水泥制造過程中的污染物及處理方法

1、 低碳經(jīng)濟(jì)已成為全球矚目的焦點(diǎn)。以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ) 的低碳經(jīng)濟(jì)是應(yīng)對全球氣候變暖的全新經(jīng)濟(jì)模式。我國高度重視應(yīng)對氣 候變化問題，2009年11月26日，中國政府向世界發(fā)出碳減排聲音：到 2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%-45%，并作 為約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展中長期規(guī)劃。 隨著新經(jīng)濟(jì)時(shí)代的到來，水泥工業(yè)的發(fā)展受到了資源、環(huán)境和能源的嚴(yán) 重挑戰(zhàn)。水泥是最大宗的基礎(chǔ)建設(shè)原材料，也是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要支 柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)也是“三高”行業(yè)，2011年中國水泥產(chǎn)量達(dá)到20.8億噸， 而因此產(chǎn)生的二氧化碳總量高達(dá)12.5億噸。水泥工業(yè)能否完成減排目標(biāo)， 不僅關(guān)系

2、到產(chǎn)業(yè)升級和結(jié)構(gòu)調(diào)整，也關(guān)系到能否順利完成我國政府在哥 本哈根會議上向國際社會作出的減排承諾指標(biāo)的落實(shí)。 環(huán)境標(biāo)志產(chǎn)品技術(shù)要求 低碳水泥和水泥生產(chǎn)企業(yè)二氧化碳排放 量計(jì)算方法的出臺并發(fā)布實(shí)施，對于推動我國低碳經(jīng)濟(jì)建設(shè)、參與全 球碳交易市場、規(guī)避技術(shù)貿(mào)易壁壘、提高企業(yè)的競爭優(yōu)勢，引導(dǎo)水泥工 業(yè)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)低碳、環(huán)保、可持續(xù)發(fā)展等具有重要意義。這也標(biāo)志著以 高能耗、高排放作業(yè)方式為主體的水泥行業(yè)綠色發(fā)展轉(zhuǎn)型工作全面啟動， 對于達(dá)不到環(huán)保要求的企業(yè)，將面臨嚴(yán)峻的考驗(yàn)，甚至被淘汰出局。 2、水泥生產(chǎn)工藝及流程 4、水泥生產(chǎn)過程的的污染 5、水泥生產(chǎn)過程產(chǎn)生的污染解決辦法 3、水泥生料煅燒成熟料的物理、化

3、學(xué)變化過程 1、水泥廠的常見設(shè)備 1、斗式提升機(jī) 、膠帶提升機(jī)、拉鏈機(jī)、螺旋輸送機(jī)、 帶式輸送機(jī) 水泥廠常見設(shè)備水泥廠常見設(shè)備 2、空氣斜槽 、風(fēng)機(jī) 3、分格輪、空氣炮、收塵器 水泥生產(chǎn)工藝流程圖水泥生產(chǎn)工藝流程圖 水泥生產(chǎn)工藝流程： 1、破碎及預(yù)均化 （1）破碎 水泥生產(chǎn)過程中，大部分原料要進(jìn)行破碎， 如石灰石、黏土、鐵礦石及煤等。石灰石是生產(chǎn)水泥用量最 大的原料，開采后的粒度較大，硬度較高，因此石灰石的破 碎在水泥廠的物料破碎中占有比較重要的地位。 （2）原料預(yù)均化 預(yù)均化技術(shù)就是在原料的存、取過程中， 運(yùn)用科學(xué)的堆取料技術(shù)，實(shí)現(xiàn)原料的初步均化，使原料堆場 同時(shí)具備貯存與均化的功能。 2、

4、生料制備 水 泥 生產(chǎn)過程中，每生產(chǎn)1噸硅酸鹽水泥至少要粉磨3噸 物料（包括各種原料、燃料、熟料、混合料、石膏），據(jù)統(tǒng) 計(jì)，干法水泥生產(chǎn)線粉磨作業(yè)需要消耗的動力約 占 全廠動力 的60%以上，其中生料粉磨占30%以上，煤磨占約3%，水泥 粉磨約占40%。因此，合理選擇粉磨設(shè)備和工藝流程，優(yōu)化 工藝參數(shù)，正確操作， 控制 作業(yè)制度，對保證產(chǎn)品質(zhì)量、降 低能耗具有重大意義。 3、生料均化 新型干法水泥生產(chǎn)過程中，穩(wěn)定入窖生料成分 是穩(wěn)定熟料燒成熱工制度的前提，生料均化系統(tǒng)起 著穩(wěn)定入窖生料成分的最后一道把關(guān)作用。 4、預(yù)熱分解 把生料的預(yù)熱和部分分解由預(yù)熱器來完成，代替 回轉(zhuǎn)窯部分功能，達(dá)到縮短回

5、窯長度，同時(shí)使窯內(nèi) 以堆積狀態(tài)進(jìn)行氣料換熱過程，移到預(yù)熱器內(nèi)在懸 浮狀態(tài)下進(jìn)行， 使 生料能夠同窯內(nèi)排出的熾熱氣體 充分混合，增大了氣料接觸面積，傳熱速度快，熱 交換效率高，達(dá)到提高窯系統(tǒng)生產(chǎn)效率、降低熟料 燒成熱耗的目的。 （1）物料分散 換熱80%在入口管道內(nèi)進(jìn)行的。喂入預(yù)熱器管 道中的生料，在與高速上升氣流的沖擊下，物料折 轉(zhuǎn)向上隨氣流運(yùn)動，同時(shí)被分散。 （2）氣固分離 當(dāng)氣流攜帶料粉進(jìn)入旋風(fēng)筒后，被迫在旋風(fēng)筒 筒體與內(nèi)筒（排氣管）之間的環(huán)狀空間內(nèi)做旋轉(zhuǎn)流 動，并且一邊旋轉(zhuǎn)一邊向下運(yùn)動，由筒體到錐體， 一直可以延伸到錐體的端部，然后轉(zhuǎn)而向上旋轉(zhuǎn)上 升，由排氣管排出。 （3）預(yù)分解 預(yù)分解

6、技術(shù)的出現(xiàn)是水泥煅燒工藝的一次技術(shù) 飛躍。它是在預(yù)熱器和回轉(zhuǎn)窯之間增設(shè)分解爐和利 用窯尾上升煙道，設(shè)燃料噴入裝置，使燃料燃燒的 放熱過程與生料的 碳 酸鹽分解的吸熱過程，在分解 爐內(nèi)以懸浮態(tài)或流化態(tài)下迅速進(jìn)行，使入窯生料的 分解率提高到90%以上。將原來在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進(jìn)行的 碳酸鹽分解任務(wù)，移到分解 爐內(nèi) 進(jìn)行；燃料大部分 從分解爐內(nèi)加入，少部分由窯頭加入，減輕了窯內(nèi) 煅燒帶的熱負(fù)荷，延長了襯料壽命，有利于生產(chǎn)大 型化；由于燃料與生料混合均勻，燃料 燃燒熱 及時(shí) 傳遞給物料，使燃燒、換熱及碳酸鹽分解過程得到 優(yōu)化。因而具有優(yōu)質(zhì)、高效、低耗等一系列優(yōu)良性 能及特點(diǎn)。 5、水泥熟料的燒成 生料在旋風(fēng)預(yù)

7、熱器中完成預(yù)熱和預(yù)分解后，下 一道工序是進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中進(jìn)行熟料的燒成。 在回轉(zhuǎn)窯中碳酸鹽進(jìn)一步的迅速分解并發(fā)生一系 列的固相反應(yīng)，生成水泥熟料中的等礦物。隨著物 料溫度升高近時(shí)，等礦物會變成液相，溶解于液相 中的 和 進(jìn)行反應(yīng) 生成大量 （熟料）。熟料燒成后， 溫度開始降低。最后由水泥熟料冷卻機(jī)將回轉(zhuǎn)窯卸 出的高溫熟料冷卻到下游輸送、貯存庫和水泥磨所 能承受的溫度，同時(shí)回收高 溫熟料的顯 熱，提高系 統(tǒng)的熱效率和熟料質(zhì)量。 6、水泥粉磨 水泥粉磨是水泥制造的最后工序，也是耗電最多 的工序。其主要功能在于將水泥熟料（及膠凝劑、 性能調(diào)節(jié)材料等）粉磨至適宜的粒度（以細(xì)度、比 表面積等表示），形成一定

8、的顆粒級配，增大其水 化面積，加速水化速度，滿足水泥漿體凝結(jié)、硬化 要求。 7、水泥包裝 水泥出廠有袋裝和散裝兩種發(fā)運(yùn)方式。 混合生料進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯的上端，受熱到100 時(shí)，主要 是水分蒸發(fā)，這一段叫干燥帶。干燥的生料繼續(xù)在窯中前 進(jìn)，在與更熱的氣體相遇時(shí)，被加熱到600 左右，這時(shí) 發(fā)生有機(jī)物燃燒和高嶺土脫水。此時(shí)，由于黏土可塑性降 低，塊料粉碎成粉料，這一段叫做預(yù)熱帶。 溫度升高到900 ，石灰石發(fā)生分解，生成的CaO和 黏土中的二氧化硅、氧化鋁開始發(fā)生固態(tài)反應(yīng)，這一段叫 分解帶。當(dāng)溫度升高到1 100 以上，CaO和酸性氧化物 的反應(yīng)加快。上述反應(yīng)主要是： 這一段叫做煅燒帶或稱放熱反應(yīng)帶。

9、溫度到達(dá)1 400 左右，窯內(nèi)物料開始燒結(jié)，部分開 始熔融。這時(shí)硅酸二鈣仍保持為固態(tài)，熔于熔融液里，與 游離的CaO繼續(xù)反應(yīng)生成硅酸三鈣（3CaOSiO2）。硅酸 三鈣以微小的結(jié)晶析出，即成熟料。這一段稱為燒結(jié)帶。 經(jīng)過燒結(jié)帶后，熟料開始冷卻而出窯，這一段叫做冷 卻帶。 水泥生料煅燒成熟料的物理、化學(xué)變化過程水泥生料煅燒成熟料的物理、化學(xué)變化過程 廢水污染廢水污染 污染來源污染來源：水泥工業(yè)的水污染主要為生產(chǎn) 設(shè)備外排的冷卻水、水收塵產(chǎn)生的廢水、化 驗(yàn)室廢水 粉塵的污染粉塵的污染 污染來源：污染來源：立窯一般有510粉塵/t熟料 泄漏 水泥生產(chǎn)線一般有3040個(gè)有組織粉塵排放 點(diǎn)，最大的廢氣揚(yáng)

10、塵點(diǎn)是水泥窯和各類磨機(jī)。 立窯的爐氣泄漏排放的粉塵量最大，立窯一 般有510粉塵/t熟料的泄漏。 二氧化硫的污染二氧化硫的污染 來源：來源：水泥原料或燃料中的含硫化合物， 及在高溫氧化條件下生成的硫氧化物。對于 新型干法生產(chǎn)來說，硫和鉀、鈉、氯一樣， 是引起預(yù)熱器、分解爐結(jié)皮堵塞的重要因素 之一一，是一種對生產(chǎn)有害、需要加以限制的 一種組分。由于在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)存在充足的 鈣和一定量的鉀鈉，所形成的硫酸鹽揮發(fā)性 較差、有80%以上殘留在熟料中 氮氧化物（氮氧化物（NOX） 污染來源：污染來源：主要來源于燃料高溫燃燒時(shí)、燃燒空 氣中的N2在高溫狀態(tài)下與氧化合生成。其生成量 取決于燃燒火焰溫度，火焰

11、溫度越高、則N2被氧 化生成的NOx量越多。在新型干法生產(chǎn)系統(tǒng)中，由 于50%60%的燃料是在溫度較低的分解爐中燃燒 的。 CO2氣體的產(chǎn)生氣體的產(chǎn)生 1、在水泥煅燒窯中排放的CO2,來源于水泥原料中 碳酸鹽分解和燃料燃燒。當(dāng)前，生產(chǎn)水泥熟料的主 要原料為石灰石。 2、普通硅酸鹽水泥熟料含氧化鈣65%左右，根據(jù) 化學(xué)反應(yīng)方程式(CaCO3=CaO+CO2)算出：每生 產(chǎn)1噸水泥熟料生成0.511噸CO2 噪聲污染噪聲污染 水泥廠的噪音主要來自磨機(jī)、空壓機(jī)、羅 茨鼓風(fēng)機(jī)、高壓離心通風(fēng)機(jī)、破碎機(jī)、各種泵 等設(shè)備 水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物治理方法 廢水治理辦法：廢水治理辦法： 近年水泥企業(yè)一般都建

12、立了循環(huán)水系統(tǒng), 水的循環(huán)利用率在95左右,廢水產(chǎn)生量約 為0.075m3/t熟料，排放量約為0.003m3/t。 熟料化驗(yàn)室廢水經(jīng)酸堿中和處理后外排, 水收塵逐漸淘汰,水泥工業(yè)對水環(huán)境的污染 已不再是污染的主體。 粉塵治理辦法粉塵治理辦法 利用除塵設(shè)備 復(fù)膜袋除塵率約99.5，普通袋除塵率約 99，電除塵（一級除塵）平均除塵率約 98； 新型干法復(fù)膜袋除塵率約99.8；普通袋除塵 率約99。5，電除塵平均除塵率約99.5。 二氧化硫污染治理技術(shù)二氧化硫污染治理技術(shù) 水泥生產(chǎn)中減少SO2排放有下列幾種措施： 更換原料；在生料磨內(nèi)吸收；加消石灰 Ca（OH）2；設(shè)D-SOx旋風(fēng)筒；設(shè)水洗塔 等。

13、其中最簡單有效的方法就是新型干法最簡單有效的方法就是新型干法 生產(chǎn)線選擇合適的硫、堿比生產(chǎn)線選擇合適的硫、堿比，同時(shí)采用窯 磨一體機(jī)運(yùn)行和袋式除塵器。 氮氧化物的污染防治氮氧化物的污染防治 防治Nox的首要措施就是優(yōu)化窯和分解爐的 燃燒制度，保持適宜的火焰溫度和形狀， 控制過剩空氣量，確保喂料量和喂煤量均 勻穩(wěn)定，保障篦式冷卻機(jī)運(yùn)行良好，采用 低NOx的噴煤 管等。同時(shí)考 慮窯操作不正 常情況，還需 設(shè)置專門的脫 氮措施。 篦式冷卻機(jī) 二氧化碳的治理辦法 1、烘干原燃料。用廢氣的余熱烘干原燃料用廢氣的余熱烘干原燃料 可省去烘干用煤可省去烘干用煤，生產(chǎn)每噸水泥熟料可省 去烘干用煤0.02噸，減少0.0476噸CO2排 放。 2、磨細(xì)水淬礦渣和分級優(yōu)質(zhì)粉煤灰、硅灰 等，從而使原料及能源消耗及CO2排放量 大大減少。 噪音治理技術(shù)噪音治理技術(shù) 1、應(yīng)