文玉，張磊（云南省建筑材料科學(xué)研究設(shè)計(jì)院有限公司 云南 昆明 650221）

0 引言

云南省是中國(guó)有色金屬王國(guó)，其鉛鋅錫行業(yè)在中國(guó)具有十分重要的地位，鉛鋅錫在冶煉過(guò)程會(huì)產(chǎn)生含二氧化硫及重金屬的煙氣。煙氣在脫硫處理時(shí)，會(huì)產(chǎn)生含重金屬的脫硫渣，這些脫硫渣對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和行業(yè)管理帶來(lái)了很大的壓力。

1 云南省有色金屬冶煉煙氣脫硫渣背景

1.1 有色金屬冶煉煙氣脫硫渣特點(diǎn)

鉛鋅錫行業(yè)在原料焙燒脫硫、物料的粗煉和精煉脫硫過(guò)程中，產(chǎn)生的煙氣含有SO2、煙塵、重金屬等。大多數(shù)冶煉企業(yè)的冶煉煙氣達(dá)不到制酸要求，一般采用傳統(tǒng)的石灰石/石膏法脫硫處理，該方法會(huì)產(chǎn)生含多種重金屬的脫硫渣。

鉛鋅錫冶煉產(chǎn)生的脫硫渣，主要組成為亞硫酸鈣、硫酸鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣，少量為氯化鈣、氟化鈣、煙塵，以及As、Cd 等有毒有害重金屬元素；具有浸出毒性、易造成二次污染、難處理的特點(diǎn)，屬于危險(xiǎn)廢物。貯存或利用處置不當(dāng)會(huì)破壞生態(tài)環(huán)境、危害人體健康、制約可持續(xù)發(fā)展。因此，尋找一種安全環(huán)保、無(wú)害化和資源化的處置模式對(duì)于保護(hù)環(huán)境具有積極的意義。

1.2 有色金屬冶煉煙氣脫硫渣處置現(xiàn)狀

參考《云南省危險(xiǎn)廢物利用處置規(guī)劃（2016年—2020 年）》，有色金屬冶煉煙氣脫硫渣屬于HW48 類，“目前有色金屬冶煉廢物產(chǎn)生257 萬(wàn)t，自行利用處置156.4 萬(wàn)t，委托利用處置29.2 萬(wàn)t，累計(jì)儲(chǔ)存329.3 萬(wàn)t，主要分布在紅河州、怒江州、曲靖市、大理州、昆明市。”

通過(guò)對(duì)云南省鉛鋅錫企業(yè)的調(diào)查，大部分企業(yè)是將脫硫渣按照危險(xiǎn)性固體廢物的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行儲(chǔ)存，小部分企業(yè)將脫硫渣拌礦回用，剩余企業(yè)委托有資質(zhì)的其它企業(yè)處置。

2 水泥窯處置技術(shù)研究

2.1 水泥窯處置危廢的發(fā)展

對(duì)危險(xiǎn)廢物實(shí)現(xiàn)無(wú)害化和資源化處置，目前國(guó)際上流行的方法是焚燒處置。焚燒處置分為兩種：一種是新建專門(mén)的焚燒系統(tǒng)，這種方法存在投資高、選址要求高、運(yùn)行成本高以及二次污染等問(wèn)題；另一種是對(duì)現(xiàn)有工業(yè)爐窯進(jìn)行適當(dāng)技改，使其適用于危險(xiǎn)廢物的焚燒處理。

近年來(lái)，中國(guó)水泥行業(yè)蓬勃發(fā)展，已具備廣泛處置危險(xiǎn)廢物的物質(zhì)和技術(shù)條件。將危廢處置與水泥工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展結(jié)合起來(lái)，是低成本、大規(guī)模處置危險(xiǎn)廢物的重要措施。國(guó)家先后頒布的《危險(xiǎn)廢物焚燒污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB18484-2001）、《水泥窯協(xié)同處置工業(yè)廢物設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50634-2010）、《水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB30485-2013）、《水泥窯協(xié)同處置固體廢物技術(shù)規(guī)范》（GB30760-2014）等標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范構(gòu)成了我國(guó)水泥窯協(xié)同處置危險(xiǎn)廢物的完整標(biāo)準(zhǔn)體系。

2.2 水泥窯處置有色金屬冶煉煙氣脫硫渣的技術(shù)特點(diǎn)

水泥窯處置危廢的技術(shù)已發(fā)展成熟，處置系統(tǒng)涉及的水泥生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施主要有：熟料冷卻機(jī)、燒成回轉(zhuǎn)窯、窯尾煙室、分解爐、多級(jí)預(yù)熱器、廢氣處理系統(tǒng)等，統(tǒng)稱“新型干法水泥熟料燒成系統(tǒng)”，該系統(tǒng)的核心燒成設(shè)備為“燒成回轉(zhuǎn)窯”。

水泥窯處置有色金屬冶煉煙氣脫硫渣具有以下特點(diǎn)：

（1） 燒成溫度高?；剞D(zhuǎn)窯內(nèi)最高溫度可達(dá)1 800℃，主要有害成分焚毀率可達(dá)99.9%以上。

（2） 熱工空間大。水泥回轉(zhuǎn)窯是一個(gè)體積較大慢速旋轉(zhuǎn)的筒體，而且瞬時(shí)大量且穩(wěn)定的生料流、氣流使得熱工制度相當(dāng)穩(wěn)定。

（3） 物料停留時(shí)間長(zhǎng)。物料在窯內(nèi)高溫下停留時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)充分。而且，窯內(nèi)熱生料經(jīng)過(guò)固相、液相、固相轉(zhuǎn)化，并在窯內(nèi)形成穩(wěn)定的湍流，自身熱容量巨大且穩(wěn)定，可以使脫硫渣的固態(tài)物質(zhì)隨著生料一同煅燒，少量重金屬可以被熔融固化在熟料的四面體晶格中。

（4） 相對(duì)處理規(guī)模大。我國(guó)水泥行業(yè)產(chǎn)能基數(shù)大。

（5） 新型水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)呈堿性氣氛，可以有效阻止S、Cl 等酸性氣體的生成。

（6） 水泥窯系統(tǒng)呈負(fù)壓狀態(tài)，煙氣和粉塵不會(huì)外溢，可以有效防止運(yùn)行過(guò)程中的二次污染。

（7） 不產(chǎn)生需要后續(xù)處理的灰渣。水泥窯系統(tǒng)處置過(guò)程，廢物中的固態(tài)物轉(zhuǎn)化成的惰性灰渣已混入水泥熟料產(chǎn)品中，無(wú)需另加處理；廢物中的氣態(tài)物在尾氣處理過(guò)程中被堿性生料捕捉后以粉狀回入窯系統(tǒng)內(nèi)，其余則達(dá)標(biāo)排放。

綜上所述，有色金屬冶煉煙氣脫硫渣也適用于水泥窯處置。該技術(shù)利用了新型干法水泥生產(chǎn)技術(shù)及設(shè)備，在正常連續(xù)穩(wěn)定地生產(chǎn)合格水泥熟料、大氣污染物達(dá)標(biāo)排放的基礎(chǔ)上，對(duì)脫硫渣進(jìn)行協(xié)同處置。

3 水泥窯處置有色金屬冶煉煙氣脫硫渣的影響研究

3.1 對(duì)燒成系統(tǒng)的影響

水泥窯處置脫硫渣系統(tǒng)本身不會(huì)對(duì)水泥窯系統(tǒng)造成直接影響，其影響主要是對(duì)以下工藝參數(shù)造成變化，如：預(yù)熱器溫度、回轉(zhuǎn)窯內(nèi)溫度、預(yù)熱器通風(fēng)量等。這些工藝參數(shù)的變化雖然會(huì)對(duì)水泥設(shè)備造成影響，如：高溫風(fēng)機(jī)排風(fēng)量增大，系統(tǒng)溫度變化、窯傳動(dòng)電流變化等，但在水泥窯設(shè)計(jì)時(shí)，考慮了工藝參數(shù)的變化，這些變化均在可控制的范圍內(nèi)，因此不會(huì)對(duì)水泥窯運(yùn)行造成負(fù)面影響。

3.2 含重金屬脫硫渣對(duì)熟料質(zhì)量的影響

脫硫渣中的主要無(wú)機(jī)化學(xué)成分主要是Ca（OH）2、CaCO3、CaSO4和CaSiO3，這些成分與生產(chǎn)水泥所用原料的成分相同，因此脫硫渣可以用作水泥窯的資源化處理。但其As、Cd 等有毒有害重金屬元素會(huì)對(duì)熟料質(zhì)量造成影響，需通過(guò)檢測(cè)控制脫硫渣的摻量，以生產(chǎn)合格的水泥熟料為前提。

3.3 含重金屬脫硫渣中有害元素對(duì)系統(tǒng)煙氣排放的影響

在生產(chǎn)過(guò)程中，水泥窯獨(dú)特的堿性環(huán)境可以吸附S 和Cl 等元素，生成了硫酸鹽和氯化物，并固化進(jìn)入了熟料，基本不會(huì)造成SO2，H Cl 等酸性廢氣超標(biāo)。但在脫硫渣處置過(guò)程中，需根據(jù)進(jìn)廠前的檢測(cè)結(jié)果優(yōu)化配比，將脫硫渣中S 和Cl 等元素控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，以窯系統(tǒng)煙氣達(dá)標(biāo)排放為前提。

4 結(jié)語(yǔ)

（1） 水泥窯處置有色金屬冶煉煙氣脫硫渣的整個(gè)工藝是建立在水泥窯正常生產(chǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，其處置設(shè)備的主體是水泥窯，從整體投資上講其一次性投資少。

（2） 從水泥企業(yè)的工藝特點(diǎn)來(lái)看，熟料在燒制過(guò)程中對(duì)重金屬元素具有較好的固化作用，水泥窯獨(dú)特的堿性環(huán)境可以有效阻止S、Cl 等酸性氣體的生成。水泥窯適合用于處置有色金屬冶煉煙氣脫硫渣。

（3） 利用水泥窯處置有色金屬冶煉煙氣脫硫渣，是冶金行業(yè)煙氣脫硫渣無(wú)害化和資源化的一種有效途徑；但需注重檢測(cè)檢驗(yàn)，科學(xué)控制脫硫渣的摻量，不影響水泥窯的正常運(yùn)轉(zhuǎn)及其產(chǎn)品質(zhì)量。