【中國(guó)耐火材料網(wǎng)】
中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)提出的第二代新型干法水泥，其中特征之一"廢棄物安全無(wú)害化處置和資源化利用技術(shù)"指出，在環(huán)境條件許可和需要的情況下，實(shí)現(xiàn)利用廢棄物、城市垃圾、替代燃料達(dá)到40%。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前中國(guó)水泥行業(yè)的燃料主要為煤和天然氣，采用替代燃料的時(shí)間短，燃料種類少，只有10余家水泥廠使用替代燃料，年替代量不足5萬(wàn)t標(biāo)煤，總體的燃料替代率接近0；而早在2005年荷蘭水泥工業(yè)可燃廢物的替代比例高達(dá)83%，平均替代燃料使用率在20%~40%之間，并且歐美水泥工業(yè)使用廢舊輪胎，固體廢棄物，屠宰業(yè)棄置的肉、骨頭，廢棄塑料，廢機(jī)油及生物質(zhì)燃料等。由于水泥窯中的煅燒具有如下特征：1)水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)氣體溫度可達(dá)2 000 ℃，其中分解爐溫度可達(dá)到1 100 ℃左右；2）停留時(shí)間長(zhǎng)：窯內(nèi)停留時(shí)間為8~20 s，分解爐內(nèi)停留時(shí)間超過3 s；3）回轉(zhuǎn)窯內(nèi)為氧化氣氛。以上特質(zhì)決定水泥窯煅燒廢舊輪胎、固體廢棄物垃圾的可能性。筆者將在下文中簡(jiǎn)述廢舊輪胎、石油焦以及生活垃圾等作為替代能源在水泥工業(yè)中的使用情況。
1 生活垃圾
2010年以來(lái)，中國(guó)取代日本成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體，中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展的同時(shí)產(chǎn)生了許多副產(chǎn)品，影響了中國(guó)的環(huán)境和生態(tài)條件，城市固體垃圾（簡(jiǎn)稱為MSW）就是其中一個(gè)。目前垃圾生產(chǎn)量以每年8%~10%的速度遞增，2015年城市生活垃圾產(chǎn)生量為2.6 億t，居世界首位，預(yù)計(jì)2020年中國(guó)城市垃圾產(chǎn)量為3.23億t。另外，相對(duì)美國(guó)95%的無(wú)害化處理率，中國(guó)無(wú)害化處理率僅為63.5%，其中城市77.9%，縣城27.4%。目前國(guó)際上對(duì)生活垃圾的處理以填埋、焚燒和堆肥為主，不同國(guó)家和地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展，生活習(xí)慣的區(qū)別，在處理方式上有所差異。美國(guó)、意大利、英國(guó)以衛(wèi)生填埋為主，丹麥、日本、荷蘭、瑞士則以焚燒為主，而芬蘭、比利時(shí)則以堆肥處理為主，但是中國(guó)主要以簡(jiǎn)易填埋處理為主。垃圾處理方法我國(guó)主要為以填埋，占85%；其次為堆肥，約占10%；只有3%~5%為焚燒處理。但是傳統(tǒng)的填埋造成中國(guó)土地資源的大量浪費(fèi)。2015年6月中國(guó)工業(yè)和信息化部發(fā)文《六部委關(guān)于開展水泥窯協(xié)同處置生活垃圾試點(diǎn)工作的通知》，旨在化解水泥產(chǎn)能嚴(yán)重過剩矛盾，推進(jìn)水泥窯協(xié)同處置城市生活垃圾。
新型水泥生產(chǎn)過程中，水泥窯排放的廢氣主要包括N2、CO2、O2、H2O、CO、NxO和硫化物以及有機(jī)化合物等。而垃圾焚燒后的排放物除以上廢氣外，垃圾熔渣包含堿性物質(zhì)如Na2O、K2O等，酸性物質(zhì)如HCl、SO3等，還會(huì)生成重金屬銻Sb、砷As、鎘CD、鉻Cr、汞Hg、鈦Ni和釩V。氣體污染物的主要來(lái)源：氯化氫主要來(lái)自PVC的燃燒；SO2來(lái)自硫化物的燃燒；氟化氫來(lái)自氟的燃燒； NOx來(lái)自垃圾中氮?dú)夂涂諝庵械獨(dú)獾娜紵?/p>
水泥窯協(xié)同處置垃圾，由于的垃圾中Na2O、K2O、S、Cl等揮發(fā)性組分燃燒揮發(fā)而在水泥窯窯尾、分解爐、預(yù)熱器等部位富集，加劇了相關(guān)部位耐火材料的侵蝕，降低耐火材料的壽命。因此協(xié)同處理城市垃圾的水泥窯用耐火材料需要特別考慮其抗堿侵蝕性能，分解爐建議選用抗剝落高鋁磚和SiC抗結(jié)皮澆注料，而預(yù)熱器選用高強(qiáng)耐堿磚和高強(qiáng)耐堿澆注料。