng)加熱至 300 ℃時(shí)，污泥的 Hｇ含量均已非常低， 其逸放率達(dá)到 95％以上。可見， 在加熱過程中， 污泥所含的 Hｇ 及其化合物絕大部分在 300 ℃時(shí)已揮發(fā)出來。三家為預(yù)分解窯廠。這幾個水泥廠的窯灰均全部入窯，其入窯物料包括生料和煤。對六家水泥廠的入窯物料和熟料進(jìn)行取樣， 測定其 Hｇ的含量， 并根據(jù)物料平衡計(jì)算得到逸放率。結(jié)果見表 1。

　　由表 1 可見， 無論是立窯還是預(yù)分解窯， 其 Hｇ的逸放率均很高， 可達(dá) 90％～96％。利用城市污泥煅燒水泥熟料時(shí)， 所含的 Hｇ 在煅燒過程中絕大部分會隨煙氣逸放， 因此必須重視 Hｇ 逸放污染的問題， 采取相應(yīng)的防治措施。  

　　2 熟料煅燒過程中 Pb、Cd、Zn、Cu 的逸放以石灰石、黏土、鐵粉及煤粉等原料配制生料球，其熟料率值為KH＝0．91、Sm＝2．30、im＝1．56， 分別摻加煅燒水泥熟料過程中重金屬逸放的幾個問題0.05%的 PbO、CdO、ZnO 和 CuO 制成樣品。在實(shí)驗(yàn)室條件下于 1400℃恒溫 30min，靜置煅燒為熟料。測定各個樣品的入窯物料和熟料中 Pb、Cd、Zn 和 Cu 的含量， 并根據(jù)物料平衡計(jì)算得到各自的逸放率，結(jié)果見表 2。 

　　從表 2 可見， 以實(shí)驗(yàn)電爐 1400℃靜置煅燒水泥熟料， Pb、Cd 具有較高的揮發(fā)性， Zn 和 Cu 也具有相當(dāng)?shù)膿]發(fā)性。mX、YH 和 mS 三家立窯水泥廠均使用螢石礦化劑生產(chǎn)水泥， 對其入窯物料和熟料進(jìn)行取樣， 測定其Pb、Cd、Zn 和Cu 的含量， 并根據(jù)物料平衡計(jì)算得到各自的逸放率， 結(jié)果見表 3。  

　　從表 3 可見， 幾家立窯水泥廠的 Pb 和 Cd逸放率均較高， 為 84％～90％； Zn 和 Cu 也具有一定的逸放率， 為 36％～47％。可見，立窯水泥生產(chǎn)中會有相當(dāng)部分的 Pb、Cd、Zn 和 Cu 逸放污染環(huán)境。 

　　3 氟對重金屬逸放的影響在相同率值的生料中分別摻加不同比例的螢石礦化劑， 在實(shí)驗(yàn)室條件下于 1400℃恒溫 30min， 靜置煅燒為熟料。測定灼燒基生料及其熟料中的 Pb、Cd、Zn 和 Cu 含量， 計(jì)算得到不同氟含量時(shí) Pb、Cd、Zn和Cu 的逸放率。試驗(yàn)結(jié)果見圖 2。  

　　由圖 2 可見， 在實(shí)驗(yàn)電爐中 1400℃靜置煅燒水泥熟料時(shí)，隨著生料中氟含量的增加， Pb、Cd、Zn 和Cu 的逸放率升高。當(dāng)氟含量從 0．03％增加到 0．45％時(shí)， Pb、Cd的逸放率從 80％、67％分別增高到 98％、97％； Zn 和 Cu 的逸放率則大幅度增加， Zn 的逸放率由 32％增高 到 64％ ， Cu 的 逸 放 率 由 28％ 增 高 到55％。在煅燒水泥熟料過程中， Pb、Cd、Zn 和 Cu 會與 Ｆ反應(yīng)生成氟化物， 而氟化物的蒸汽壓均比較高，不容易被結(jié)合到熟料中， 因此螢石礦化劑會促進(jìn) Pb、Cd、Zn 和 Cu 的逸放。螢石礦化劑、螢石石膏復(fù)合礦化劑及螢石鉛鋅尾礦復(fù)合礦化劑等確有提高立窯水泥熟料產(chǎn)質(zhì)量的效果， 但氟會促進(jìn) Pb、Cd等重金屬的逸放污染。這正是立窯重金屬逸放率較高的重要原因之一。  

　　4 結(jié)論  

　　1）Hｇ 及其化合物具有極高的揮發(fā)性， 在 300℃時(shí)絕大部分已揮發(fā)； 水泥窯中 Hｇ 的逸放率高達(dá) 90％～96％。  

　　2） 在實(shí)驗(yàn)電爐 1 400 ℃靜置煅燒的條件下， 當(dāng)Pb、Cd、Zn 和 Cu 的摻量均為 0．05％時(shí)，其逸放率分別為： Pb 為 94．50％， Cd 為 96．62％， Zn 為 43．61％， Cu為36．03％。Pb、Cd 具有較高的揮發(fā)性， Zn、Cu 也具有相當(dāng)?shù)膿]發(fā)性。  

　　 3） 氟會促進(jìn) Pb、Cd、Zn、Cu 的逸放，這是使用螢石礦化劑的立窯重金屬逸放率較高的重要原因之一。檢測的幾家立窯水泥廠的重金屬逸放率均較高： Pb、Cd 為84％～90％； Zn、Cu 為 36％～47％。

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