水泥窑共处置废白土的环境效益分析

作者:李璐;黄启飞;蔡木林;闫大海 刊名:中国环境科学 上传者:刘杨

【摘要】以废白土为研究对象,应用生命周期评价法(LCA)对水泥窑共处置和焚烧炉处置系统3个类别的环境影响[人类健康(HH)、生态系统质量(EQ)和资源(R)]进行研究和对比分析.结果表明,水泥窑共处置废白土有利于环境的可持续发展,焚烧炉处置对环境的影响较大.水泥窑共处置和焚烧炉处置功能单位废白土的总环境负荷分别为-1.03,0.273Pt,前者的环境负荷比后者减少了477%,相应各指标的减少率为:HH413%,EQ479%,R36.9%.EQ在2种处置方式的LCA中均为最敏感的影响指标.水泥窑系统中,避免了贡献率占97%以上的矿山开采阶段的环境影响,是降低整个系统环境影响的关键环节;焚烧炉系统中,电力消耗是造成环境破坏的重要阶段,对各影响指标都有很高的贡献率.二、苯、重金属的排放是水泥窑共处置废白土的主要影响因子;粉尘和重金属排放对焚烧处置系统的影响较大.

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我国危险废物的产生量不断增加,如何科学合理地处置危险废物,实现无害化和资源化,是全社会关注的热点.目前,我国危险废物的处置中使用较多的焚烧和填埋技术已在现实生活中暴露出越来越多的问题[1].水泥窑共处置技术在发达国家已应用多年,我国2000年始在北京、上海、重庆等城市也开展了这方面的实践[2].该技术不仅可以有效地处置废物,而且可以减少水泥生产过程中资源、能源消耗和污染物排放,对于水泥工业节能减排具有重要意义.水泥窑共处置技术在推广应用前需要进行全面的评价,为科学合理的处置危险废物提供理论依据.生命周期评价法(LCA)作为全面评价产品或工艺的环境影响评价方法,在各个领域得到广泛应用.目前,国外对水泥窑共处置废物的LCA评价开展了一些研究[3-7],但我国基于水泥窑共处置技术的评价研究还未开展.本研究采用LCA法对工厂实验的废白土在水泥窑进行共处置的效果进行评价,出于对废物消纳(即废白土的最终处置)的目的,将研究结果与我国目前常用的危险废物最终处置方法回转窑焚烧炉处置进行对比,得出2种处置技术的环境影响潜值,为选择合理的危险废物处置方式提供依据.1废白土试烧实验1.1水泥窑共处置系统实验在辽宁某水泥厂(简称A厂)进行,试烧生产线采用日产熟料4800t,五级旋风预热器、分解炉和回转窑的新型干法工艺(图1).回转窑内由主燃烧器和辅助燃烧器提供燃烧空气,从熟料冷却机内回用的气体进行热量回收.干法生产之后,气体进入主排气烟囱前经过静电除尘器使粉尘分离,分离的粉尘全部返回生料库回用.回转窑稳定运行后,空白实验和添加废白土的实验都采用相同的操作参数.物质流气体流原料碾磨机原料混合机湿增塔预热器电除尘器鼓风机烟囱烟气采样平台旋转窑冷却机球磨机电除尘器烟囱鼓风机细煤泵图1A厂熟料生产的技术流程Fig.1TechnologicalflowsheetofplantAfortheclinkerproduction1.2废白土的基本性质实验材料为A厂附近石油化工企业用于润滑油吸附脱色的废白土.废白土中残存的油脂约为白土总量的20%[8].实验所用废白土含有SiO2、Al2O3、Fe2O3和CaO,可作为生料使用[9].此外,吸附了有机物的废白土热值较高,在水泥生产中可以替代部分燃料(表1).表1废白土及试烧使用原/燃料的基本特性Table1Characteristicsofspentbleachingclay,rawmaterialandcoalfuelintestburn项目废白土(干)生料煤烧失量(%)42.234.49-低位热值(J/g)1.03105-2.61105SiO2(%)46.014.2535.29Al2O3(%)10.03.2112.7Fe2O3(%)2.592.1510.3CaO(%)3.5244.024.4MgO(%)2.660.851.84SM(%)3.652.661.53IM(%)3.861.501.23Cd(mg/kg)0.1200.1500.120As(mg/kg)7.307.880.450Ni(mg/kg)4.788.186.64Pb(mg/kg)25.944.818.0Cu(mg/kg)8.7492.910.8Mn(mg/kg)11117098.2Cr(mg/kg)10.66.043.52Zn(mg/kg)47.847718.6萘(mg/kg)3.26--苊(mg/kg)0.0400--二氢苊(mg/kg)0.0800--注:“-”表示未检测;SM为硅酸率,表示水泥熟料中SiO2与Al2O3、Fe2O3质量之和的比值;IM为铝率或铁率,表

参考文献

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