協(xié)同處置固危廢對氯堿循環(huán)富集的影響

水泥窯協(xié)同處置固危廢由于其無害化程度高、資源利用程度大、運行費用低、處置量大等特點，近年來被廣泛應(yīng)用。與此同時，國家對于水泥質(zhì)量的管控也愈發(fā)嚴(yán)格。氯、堿有害元素是影響水泥窯況及水泥產(chǎn)品質(zhì)量的重要因素。適當(dāng)?shù)穆群坑欣诮档蜔蓽囟?，而氯含量過高，可增加混凝土的凍融和鋼筋銹蝕，進而引發(fā)工程質(zhì)量問題。含堿氧化物能降低熟料液相出現(xiàn)的溫度，降低液相的黏度，當(dāng)含堿量較少時，它可促使C2S吸收CaO生成C3S，而降低f-CaO。而氯、堿含量高時，還會導(dǎo)致預(yù)熱器結(jié)皮。因此，協(xié)同處置固危廢過程中，必須對有害元素進行配比計算，將固危廢投加對水泥窯及水泥產(chǎn)品的影響降到最低。本文研究水泥窯協(xié)同處置固危廢對氯堿循環(huán)富集的影響。1、材料與方法1.1試驗材料供試對象為濟源海中與中聯(lián)水泥（4?500t/d生產(chǎn)線）兩家單位，在2021年5~10月對濟源海中固危廢處置系統(tǒng)成分持續(xù)監(jiān)測，同時在處置過程中保證水泥熟料質(zhì)量穩(wěn)定合格。1.2測定方法固危廢及熟料氯離子、堿含量分析參照GB/T176—2008《水泥化學(xué)分析方法》。2、結(jié)果與分析2.1系統(tǒng)質(zhì)量分析熟料以及儲坑固危廢氯堿含量結(jié)果見表1（4?500t/d生產(chǎn)線）。表1熟料以及儲坑固危廢氯堿含量由表1可以看出：固危廢處置期間，熟料氯離子平均為0.027%，堿含量平均為0.73%，均在國標(biāo)限值內(nèi)，但整體隨著儲坑固危廢質(zhì)量的變化而變化。固態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量波動較大，其中氯離子在0.54%~5.65%之間，平均為2.74%，堿含量整體偏高，在5.97%~9.03%之間，平均為7.10%，處置期間物料均質(zhì)化程度較低，后續(xù)需加大配伍管控。2.2氯離子循環(huán)富集率分析由于氯離子在水泥窯煅燒過程中會揮發(fā)，短期內(nèi)未固化在熟料中，所以熟料氯離子整體低于生料氯離子。在保證熟料質(zhì)量合格和窯況良好的前提下，明確氯離子在水泥窯中的循環(huán)富集率有助于實現(xiàn)氯離子處置的最大化。為了探索固危廢入窯對氯離子循環(huán)富集能力的影響，本文對1~4月份未處置固危廢期間生熟料氯離子變化進行分析，空白熟料氯循環(huán)富集率在61.21%~75.00%之間，平均為71.04%。結(jié)合2021年5~10月固危廢氯離子以及熟料氯離子含量，計算出氯離子平均循環(huán)富集率，見圖1。由表1和圖1可知，5~9月份固危廢氯離子含量呈遞增趨勢，對應(yīng)的氯離子循環(huán)富集率也逐漸增加。7月份固危廢氯離子在0.54%時，氯離子循環(huán)富集率為41.34%；而9月份，固危廢氯離子為3.27%時，氯離子循環(huán)富集率達到最大，為74.34%，對比空白循環(huán)富集率有所增加，且運行期間，水泥窯和熟料質(zhì)量穩(wěn)定合格。5月份氯離子循環(huán)富集率低于9月，為73.90%，儲坑氯離子控制在2.81%，以臺時產(chǎn)量3.19t/h運行，氯投加空間為8.96%（儲坑氯離子與臺時產(chǎn)量的乘積），可實現(xiàn)固危廢氯離子最大處置空間，但因氯離子持續(xù)在窯內(nèi)循環(huán)富集，窯系統(tǒng)無法負(fù)載運行，此氯控制指標(biāo)只適用于短期配伍，應(yīng)結(jié)合除氯系統(tǒng)，及時將窯內(nèi)富集氯離子外排。10月份系統(tǒng)運行期間，固危廢氯離子平均達到5.65%后，氯離子循環(huán)富集能力明顯降低。統(tǒng)觀10月份運行情況，窯工況持續(xù)不穩(wěn)定，回轉(zhuǎn)窯15~20m結(jié)皮垮落較多，且結(jié)皮黃心料較多。由此可知，固危廢氯離子在5.65%左右時，窯系統(tǒng)氯離子已達到滿負(fù)載，需及時降低固危廢氯投加量。圖1氯離子循環(huán)富集率與固危廢氯離子含量的關(guān)系2.3堿含量循環(huán)富集率分析為了解堿含量在水泥窯煅燒過程中的循環(huán)富集率，明確處置空間，現(xiàn)對1~3月份生、熟料空白堿含量的變化進行分析（見表2）。由表2可知，窯平穩(wěn)運行期間，生料堿含量波動較大，平均為0.72%；以濕基消耗比換算出堿含量熟料理論值，平均為1.14%；空白熟料實際堿含量均小于理論值，平均為0.86%，循環(huán)富集率多集中在15%~35%之間，平均為24.40%。表2空白堿循環(huán)富集分析%結(jié)合2021年5~10月固危廢堿含量以及熟料堿含量，計算出堿含量平均循環(huán)富集率，見圖2。由圖2可知，堿循環(huán)富集率隨著固危廢堿含量的增加而增加，且呈顯著正相關(guān)（R2=0.625）。5~10月份固危廢堿含量整體偏高，主要是因為集中處置電解鋁大修渣所致。相較于氯離子循環(huán)富集率，堿含量循環(huán)富集率波動較小，在20.19%~23.80%，平均循環(huán)富集率為21.94%。但相較于未處置固危廢期間，堿循環(huán)富集率略微降低。因水泥公司對堿含量的要求不一，具體投加空間需要根據(jù)各公司實際控制指標(biāo)來計算。圖2堿循環(huán)富集率與固危廢堿含量的關(guān)系2.4氯堿循環(huán)倍數(shù)分析硫、氯的共同作用會改變物料的黏性，是眾多不良工藝現(xiàn)象的根本原因，因此，要控制氯離子，首先要控制硫含量。為了更好地監(jiān)測水泥窯結(jié)皮情況，固危廢處置期間，持續(xù)對熱生料進行取樣檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，熱生料硫含量較低，日常基本穩(wěn)定在0.6%以內(nèi)，若需嚴(yán)格確保水泥窯安全穩(wěn)定運行，將熱生料氯、硫含量總和控制在4%以內(nèi)，熱生料氯離子則需控制在3.4%以內(nèi)。由表3氯堿循環(huán)倍數(shù)分析可知，熟料硫堿比在0.37~0.54之間波動，平均硫堿比為0.45；熱生料氯離子在1.054%~2.108%之間波動，平均氯離子為1.490%，整體低于3.4%；熟料氯離子在0.023%~0.035%之間波動，平均氯離子為0.028%，而熱生料與熟料氯離子的循環(huán)倍數(shù)多集中在50~70倍之間，平均氯循環(huán)倍數(shù)為57.81；熱生料堿含量在1.26%~2.69%之間波動，平均堿含量為2.27%，低于結(jié)皮臨界值2.50%；熟料堿含量在0.60%~0.79%之間波動，平均堿含量為0.70%，而熱生料與熟料堿含量循環(huán)倍數(shù)在2.10~4.31之間波動，平均堿循環(huán)倍數(shù)為3.22。表3氯堿循環(huán)倍數(shù)分析處置固危廢時，若將熟料氯離子控制在0.040%以內(nèi)，以最低循環(huán)倍數(shù)48.93來計算，熱生料氯離子可控制在1.96%以內(nèi)；若將堿含量控制在0.85%以內(nèi)，以最低循環(huán)富集倍數(shù)2.10來計算，熱生料堿含量可控制在1.79%以內(nèi)。由此可知，固危廢配伍指標(biāo)可保證窯系統(tǒng)穩(wěn)