水泥窯Pb等重金屬的逸放污染及防治研究.pdf

1、目前水泥生產(chǎn)越來越廣泛地利用各種廢棄物，從而也引入了較多的重金屬等組分。如在水泥生產(chǎn)中推廣應(yīng)用多年的螢石鉛鋅尾礦廢渣礦化劑，雖然有提高水泥熟料產(chǎn)質(zhì)量的效果，但其Pb等重金屬的逸放污染的問題卻被忽視。本論文利用AAS、XRD、化學(xué)萃取等分析方法對(duì)煅燒水泥熟料過程中Pb等重金屬的逸放污染及其防治進(jìn)行了研究。已取得如下研究結(jié)果： 對(duì)煅燒水泥熟料過程中Pb等重金屬逸放率的研究表明，在實(shí)驗(yàn)電爐1400℃靜置煅燒的條件下，Hg絕大部分會(huì)逸

2、放；當(dāng)Pb、Cd、Zn和Cu的摻量為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﹪；當(dāng)WO3含量小于O.1﹪時(shí)，絕大部分的鎢存留于熟料中。Pb、Cd的揮發(fā)性較高，Zn和Cu也具有相當(dāng)?shù)膿]發(fā)性，把Zn、Cu與鎢一并稱為不揮發(fā)類重金屬元素是不適當(dāng)?shù)摹?立窯、濕法回轉(zhuǎn)窯及新型干法窯三種類型水泥窯Pb重金屬逸放規(guī)律的研究表明，無論何種水泥窯，Hg的逸放率均很高，為89﹪～9

3、6﹪。而Pb、Cd、Zn和Cu在不同類型水泥窯中其逸放率有明顯差別：立窯因使用螢石礦化劑及生料球?qū)煔庵蠵b、Cd、Zn和Cu的冷凝黏附較少，其逸放率較高，Pb和Cd為84﹪～90﹪，Zn和Cu為36﹪～47﹪；濕法回轉(zhuǎn)窯次之；而在新型干法窯中，由于煙氣中相當(dāng)部分的Pb、Cd、Zn和Cu會(huì)冷凝黏附在預(yù)熱器的熱生料中，故其逸放率較低，Pb和Cd為39﹪～57﹪，Zn和Cu為15﹪～27﹪。從環(huán)保的角度也須淘汰立窯，大力發(fā)展新型干法窯。

4、 使用Pb、Cd含量較高原料生產(chǎn)水泥3～5年的水泥窯，其附近土壤及職工已受到不同程度的危害。位于下風(fēng)向500m處土壤中Hg、Pb、Cd的含量為下風(fēng)向2000m處和上方向1000m處土壤中的含量的2～3倍；這些企業(yè)職工頭發(fā)中Pb含量也超過正常情況頭發(fā)中Pb含量的上限。使用螢石和鉛鋅尾礦廢渣復(fù)合礦化劑的水泥窯重金屬污染尤其嚴(yán)重。 對(duì)窯灰中Pb等重金屬富集情況的研究表明，Pb等重金屬在窯灰中含量明顯高于其入窯物料中的含量，且逸

5、放率越高，越易于在窯灰中富集；窯灰中細(xì)顆粒的重金屬含量高于粗顆粒。使用高效的除塵設(shè)備，不僅可減少粉塵的污染，還可減少Pb等重金屬的逸放。 Pb等重金屬的振蕩溶出試驗(yàn)表明，把Pb等重金屬含量較高的窯灰用作水泥混合材既可使Pb等重金屬被固封于水泥混凝土中，其浸出溶液Pb、Cd的濃度遠(yuǎn)低于美國TCLP試驗(yàn)中規(guī)定的極限濃度，又能減少因窯灰循環(huán)入窯而導(dǎo)致Pb等重金屬的再次逸放。 硫、磷對(duì)Pb、Cd的逸放有一定的抑制作用；而氟、

6、氯會(huì)促進(jìn)Pb等重金屬的逸放。在實(shí)驗(yàn)電爐中1400℃靜置煅燒水泥熟料時(shí)，當(dāng)氟含量從0.03﹪增加到0.45﹪，Pb的逸放率由約80﹪增高到約98﹪，Cd的逸放率由約67﹪增高到約97﹪，Zn的逸放率由約32﹪增高到約64﹪，Cu的逸放率由約28﹪增高到約55﹪。使用螢石和鉛鋅尾礦廢渣復(fù)合礦化劑會(huì)加劇水泥窯氟化物及重金屬的污染。 Pb和Cd在1000℃以上開始加速逸放，隨著溫度升高及含量增加，其逸放率增大，控制入窯物料中其含量及煅

7、燒溫度，有利于減少Pb、Cd的逸放。Pb和Cd以不同的化合物形式存在時(shí)，其逸放率會(huì)有差別。Pb的逸放率為：PbCl2＞PbO＞PbS；Cd的逸放率為：CdCl2＞CdO。 生料中WO3的含量為1×10<'-6>～6×10<'-4>時(shí)，鎢不會(huì)逸放污染環(huán)境，且有利于改善生料易燒性及阿利特的形成，可成為環(huán)保型的礦化劑。利用鎢尾礦作生產(chǎn)水泥熟料的原料，不摻或少摻螢石，既減輕氟對(duì)Pb、Cd逸放的促進(jìn)作用，又改善生料的易燒性，降低煅燒溫度