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水泥厂有毒气体与危害

2020-10-13 10:00:24      点击:

水泥生产过程中不仅产生大量烟尘、粉尘,还生成二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)、氟化物、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)等有害气体而污染大气。粉尘治理已有成熟的技术与装备,本文只对主要有害气体的危害及其防治进行浅述。

 

水泥厂主要有害气体与危害

 

1.1二氧化硫(SO2)

水泥工业废气中的SO2、主要来源于水泥原料或燃料中的含硫化合物,及在高温氧化条件下生成的硫氧化物。对于新型干法生产来说,硫和钾、钠、氯一样,是引起预热器、分解炉结皮堵塞的重要因素之一,是一种对生产有害、需要加以限制的一种组分。由于在水泥回转窑内存在充足的钙和一定量的钾钠,所形成的硫酸盐挥发性较差、有80%以上残留在熟料中,因而在废气中排放的SO2、和其它工业窑炉(如电力锅炉)相比,要少许多。而对于干法中空窑、立窑和湿法水泥生产工艺而言,所排放的SO2量、相对要比新型干法生产大得多。

 

SO2是含硫大气污染物中最重要的一种。SO2为无色、有刺激性臭味的有毒气体,不可燃,易液化。

 

1.2 氮氧化物(NOX)

在水泥生产过程中排放的NOx,主要来源于燃料高温燃烧时、燃烧空气中的N2在高温状态下与氧化合生成。其生成量取决于燃烧火焰温度,火焰温度越高、则N2被氧化生成的NOx量越多。在新型干法生产系统中,由于50%~60%的燃料是在温度较低的分解炉中燃烧的,因此从新型干法生产系统中排放的NOx远低于传统生产方法。据估计,我国水泥工业每年排放的NOx约为100万吨左右。

 

氮氧化物中,NO和NO2是两种最重要的大气污染物。

NO为无色气体、淡蓝色液体或蓝白色固体,在空气中容易被O3和光化学作用氧化成NO2。

 

NO2为黄色液体或棕红色气体,能溶于水、生成硝酸和亚硝酸,具有腐蚀性。

 

1.3 SO2、NOx与酸雨

 

酸雨是造成全球性环境污染的元凶之一。酸雨中含有多种无机酸和有机酸,绝大部分是硫酸和硝酸。二氧化硫和氮氧化物在大气成雨过程中,被水气凝结成的液滴吸收,形成硫酸雨滴和硝酸雨滴;含酸雨滴在下降过程中不断合并、吸附、冲刷其它含酸雨滴和含酸气体,形成较大雨滴,最后落到地面上,形成了酸雨。酸雨酸度过高,PH值降到5.6以下时,就会产生严重危害。

 

1.4 氟化物

 

原料中含有氟的矿物质如萤石(CaF2)时,在高温下会产生一种或多种挥发性含氟的无机化合物排放到大气。若存在硅酸盐化合物,则会形成SiF4排入大气,SiF4进一步水解,生成氟化氢(HF)——氟化氢(HF)为无色气体,在19.54℃以下为无色液体、极易挥发,在空气中发烟,有毒,刺激眼睛,腐蚀皮肤。无水氟化氢为最强的酸性物质之一,对普通钢材有强烈的腐蚀性。

 

四氟化硅(SiF4),无色非燃烧气体,剧毒,有类似氯化氢的窒息气味,在潮湿空气中水解生成硅酸和氢氟酸,同时生成浓烟。

 

当含氟化合物在大气中的残留浓度超过允许的浓度时,对植物和动物生命,以致气候都会产生显著影响。

 

1.5一氧化碳(CO)

 

水泥煅烧过程中由于碳的不完全燃烧会产生少量CO,属易燃物质。使用电除尘器处理窑尾废气时,常因废气中CO浓度过高而引起爆炸。CO为无色无嗅气体,极毒!不易液化和固化,微溶于水。CO燃烧时在空气中呈蓝色火焰,能与许多金属或非金属反应,与氯气反应生成极毒的光气(COCL2)。在立窑窑面或检修除尘器时,不时发生中毒事件。

 

1.6二氧化碳(CO2)

 

1.6.1水泥生产过程中CO2气体的产生

 

水泥生产过程中CO2气体主要由水泥熟料煅烧窑及烘干设备排放。

 

1.在水泥煅烧窑中排放的CO2,来源于水泥原料中碳酸盐分解和燃料燃烧。当前,生产水泥熟料的主要原料为石灰石。普通硅酸盐水泥熟料含氧化钙65%左右,根据化学反应方程式(CaCO3=CaO CO2)算出:每生产1吨水泥熟料生成0.511吨CO2。