【正文】 物質(zhì)或微硅粉。濕度高的物質(zhì)需要預先烘干，如：粒化高爐礦渣。旋轉(zhuǎn)管式烘干機或急驟干燥機采用水泥窯廢氣或冷卻器廢氣，也可以單獨采用高溫氣源。礦物添加劑可在水泥窯中與水泥熟料和石膏一起研磨，或者單獨研磨然后混合到硅酸鹽水泥中。單獨研磨然后混合的方式主要用于礦渣水泥生產(chǎn)。礦物添加劑的單獨研磨需要采用與水泥研磨相同的研磨設施。 水泥生產(chǎn)的環(huán)境影響水泥生產(chǎn)對環(huán)境的主要影響分為以下幾類：l 煙囪和無法定位的污染源排放的粉塵；l NOx、SOCOVOC 和其他氣態(tài)大氣污染物；l 噪聲、震動、臭氣、工藝廢水、生產(chǎn)廢物等其他排放物；l 能源和原材料等資源消耗。 粉塵粉塵排放——尤其是水泥窯煙囪的粉塵排放——一直以來是水泥行業(yè)產(chǎn)生的主要環(huán)境影響因素?！包c源”粉塵排放主要來自原料磨機、水泥窯系統(tǒng)、熟料冷卻器和水泥磨機。這些工藝步驟的共同特點是，高溫廢氣通過磨制材料時產(chǎn)生氣體和顆粒物質(zhì)廣泛分布的混合物。因此，目前幾乎沒有能徹底降低粉塵排放的措施。所生成的顆粒物質(zhì)的特性與原始材料本身密切相關(guān)，即原材料（部分燒結(jié)的）、水泥熟料或水泥。水泥行業(yè)的粉塵排放在過去 20 年中已有所降低，當前可用的先進粉塵降低技術(shù)（靜電除塵器、袋式濾塵器）已用于解決煙囪的粉塵排放物問題，但其應用于管理完善的現(xiàn)代水泥廠中的意義不大。廠區(qū)內(nèi)分散污染源所產(chǎn)生的粉塵（“散源粉塵”）可能主要來自材料存儲和搬運場所，即運輸體系、堆積場所、起重設施運行、裝袋操作等，也可能是車輛在未鋪柏油的道路上行駛所產(chǎn)生的。散源粉塵的控制和管理方法包括材料轉(zhuǎn)運點除塵、安裝通風良好的密閉存儲設施或安裝真空清潔設備等。水泥行業(yè)粉塵的化學和礦物組成類似于天然巖石，在適用健康和安全法規(guī)中通常被看成是一種“公害”，但不認為是一種有毒產(chǎn)品。要減少和控制現(xiàn)代水泥廠的粉塵排放，就需要進行投資，而且需要加強管理，但這項工作不存在技術(shù)問題。氣體清潔裝置收集的水泥窯粉塵具有很高的堿性，而且可能含有重金屬等與原材料成分對應的痕量成分。通常，水泥窯粉塵要完全返回到工藝中 —— 返回到水泥窯系統(tǒng)或水泥磨機中。殘余粉塵作現(xiàn)場處理（或送到嚴格控制的垃圾填埋場處理），或者送給或賣給其他行業(yè)處理，即用作粘合劑用于廢物穩(wěn)定或者用作化肥。傳統(tǒng)原材料和燃料或其他行業(yè)來源的代用原材料和燃料所產(chǎn)生的重金屬主要燒結(jié)在水泥熟料中，或者留在水泥窯粉塵中（量很少）。從水泥窯旁路系統(tǒng)中出來的粉塵含較高的堿金屬、硫酸鹽和氯化物成分，與過濾器粉塵類似，在某些情況同樣無法完全回收到工藝中。對于這兩種類型的粉塵，要求現(xiàn)場進行相應的調(diào)整和安全處置，以避免對地下水或土壤造成污染。 氣態(tài)大氣污染排放物水泥窯系統(tǒng)向大氣環(huán)境釋放的氣態(tài)污染物是水泥生產(chǎn)行業(yè)目前最關(guān)注的環(huán)境問題。其他主要污染物有氮氧化物和二氧化硫。其他次要排放物有 VOC（揮發(fā)性有機化合物）、一氧化氮、氨和重金屬。作為主要溫室效應氣體二氧化碳的排放量是最大的。其他氣態(tài)污染排放物（如氫氯酸或氫氟酸）幾乎全部被水泥系統(tǒng)本身的高效堿性洗刷機制吸收。水泥熟料生產(chǎn)所采用的天然原材料可能含有少量的揮發(fā)性成分。這些成分將在干法水泥窯的預熱器部分、長濕法或長干法水泥窯的烘干/預熱區(qū)中揮發(fā)和部分散發(fā)，即在進入旋轉(zhuǎn)窯燃燒區(qū)前。 氮氧化物氮氧化物的形成是高溫燃燒工藝不可避免的產(chǎn)物，且與燃料和原材料的化學組成也有一定的關(guān)系。氮氧化物是助燃空氣的分子氮被氧化所產(chǎn)生的（“熱態(tài)” NOx 是所有氮氧化物的總稱；在水泥窯廢氣中，主要以一氧化氮和二氧化氮的形式存在（其中一氧化氮90%、二氧化氮10%））。熱態(tài)氮氧化物的產(chǎn)生主要取決于 1400 ℃以上的標志性燃燒溫度。某些原料混合物所需要的“猛烈”燃燒條件（即在更高的溫度曲線上）會增加氮氧化物的形成。熱態(tài)氮氧化物對總氮氧化物的形成起決定性作用，同時還有少量氮氧化物是燃料所含氮化合物在火焰中氧化形成的（稱為“燃料氮氧化物”）。在主燃燒器的火焰中產(chǎn)生的燃料氮氧化物比熱態(tài)氮氧化物少得多。在火焰溫度不到 1200 ℃的預熱器/預煅燒器水泥窯的二次燃燒過程中產(chǎn)生的熱態(tài)氮氧化物比燃燒器火焰中產(chǎn)生的氮氧化物要少得多。因此，在有高達 60% 的燃料在煅燒爐火焰中燃燒的預煅燒器水泥窯中，燃料氮氧化物產(chǎn)量在總的氮氧化物排放量中占有較高的比例。粘土或頁巖等天然原材料也可能含有氮的化合物。其中部分化合物可能會在水泥窯系統(tǒng)的加熱階段釋放和氧化，這個過程有時也會產(chǎn)生一定數(shù)量的氮氧化物。如果燃料在氧氣含量低而更具“還原性”的環(huán)境中燃燒的，則可減少氮氧化物的生成量。還原條件下的生產(chǎn)是受限制的，只有在工藝有相應要求時才采用，其目的是為了保證水泥熟料的質(zhì)量和保證水泥窯的運行不受干擾。水泥窯中的氮氧化物排放量（用二氧化氮表示）一般在 500 到 2000 毫克/立方米之間。 硫氧化物硫化合物是隨燃料或原材料一起進入水泥窯系統(tǒng)的。原材料中的硫化合物主要以硫酸鹽（如：硫酸鈣 CaSO4）或硫化物（即：黃鐵礦或白鐵礦 FeS2）的形式存在。原材料中的硫酸鹽在溫度達到 1200 ℃以前具有熱穩(wěn)定性，因此會進入旋轉(zhuǎn)窯的燒結(jié)區(qū)，然后在燒結(jié)區(qū)中分解出二氧化硫。部分二氧化硫會與堿金屬結(jié)合并進入熟料結(jié)構(gòu)中。其余二氧化硫則被帶回到水泥窯系統(tǒng)的冷卻器區(qū)，并在該部位與煅燒形成的氧化鈣或碳酸鈣反應后重新送入燒結(jié)區(qū)（“二氧化硫化學吸附”）。隨燃料一起引入的無機和有機硫化合物會經(jīng)過同樣的內(nèi)部循環(huán)，包括熱分解、氧化成二氧化硫、與堿金屬反應或與氧化鈣反應。在這個密閉的內(nèi)部循環(huán)中，通過燃料或原材料硫酸鹽引入的全部硫都將留在水泥窯中化學結(jié)合到水泥熟料中，同時不會生成氣態(tài)二氧化硫排放物。但是，當原材料被廢氣加熱時，原材料中的硫化物（和有機硫化合物）會在 400 到 600 ℃的中間溫度下分解和氧化，而生成二氧化硫。在這種溫度條件下可與二氧化硫反應的氧化鈣并不是很多。因此，在干預熱器水泥窯中，總量中約 30% 的硫化物可能會以氣態(tài)二氧化硫的形式離開預熱器部分。直接運行條件下，即原料磨關(guān)閉時，其中的大部分會排放到大氣中。在復合運行狀態(tài)下，即原料磨處于工作狀態(tài)下，剩余二氧化硫中有 30% 到 90% 會被原料磨機新研磨的原料粉顆粒吸附（“物理化學吸附”）。在柵格預熱器水泥窯中，由于氣體先從柵格到水泥窯通過材料紊流，然后以較低速度通過部分燒結(jié)的物料層，再通過烘干室內(nèi)的潮濕碳酸鈣，所以其二氧化碳的吸附情況很好。在長干和長濕水泥窯中，化學二氧化硫吸附能力一般較低，這是因為水泥窯廢氣和原材料之間存在還原接觸。在這些水泥窯系統(tǒng)中，各種含硫輸入成分都會產(chǎn)生二氧化硫排放，而總排放量可能比干法預熱器水泥窯的高。二氧化硫或 VOC 等氣態(tài)排放物在很大程度上由所用原材料的化學性質(zhì)決定，而不由燃料成分決定。原材料中不穩(wěn)定成分越低，其污染物排放量就越低。 二氧化碳二氧化碳排放來自原材料燒結(jié)和礦物燃料的燃燒。燒結(jié)過程產(chǎn)生的二氧化碳非常有限。燃料燃燒排放的二氧化碳正在逐漸減少，這是由于水泥行業(yè)出于經(jīng)濟考慮而將燃料能耗降低到最低水平。在過去 25 年間，由于采用了燃料效率更高的水泥窯工藝，二氧化碳排放量減少了 25%，而給今后的進一步改進留下的空間不是很大。在今后，可用以減少二氧化碳排放的主要措施有：更多地利用可再生代用燃料或從廢物衍生而來的其他燃料，或者用礦物添加劑生產(chǎn)混合水泥來代替水泥熟料。 有機化合物石灰石、泥灰?guī)r和頁巖等天然原材料可能含有高達 % w/w 的有機物質(zhì)（“油原”），取決于礦藏的地質(zhì)條件。這些有機物質(zhì)大部分可在處于中間溫度 400 到 600 ℃的水泥窯系統(tǒng)中揮發(fā)。在采用不同來源的原料粉的水泥窯中進行測試表明，在水泥窯廢氣中存在過量 3% 的氧氣時，原材料大約有 85% 到 95% 會轉(zhuǎn)化為二氧化碳，而其余 5% 到 15% 則氧化為一氧化碳?？傆袡C碳（TOC）中還有極少部分（通常少于 1%）會以碳氫化合物等揮發(fā)性有機化合物（VOC）的形式被釋放。水泥窯煙道氣中的 VOC 排放水平通常在 10 到100 mg/Nm3 之間，最多不超過 500 mg/Nm3。凈煤氣中一氧化碳的濃度可能高達 1000 mg/Nm3，在有些情況下甚至超過 2000 mg/Nm3。水泥窯系統(tǒng)煙道氣中測得的一氧化碳和碳氫化合物含量主要是根據(jù)原材料中有機物質(zhì)的含量確定，因此不作為傳統(tǒng)或代用燃料不完全燃燒的指標。進入主燃燒器和二次燃燒過程的有機物會因高溫條件和長時間停留在助燃氣體中而徹底破壞。 痕量元素熟料燒制期間，來自原材料的全部礦物質(zhì)（無論是來自天然原材料還是來自代用原材料）都在旋轉(zhuǎn)窯燒結(jié)區(qū)的高溫條件下轉(zhuǎn)化到熟料階段。傳統(tǒng)和代用燃料燃燒所形成的灰燼也全部轉(zhuǎn)化成熟料礦物質(zhì)。因此，水泥窯系統(tǒng)不會產(chǎn)生需要單獨處理的燃燒灰燼。因此，燃料灰分是部分（天然）原材料補給的代用品。為了保證生產(chǎn)出高品質(zhì)的熟料，燃料的灰分必須在原料混合物設計中予以考慮。重金屬等痕量成分在水泥熟料生產(chǎn)所采用的原材料和燃料中所占的比重原本就非常低。這些金屬在燒制過程中的表現(xiàn)大多取決于它們的穩(wěn)定性。l 非揮發(fā)性金屬全部留在產(chǎn)品中并全部結(jié)合到熟料礦物結(jié)構(gòu)中從水泥窯系統(tǒng)中排出，與主要成分一樣。大多數(shù)常見金屬都是非揮發(fā)性的。l 半揮發(fā)性元素（如：鈣或鉛）可在水泥系統(tǒng)燒結(jié)區(qū)的高溫條件下部分揮發(fā)。這些元素在水泥窯系統(tǒng)的冷卻器會凝結(jié)在原材料上，然后重新輸送到高溫區(qū)。大部分鈣和鉛結(jié)合在熟料中；其余部分在進入水泥窯粉塵中并由過濾器系統(tǒng)收集。l 汞和鈦等揮發(fā)性金屬更容易揮發(fā)，并在水泥窯系統(tǒng)溫度較低的區(qū)域縮合在原材料上（鈦的縮合溫度大約為 300 350 ℃，而汞的縮合溫度則為 120150 ℃）。由于鈦基本上全部沉積在水泥窯粉塵顆粒上，只有部分汞被過濾器系統(tǒng)收集。揮發(fā)性金屬只有極少部分留在熟料礦物中。汞作為唯一以氣態(tài)隨凈煤氣排放的金屬，在隨原材料和燃料一起送入系統(tǒng)時應嚴格控制。 正常排放水平歐洲正在運營的水泥窯的平均排放數(shù)據(jù)（長期平均值）概括在下表中。表 1：歐洲水泥窯的長期平均排放數(shù)據(jù)（CEMBUREAU，1999）排放物 毫克每標準立方米[mg/Nm3]粉塵 20200NOx 5002000SO2 102500總有機碳（TOC） 10100CO 5002000氟化物 5氯化物 25PCDD/F [ng/Nm3]重金屬： 1 類（汞、鎘、鈦） 2 類（砷、鈷、鎳、硒、碲） 3 類（銻、鉛、鉻、銅、錳、釩、錫）包括鋅 上表中給出的數(shù)據(jù)是水泥窯正常運行時的參數(shù)范圍值。由于水泥廠經(jīng)營時間長短、設計和原材料屬性等因素，各水泥窯的實際運行數(shù)據(jù)可能超出這些范圍。 其他污染排放物水泥生產(chǎn)中所采用重型機械和大型風扇還可能產(chǎn)生噪聲和振動等。一個管理完善的水泥廠基本不產(chǎn)生臭味排放，但傳統(tǒng)或代用燃料的搬運和儲存期間則有可能排放臭味。例外情況是，原材料中的氮化合物可能會釋放出氨氣，而氨氣即使是在濃度非常低時也會發(fā)出臭味。水泥生產(chǎn)的工藝廢水通常會在工藝中完全蒸發(fā)或回收利用。半濕法工藝所用過濾器工藝產(chǎn)生的濾液一般呈堿性，其中含有需要現(xiàn)場處理和/或處置的懸浮固體物質(zhì)。水泥行業(yè)一般很少出現(xiàn)火災、爆炸或溢流/泄露等緊急情況。通過采取機械防火和防爆設計、制定緊急情況響應計劃等恰當?shù)姆婪逗捅Ｗo措施，完全可以將水泥行業(yè)在這方面的潛在環(huán)境影響降低到最低水平。 循環(huán)成分隨原材料和燃料一起進入水泥窯系統(tǒng)的堿金屬、硫和氯等揮發(fā)性化合物，如果含量較高，可能會給水泥窯的生產(chǎn)帶來麻煩。如果在旋轉(zhuǎn)窯入口區(qū)的預熱器氣旋或氣環(huán)中聚結(jié)，則可能導致水泥窯可用性和生產(chǎn)效率降低。因此，這些揮發(fā)性化合物的投入應從生產(chǎn)經(jīng)營和經(jīng)濟角度加以嚴格控制。為了保證并維持熟料和水泥達到所要求的質(zhì)量，也應進行投料控制。根據(jù)各自的揮發(fā)性，堿金屬、硫和氯化物會在旋轉(zhuǎn)窯的燒結(jié)區(qū)不同程度地揮發(fā)，并在系統(tǒng)冷卻部分凝結(jié)在原材料顆?；蛑車鷫Ρ谏稀Ｔ谑褂迷戏蹠r，這些物質(zhì)將再次進入燒結(jié)區(qū)，從而構(gòu)成一種揮發(fā)性“循環(huán)”成分連續(xù)不斷的“內(nèi)部循環(huán)”。通過使輸入和輸出達到平衡，大部分揮發(fā)性成分就可以離開系統(tǒng)而進入熟料結(jié)構(gòu)中。然而，部分揮發(fā)性化合物可能會形成堿金屬氯化物或堿金屬硫化物等新化合物和灰硅鈣石等其他中間產(chǎn)物，之后，這些新產(chǎn)物會形成“粘性”原料粉附著在旋風除塵器、管道或水泥窯管壁上，從而導致上文所說的聚結(jié)現(xiàn)象發(fā)生。只有少部分循環(huán)物質(zhì)會隨廢氣粉塵離開水泥窯，然后在系統(tǒng)除塵設備中沉落。如果進料中含有過量揮發(fā)性成分，可能就必須安裝水泥窯氣體旁通系統(tǒng)，以便從水泥窯系統(tǒng)中除去部分循環(huán)成分。這種通常富含在堿金屬、硫或氯化物中的旁通粉塵在經(jīng)過冷卻后，會通過一個粉塵收集器處理，然后才進行排放。 出口氣體的內(nèi)部“清洗”在所有水泥窯系統(tǒng)中，原材料都是經(jīng)細磨后以逆流形式送入到高溫助燃氣體的。因此，這些系統(tǒng)都是一個完整的多級廢氣清潔系統(tǒng)，其原理非常類似于循環(huán)流化床吸收器。來自燃料燃燒和原材料轉(zhuǎn)化過程的成分只在經(jīng)過逆流進入的新原材料吸收后才進入廢氣中。濕法水泥窯和長干法水泥窯主要在水泥窯入口處與其鏈條系統(tǒng)一起為氣體和固體顆粒提供了充分接觸的環(huán)境，以便進行熱交換。半干和半濕法水泥窯則主要在水泥窯系統(tǒng)的柵格預熱器部提供這種“凈氣效果”，如果使用了高溫破碎機或烘干機，則可以在該設備處提供這種功能。配備 4 到 6 級氣旋裝置的懸掛預熱器水泥窯特別適合用于實現(xiàn)這種“多級”凈氣效果，尤其是在與原料磨機配套使用（復合運行）時。至少有 5 級凈氣器并聯(lián)工作在 100 到 800 ℃之間的不同溫度下，每立方米廢氣大約消耗 1 千克吸收劑（即：生料/高溫生料）。生料粉比表面大且堿度高從而成為使氣體成分留在水泥窯系統(tǒng)中的優(yōu)質(zhì)媒介。例如，含大量活性氧化鈣的煅燒或部分煅燒生料對二氧化硫、氯化氫或氟化氫等酸性氣體具有很強的吸收作用，而且對重金屬等其他污染物也有較強的吸收作用。 資源消耗水泥生產(chǎn)是一