日本水泥工業(yè)與構(gòu)筑資源循環(huán)型社會
2004-12-08 00:00
三菱綜合材料株式會社
煙臺三菱水泥有限公司
總經(jīng)理 中川靖博
1、前言
人類以大量消耗能源等為主的資源使世界經(jīng)濟(jì)取得了驚人的發(fā)展。但是，近年來人類深刻地認(rèn)識到，人類可以依賴的資源是非常有限的，并且必須對地球全球變暖等重大課題進(jìn)行認(rèn)真的研究。
同樣，日本伴隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境、廢物等問題也越來越嚴(yán)重。為了有效地利用有限的資源，控制全球溫室效應(yīng)的發(fā)展，并保持經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，構(gòu)筑可循環(huán)型社會越來越成為不可欠缺。
日本每年產(chǎn)生的廢棄物、副產(chǎn)物有四億五千萬噸，其中大約有六千萬噸被填埋處理。日本國土面積狹小，確保廢棄物填埋場地的工作年年越來越困難，這與填埋處理成本越來越高以及非法遺棄的增加等問題有著密切的關(guān)系。
廢棄物也可以說是資源的一部分。減少廢棄量(Reduse)及再使用量(Reuse)及再利用(Recyclc)的3 R基本原則在日本越來越受到嚴(yán)格要求，其相關(guān)法律也正在制定和完善中。
在構(gòu)筑資源循環(huán)型社會中，水泥工業(yè)不僅自身不產(chǎn)生廢棄物，而且能夠吸收及處理、利用其他產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生的廢棄物與副產(chǎn)物而不斷受到社會的關(guān)注。作為水泥工業(yè)，利用廢棄物與節(jié)能降耗密切相關(guān)，并且通過處理廢棄物而得到的補(bǔ)貼(收入)也能大大降低水泥的制造成本。
日本目前正處于通貨收縮，所有物價(jià)均下滑，水泥的價(jià)格也處于非常低的水平。日本當(dāng)前的水泥業(yè)已經(jīng)到了不依賴?yán)脧U棄物增加收入、減少成本，就不能維持生產(chǎn)經(jīng)營的局面。
以下均根據(jù)日本水泥工業(yè)利用廢棄物的實(shí)際數(shù)據(jù)資料做成的。
2、日本的水泥工業(yè)
2-1 概況
日本擁有水泥生產(chǎn)企業(yè)20家計(jì)36家工廠。水泥企業(yè)之間有資本及合作關(guān)系的品牌為13個。36家工廠擁有64臺窯體，全部為新型干法回轉(zhuǎn)窯(均有預(yù)熱器裝置)，其中54臺窯為最新型的NSP窯體。水泥窯體中的燒結(jié)物叫做熟料, 日本的熟料生產(chǎn)能力為8,030萬噸。 2001年熟料的實(shí)際生產(chǎn)量為7,l80萬噸、水泥生產(chǎn)量為7,910萬噸(含熟料出口410萬噸)。水泥工廠從業(yè)人員為4,053人，人均水泥生產(chǎn)量約為1.95萬噸。
2-2 生產(chǎn)與銷售
日本國內(nèi)的水泥生產(chǎn)量在1996年增加到9,930萬噸。此后，由于經(jīng)濟(jì)低迷逐步減少，2000年度大約為7,900萬噸。
日本國內(nèi)需求1996年為8,000萬噸，此后需求逐漸減少。2001年度為6,680萬噸，2002年度再次減少200～300萬噸，達(dá)到6,400～6,500萬噸。
圖-l 水泥生產(chǎn)與銷售一覽表
3、日本的廢棄物與副產(chǎn)物
圖2 所示為日本處理利用產(chǎn)業(yè)廢棄物與副產(chǎn)物的情況數(shù)據(jù)，雖為1999年度，但卻是日本環(huán)境省統(tǒng)計(jì)的最新數(shù)據(jù)。大約產(chǎn)生4億噸廢棄物與副產(chǎn)物，其中有1億7100萬噸當(dāng)做再生資源重新被利用。但仍有5000萬噸被填埋處理。
此圖顯示的是作為產(chǎn)業(yè)活動的結(jié)果排出的廢棄物與副產(chǎn)物。此外，還有一般家庭等排除的垃圾約5,400萬噸，其中700萬噸得到再利用，1,100萬噸被填埋，被填埋處理的廢棄物，產(chǎn)業(yè)廢棄物，一般廢棄物每年合計(jì)大約6,100萬噸。
單位：萬噸
圖-2 產(chǎn)業(yè)廢棄物的處理情況（1999年度）
4、水泥制造工藝
由于日本產(chǎn)生大量的廢棄物與副產(chǎn)物，這些廢棄物被大量利用及處理的過程就是水泥產(chǎn)業(yè)。
4-1 原料的使用量與原料原單位
表-1 顯示的是原料使用量的情況
生產(chǎn)1噸水泥大約需要1.1噸石灰石。石灰石的主要成分為碳酸鈣，是酸化鈣與二氧化炭的化合物。給石灰石高溫加熱時(shí)，二氧化炭變成氣體蒸發(fā)，只剩下酸化鈣，理論上其質(zhì)量大約減少44％。 基于上述理論，制造1噸水泥實(shí)際使用公斤石灰石，實(shí)際能夠成為水泥的大約為600公斤。
表-1 原料使用量（2001年度）
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使用量
（千噸） |
單耗
（kg/t-水泥） | |
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石灰石 |
82,414 |
1,113 |
|
粘土 |
14,436 |
180 |
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硅石 |
6,417 |
84 |
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鐵粉 |
2,129 |
27 |
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其他 |
216 |
3 |
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石膏 |
2,469 |
34 |
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合計(jì) |
108,261 |
1,441 |
注）使用量是指包含廢棄物、副產(chǎn)物以及水份的值。單耗是指去掉水份后的值。
目前尚沒有替代石灰石的廢棄物。僅次于石灰石被廣泛使用的是粘土。1噸水泥大約使用180公斤粘土。作為水泥的原料，一般土壤中的大多數(shù)可以被利用。但是水泥工廠實(shí)際使用要受到大規(guī)模開采、品質(zhì)穩(wěn)定、容易粉碎等條件限制。
替代粘土的廢棄物較多。比方說高爐爐渣，粉煤灰，建設(shè)淤泥等。作為替代石灰石原料使用的廢棄物與副產(chǎn)物幾乎都是粘土的替代物。
其次硅石也被大量使用。硅石與粘土的不同就在于其成分中二氧化硅含量的不同，含量較多的就是硅石。由于作為水泥原料的粘土當(dāng)中的二氧化硅含量不足，通常使用硅石來替代。目前能替代硅石的廢棄物較少。鑄造廢沙及白土雖然受到利用，但是使用量較少。作為水泥原料，鐵也被少量使用。使用鐵并不能提高水泥產(chǎn)品質(zhì)量。水泥是在高溫條件下燒成的，添加少量鐵的目的是為了更加容易燃燒。作原料用的鐵的大部分是鐵的廢棄物與副產(chǎn)物，用天然鐵作原料很少。石膏作為原料在最后階段添加。石膏大多是廢棄物與副產(chǎn)物，天然石膏不超過整體的10％。
表一3 顯示的是水泥制造工藝圖。水泥制造工序主要分為3部分。
4—2 原料工序
原料工藝就是把石灰石、粘土、硅石、鐵等原料按比例配比，在空氣中使其粉碎均勻的過程。象粘土類水分較多的原料，利用窯體焚燒后產(chǎn)生的廢氣來進(jìn)行初期干燥。原料粉碎機(jī)也連接窯體的排氣系統(tǒng)、在粉碎的同時(shí)進(jìn)行干燥。使用后的廢氣經(jīng)過電收塵器處理后向大氣排放。在原料工序，除了天然原料外，粉煤灰及高爐礦渣及建筑淤泥及鑄造廢沙等廢棄物替代粘土及硅石得到了利用。
4—3 燒結(jié)工序
在燒結(jié)工序，首先利用窯體排氣把原料粉末在予熱裝置上加熱到9 0 0度左右。通常予熱器為4段或5段循環(huán)方式，從予熱器的最上部投入原料粉末，和窯體排氣混合進(jìn)行熱交換，通過旋風(fēng)裝置分離落下。在旋風(fēng)筒，窯體排氣與原料混合、分離，反復(fù)進(jìn)行4至5次熱交換，原料逐步得到高溫加熱。從予熱器進(jìn)入窯體時(shí)，原料溫度大約加熱到9 0 0度。
水泥窯體為直徑4米～6米，長度6 0～1 0 0米不等的鐵制圓筒形物體。該圓筒形水泥窯體略有傾斜，慢慢回轉(zhuǎn)時(shí)，原料自然從高處向低處移動。回轉(zhuǎn)窯的運(yùn)轉(zhuǎn)速度為每分鐘2～3轉(zhuǎn)。
從原料的出口處(原料經(jīng)煅燒成為水泥熟料，嚴(yán)格講應(yīng)當(dāng)叫作熟料出口)，把噴嘴伸入窯體中，噴嘴噴出煤粉燃燒從而加熱原料。進(jìn)人回轉(zhuǎn)窯的原料在慢慢轉(zhuǎn)動的同時(shí)被加熱，最高溫度達(dá)到1 4 5 0度時(shí)成為塊狀熟料。從回轉(zhuǎn)窯出來的熟料經(jīng)冷卻機(jī)急速空氣冷卻，此時(shí)冷卻用的空氣最高溫度為70 0～8 0 0度，將冷卻機(jī)排除氣作為燃料的助燃空氣得到應(yīng)用。
水泥的制造方法有很多種。當(dāng)今主流應(yīng)是干法予熱回轉(zhuǎn)窯方式，稱作SP窯、osP窯(予熱裝置)的下部設(shè)置予熱爐(稱作NSP一新型懸窯予熱器)。
制造水泥熟料需要1 4 5 0度非常高的溫度。這種超高溫是為了使水泥礦物原料產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)必須的溫度。因?yàn)榛瘜W(xué)反應(yīng)是發(fā)熱反應(yīng)，雖需要高溫但無需熱量。
水泥燒結(jié)工序中需要最多熱量的工序是予熱器裝置的最后階段的石灰石脫碳酸反應(yīng)(碳酸鈣受分解變成氧化鈣和碳酸氣的反應(yīng))，由于該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此需要大量的熱量。
水泥窯熟料出口處安裝的主噴嘴燃燒燃料(通常是微煤粉)，其燃燒量受水泥窯熱負(fù)荷的影響有一定的限度。水泥窯由于受超高溫的影響，窯體內(nèi)側(cè)裝有耐火磚，主噴嘴產(chǎn)生的燃燒量過多時(shí)，容易損害耐火磚。實(shí)際需要熱量的是在予熱器裝置的下部，予熱爐充分提供了予熱器下部的燃燒空間。由于設(shè)置了予熱爐，熟料的燒結(jié)能力提高了1．5～2倍。
其特點(diǎn)為適當(dāng)減少主噴嘴的燃燒量，水泥窯體的熱負(fù)荷相應(yīng)減少，耐火磚的損傷也同樣減少，窯體得到較長期的連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。
設(shè)置予熱爐的方式叫做[NSP]，日本國內(nèi)64個窯中的54個為NSP窯。在此煅燒工序通常使用煤炭，也可以使用石油焦渣、廢油、再生油、廢塑料、廢輪胎等作為燃料。
4—4 水泥粉磨工序
經(jīng)過燒結(jié)與冷卻的熟料加入少量的石膏混合粉碎之后產(chǎn)生的就是水泥。如果不加入石膏而只是粉碎熟料制成水泥與水的混合物，該水泥會急速凝固，根本沒有施工時(shí)間。但是，往熟料當(dāng)中加入少量石膏制成的水泥，與水?dāng)嚢韬蟛粫彼倌?，能夠保持?jǐn)?shù)小時(shí)柔軟的狀態(tài)。因此水泥中必須加入石膏。
熟料與石膏混合后的粉碎物(稱作波特蘭水泥)或按照用途在水泥中摻入高爐礦渣粉末、粉煤灰等細(xì)粉末(稱混合水泥)。水泥最后完成階段使用的石膏，大部分為排煙脫硫石膏或化工廠產(chǎn)生的副產(chǎn)石膏，天然石膏約占1 5％。另外，往水泥中混合的高爐礦渣及粉煤灰也都是副產(chǎn)物。
4—5 水泥的礦物成分
作為水泥原料及燃料使用的煤粉的主要成分為碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、二氧化鐵。這些成分在水泥窯體中經(jīng)過高溫高熱產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在與水反應(yīng)凝固后產(chǎn)生全新的化合物一水泥礦物成分[以下碳酸鈣、二氧化硅、氧化鋁、氧化鐵簡稱為4成分(主要4成分)]。
替代原料及燃料利用的廢棄物及副產(chǎn)物同樣可轉(zhuǎn)化為水泥礦物成分。石灰石、粘土、硅石以及替代原料利用的廢棄物，除了主要4成分外還包含不純物質(zhì)，做水泥原料沒有必要剔除這些非純物質(zhì)，也可以使用較純的主要4成分制造同樣的水泥礦物成分。但是由于高純度的碳酸鈣、氧化鋁、二氧化硅的價(jià)格較貴，利用這些原料制造水泥既不現(xiàn)實(shí)也沒有必要。水泥熟料中摻有少量非純物質(zhì)，還可以提高水泥的強(qiáng)度，在一定程度下，非純物適當(dāng)過量也不會給水泥強(qiáng)度及其他質(zhì)量要求造成很大影響。非純物質(zhì)的大部分并不單獨(dú)存在于水泥中，而是混于水泥礦物成分中。
當(dāng)然，少量的不純物一般沒有問題。對于直接影響水泥品質(zhì)或制造工藝的穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)，無論是天然原料還是廢棄物，該影響成分含量過多時(shí)，就不能使用或只能少量使用。
4—6 水泥工業(yè)產(chǎn)生的廢棄物
如上所述，熟料中即便摻入少量不純物質(zhì)也不會產(chǎn)生問題。這些不純物質(zhì)吸收在水泥礦物成分中，水泥的制造工藝過程不會產(chǎn)生廢棄物，這是水泥工業(yè)與其他產(chǎn)業(yè)顯著不同的特征。
鋼鐵廠冶煉鐵礦石獲取鐵，礦石中的不純物做為礦渣必須清除。銅以及其他金屬的冶煉也屬同樣的道理。還有，火力發(fā)電廠燃燒煤炭后產(chǎn)生粉煤灰等廢棄物。如此眾多的產(chǎn)業(yè)在生產(chǎn)制造工藝過程，不僅提取了相關(guān)產(chǎn)品，也都產(chǎn)生了廢棄物與副產(chǎn)物。
但是，水泥產(chǎn)業(yè)卻恰恰完全使用包括廢棄物在內(nèi)的原料生產(chǎn)，而不產(chǎn)生任何廢棄物。作為燃料使用的煤炭燃燒后的粉煤灰塵也成為原料一部分。
水泥產(chǎn)業(yè)雖然制造工藝過程不產(chǎn)生廢棄物，但是相關(guān)的生產(chǎn)設(shè)備卻產(chǎn)生廢棄物。水泥窯體在高溫下為了保護(hù)窯體而使用的耐火磚需要經(jīng)常更換，更換就產(chǎn)生廢棄物。水泥工廠有很多皮帶輸送機(jī)，更換下來的輸送皮帶也成了廢棄物。還有大型機(jī)械大量使用潤滑油，替換下來的潤滑油也是廢棄物。
類似上述生產(chǎn)制造過程雖不產(chǎn)生廢棄物，但機(jī)械裝置及設(shè)備會產(chǎn)生廢棄物。但是，這些廢棄物的量與被利用的廢棄物的量相比是微量的，這些廢棄物源于自己的工廠，全部做為原料及燃料得到了利用，工廠不能把廢棄物排到廠外。
5、通過水泥窯利用和處理廢棄物及副產(chǎn)物
5--1 利用量
表-3 廢棄物、副產(chǎn)物的利用實(shí)績（2001年度）
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種類 |
利用、處理量 |
構(gòu)成 |
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高爐礦渣 |
11,951千噸 |
42.6% |
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粉煤灰 |
5,822千噸 |
20.7 |
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副產(chǎn)石膏 |
2,568千噸 |
9.2 |
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淤泥 |
2,235千噸 |
7.9 |
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有色金屬礦渣 |
1,236千噸 |
4.4 |
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鋼渣 |
943千噸 |
3.4 |
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經(jīng)燃燒后的廢渣、煤渣、灰塵 |
935千噸 |
3.3 |
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煤矸石 |
574千噸 |
2.0 |
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鑄造砂 |
492千噸 |
1.7 |
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廢舊輪胎 |
284千噸 |
1.0 |
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再生油 |
204千噸 |
0.7 |
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廢油 |
149千噸 |
0.5 |
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廢白土 |
82千噸 |
0.3 |
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廢塑料 |
172千噸 |
0.6 |
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其他 |
450千噸 |
1.6 |
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合計(jì) |
28,061千噸 |
100.0% |
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單耗 |
355kg/t-水泥 | |
廢棄物利用量在1 9 9 6年曾達(dá)到最高量，隨后逐年減少，這主要是因?yàn)槭芩嗌a(chǎn)量減少的影響。兩年中，水泥的生產(chǎn)量減少1 7％，廢棄副產(chǎn)物的利用量只減少了1 0％。
此后，廢棄物的利用量再次增加，2001年度達(dá)到2800萬噸，廢棄物的利用量(水泥噸為單位)自1 9 9 4年不僅沒有減少反而持續(xù)增加，2001年度生產(chǎn)噸水泥利用廢棄副產(chǎn)物的量為355公斤。
日本水泥協(xié)會的目標(biāo)是到2 0 1 0年噸水泥廢棄物利用量為4 0 0公斤。 2001年度水泥產(chǎn)業(yè)利用及處理的廢棄物達(dá)到2800萬噸，相當(dāng)于當(dāng)年日本全國填埋廢棄物總量的46％。
表--3 顯示的是2000年度各種廢棄物．副產(chǎn)物的實(shí)際利用狀況。
水泥工業(yè)利用的廢棄物中高爐礦渣最多，大約為1 2 O 0萬噸，占水泥產(chǎn)業(yè)利用廢棄物總量的43％，占全日本高爐礦渣總量的5 0％。其次是粉煤灰，約580萬噸，占全日本粉煤灰總量的60％。副石膏利用量為2 6 0萬噸，相當(dāng)于水泥工業(yè)的所需石膏使用量的90％，天然石膏不超過10％。還有建筑工地產(chǎn)生垃圾、下水道淤泥等都得到了充分的再利用。除了鋼渣之外，還有有色金屬礦渣、煉銅產(chǎn)生的廢銅渣等。銅礦石除了銅元素以外還含鐵，銅冶煉中鐵屬不純物質(zhì)，含鐵的銅渣當(dāng)做水泥工業(yè)用鐵原料得到了應(yīng)用。除鋼鐵冶煉高爐(轉(zhuǎn)爐、電氣爐)也產(chǎn)生廢渣。
除粉煤灰外的煤渣、落地灰、各種經(jīng)燃燒后的廢渣，這些廢渣若不能被水泥工業(yè)利用的話，只能填埋處理。
煤矸石是開采煤炭后從煤炭中做為不純物分離出來的，其成分幾乎與粘土一樣可替代粘土使用，也多少含有煤炭成分。水泥工業(yè)再生利用的煤矸石，發(fā)熱量約為1 0 0 0大卡。但是日本于2002年1月關(guān)閉了國內(nèi)最后的煤礦，現(xiàn)在已不再開采煤炭，現(xiàn)在使用的是以往采掘時(shí)廢棄的煤矸石。
鑄造沙是鑄造成型時(shí)的廢棄物，對那些不能再使用的，水泥工業(yè)卻給予再利用。廢舊輪胎年利用量為30萬噸，相當(dāng)于日本廢舊輪胎總量的35％，廢舊輪胎做為燃料替代。水泥窯的主噴嘴燃燒經(jīng)過粉碎的微粉，卻不能噴燃廢舊輪胎的顆粒，水泥廠一般是把廢舊輪胎整體或是切成碎片從窯體原料入口投入窯內(nèi)。完整的輪胎與輪胎碎片由于形狀不同，選用的設(shè)備也不一樣，各廠家自行選擇設(shè)備類型。目前，選擇把整體輪胎投入方式的廠家較多，選擇輪胎碎片投入方式的廠家屈指可數(shù)。
廢舊輪胎投入窯體時(shí)的原料溫度大約為900度，窯體中流動的氣體溫度為1100度～1200度。隨著在窯內(nèi)移動，溫度也越來越高，最高達(dá)到1 4 5 0度，輪胎最終完全燃燒。但是與煤炭在噴煤嘴中燃燒相比，輪胎的燃燒效率較低，有時(shí)只限于局部加熱，因此，投入水泥窯體的輪胎數(shù)量受到一定限制。
根據(jù)不同的水泥窯及其他條件，燃燒率一般限定在重0～20％之間。輪胎中含有鋼絲，因?yàn)殇摻z即鐵成分，所以可以直接作為水泥的鐵原料替代物。
再生油及廢油都可以通過水泥窯爐噴嘴燃燒使用。水泥窯噴煤嘴結(jié)構(gòu)在很多情況下一般可以同時(shí)燃燒微煤粉或重油，在噴煤嘴將重油、再生油及廢油形成霧狀進(jìn)行燃燒。對粘性較大的廢油，可直接做為燃料在予熱器下部設(shè)置的予燒爐中進(jìn)行燃燒。
廢白土是為了吸附油中的不純物質(zhì)而使用過的白土。因?yàn)閺U白土含有較多的油，如果不經(jīng)處理就廢棄，則很容易造成環(huán)境污染，所以在水泥工業(yè)中處理是很有效的。因含油較多，與處理廢舊輪胎一樣從同一入口投入窯內(nèi)。
根據(jù)日本的廢棄物處理法，燃燒處理可燃性廢棄物時(shí)，為防止不能完全燃燒干凈的現(xiàn)象產(chǎn)生，要求直接投入8 0 0度以上的爐中焚燒。這是因?yàn)椴煌耆紵纱罅堪l(fā)生二惡英毒素，所以規(guī)定了焚燒爐的處理要求。
水泥窯完全符合燃燒基準(zhǔn)，不產(chǎn)生二惡英毒素。水泥制造工序中，加入各種可燃性物原料，對電收塵器的收塵效率產(chǎn)生不良效果。
依據(jù)上述2個理由，所以應(yīng)當(dāng)盡可能把含有可燃性成分的廢棄物直接投入予熱器下部的高溫部位。
水泥工業(yè)年度處理廢塑料約1 0萬噸，但對廢舊輪胎只能處理總量的3分之1。水泥廠處理的廢塑料大多是塑料加工過程的邊角或處理物。塑料瓶及電氣產(chǎn)品等塑料性質(zhì)的廢棄物在日本有很多，只能通過焚燒處理，不可熱融循環(huán)使用。
根據(jù)容器包裝法及家電再生法的規(guī)定，廢棄物基本分為按原樣再利用或做為原料再生利用，不能做為燃料的替代物。做為水泥產(chǎn)業(yè)希望大量利用這類廢棄物，但法律有一定的限制，所以只能使用法律規(guī)定外的塑料系列的廢棄物。
代替水泥原料的廢棄物中，可替代石灰石的廢棄物幾乎沒有。石灰石以外的原料已有一半以上被廢棄、副產(chǎn)物所替代。水泥燃料的替代物只有5％，還有再開發(fā)的余地。
5—2 為何能夠大量利用
構(gòu)成地球地表及地殼的元素最多的是硅，依次是鋁、鐵、鈣等。所以能夠簡單開采的土壤或石頭，其大部分都是由上述4元素組成。廢棄、副產(chǎn)物的絕大部分也都由這4種元素構(gòu)成。
而這4種成分與構(gòu)成水泥礦物的4種成分是相同的，因此大部分廢棄、副產(chǎn)物都可以當(dāng)做水泥原料來利用。水泥工業(yè)本來就大量使用原料和燃料等，所以利用廢棄物的量也大。
如上所述，含有少量不純物對水泥不形成大的問題，這也是大量廢棄物可以被利用的理由之一。
水泥的煅燒工藝需要1 4 5 0度的高溫，有機(jī)化合物確實(shí)被分解燃燒，無機(jī)化合物的大部分凝結(jié)于水泥礦物中，形成與前者完全不同的有益化合物，作為水泥的原燃料來利用，安全又確實(shí)得到了處理，這也是大多廢棄物可以被利用的理由之一。
介于這個特征，有些雖作為水泥原料或燃料的利用價(jià)值較低，但對運(yùn)用其他方法處理較為困難的廢棄物，通過窯體燃燒處理則是完全可行的。例如把下水道的淤泥以及過期的乳食品、污泥投入窯體中焚燒達(dá)到無害化處理。作為原料利用的廢棄物或焚燒后的灰粉等無機(jī)物，并不是直接存在于熟料當(dāng)中，而是通過高溫化學(xué)反應(yīng)形成礦物物質(zhì)。不是將作為原料或燃料使用的廢棄物直接加入混合于水泥中。
在日本，并不是所有的人都很了解上述事宜，有人還詢問[利用淤泥制造出來的水泥是否參雜著糞便]之類的話。最近，在日本也發(fā)生了口蹄疫與瘋牛病，水泥業(yè)開始處理病牛的肉骨粉。也有一部分人提出[你們的水泥有沒有混有牛的肉骨粉]的提問。
用水泥窯處理下水道淤泥或肉骨粉，其中的有機(jī)物經(jīng)焚燒全部燃燒及分解。做為殘灰的無機(jī)成分與原料化學(xué)反應(yīng)后變成水泥礦物，所以無論是否使用下水道淤泥或肉骨粉，對水泥品質(zhì)本質(zhì)上完全沒有任何差別。曾對加入肉骨粉經(jīng)煅燒的水泥熟料進(jìn)行過測試，熟料中沒有檢查出任何有機(jī)成分。
綜上所述，做為水泥原燃料，利用或處理廢棄物是安全可行的，對環(huán)境造成的壓力非常小，對延長廢棄物填埋場地的使用期限，保護(hù)石灰石、粘土、硅石及煤炭等天然資原都緊密相聯(lián)。
5—3 難于利用的廢棄物
水泥工業(yè)也有難于利用的廢棄物。首先是含氯較多的物質(zhì)，其利用或處理量有一定的限度。水泥用于鋼筋混凝土行業(yè)，會成為腐蝕鋼筋的要因。日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定水泥的含堿量應(yīng)低于2 0 0 P PM以下。
另外，氯容易形成低融點(diǎn)化合物，比較容易揮發(fā)。在水泥窯中加熱變成氣體向予熱器方向揮發(fā)。予熱器的溫度低于水泥窯體的溫度，氯化合物凝結(jié)成固體，與原料一起再次進(jìn)人水泥窯體中。這樣反復(fù)多次，氯在水泥窯和予熱器之間循環(huán)往復(fù)，濃縮到50～100倍。由于氯化合物融點(diǎn)較低，所以容易吸附板結(jié)在預(yù)熱器的排氣管管壁上，使排氣管變的狹小，造成氣體排除的阻礙。
其次，原料在進(jìn)入水泥窯體前必須是粉末狀。原料中的低融點(diǎn)氯化物增加時(shí)，做為原料的粉末不易流動，堵塞旋風(fēng)器口，出現(xiàn)類似水泥窯內(nèi)缺乏原料的故障。因此、氯元素過多的廢棄物應(yīng)當(dāng)限制使用。
近年，雖效率有可能降低，但水泥制造工序多增設(shè)提取氯元素的裝置。該裝置的原理，就是將從水泥窯體中變成氣體向予熱氣流動，此時(shí)氯氣濃度經(jīng)循環(huán)已呈很高，這時(shí)利用該裝置將一部分氯氣排除，可以減少整體的含氯量。
安置排除氯元素的裝置后，大大緩和了利用廢棄物時(shí)的制約因素。
除了氯以外，納、鉀等堿性金屬以及鎂，日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)都有嚴(yán)格的規(guī)定。除此之外對水泥品質(zhì)產(chǎn)生影響的還有磷、錳、鈦、鋅等。其他重金屬對水泥品質(zhì)也產(chǎn)生不良的影響，使用含有這類金屬廢棄物時(shí)，應(yīng)引起一定的注意。
5—4 針對廢棄物的設(shè)備投資
大量利用廢棄物設(shè)備投資的場合較多。水泥產(chǎn)業(yè)目前使用的設(shè)備大多是粉碎天然石灰石及粘土的設(shè)備。針對廢棄物原料的場合，這些設(shè)備也有可能不能適用。石灰石通常是粉狀，大量使用石灰石時(shí)，必須設(shè)置相關(guān)粉碎設(shè)備。還有，作為燃料的煤炭應(yīng)當(dāng)是微小顆粒。大多數(shù)水泥工廠都利用廢舊輪胎，由于不可能把廢舊輪胎碾壓成炭粉一樣的細(xì)小顆粒，所以，必須新增加相關(guān)設(shè)備。
5—5 經(jīng)濟(jì)水泥
目前日本的水泥業(yè)是依賴廢棄物原料的，這作為水泥產(chǎn)業(yè)的基本是不會改變的，這一點(diǎn)已經(jīng)在前面闡述。但是，制造通常概念的水泥與本質(zhì)不變的水泥，都受到廢棄物利用量的限制，這樣就出現(xiàn)了超越通常概念水泥的水泥。日本太平洋水泥株式會社開發(fā)出了稱作[經(jīng)濟(jì)水泥]的水泥。
燃燒垃圾產(chǎn)生的灰塵含有大量的鹽分，用這樣的灰塵原料制造與通常水泥的品質(zhì)一樣的水泥是不行的。新開發(fā)的[經(jīng)濟(jì)水泥]當(dāng)中除了通常使用的水泥礦物之外，具有和水發(fā)生反應(yīng)的堅(jiān)固特性的鹽化合物。通常的水泥，2 0 0 0年度生產(chǎn)1公斤水泥利用的廢棄物量平均為3 3 2公斤，這其中被利用的垃圾燃燒灰塵量只有0.6公斤。按照[經(jīng)濟(jì)水泥]垃圾燃燒灰塵利用量可以達(dá)到5 0 0公斤。但是、此種[經(jīng)濟(jì)水泥]含鹽量很多，其缺點(diǎn)是不能用于鋼筋混凝土。如果用于鋼筋混凝土方面，如同通常的水泥一樣。去年2 0 0 1年4月，此種[經(jīng)濟(jì)水泥]第一條生產(chǎn)線開始生產(chǎn)。
6、水泥在構(gòu)筑循環(huán)型社會中的作用
日本是一個缺乏資源特別是能源的國家。日本產(chǎn)業(yè)界不斷推進(jìn)節(jié)能降耗，水泥業(yè)界也采用世界上最先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)。由于采用先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，沒有消耗大量的資源與能源。
日本國土面積狹小，在這狹小國土上人口超過1億。眾多的產(chǎn)業(yè)林立，伴隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，環(huán)境污染問題也越來越深刻。最近，環(huán)境保護(hù)的活動非?；钴S，這其中就包括確保廢棄物的填埋場的議題。以前已經(jīng)非常困難了，近年由于對環(huán)境污染問題非常敏感，燃燒處理場的建設(shè)以及確保填埋處理場就變的更加困難了。在這樣的狀況下，構(gòu)筑資源循環(huán)型的社會就變的非常緊迫了。強(qiáng)化與廢棄物相關(guān)的管制，推進(jìn)制定各種再生法，加大了對產(chǎn)生廢棄物的責(zé)任。并且，不產(chǎn)生或努力減少產(chǎn)生廢棄物，開發(fā)易利用的產(chǎn)品，推進(jìn)廢棄物再生利用的技術(shù)的開發(fā)。
這其中，水泥產(chǎn)業(yè)由于自身不產(chǎn)生廢棄物，而且能夠利用其他產(chǎn)業(yè)不能利用的廢棄物、填埋處理廢棄物、以及其他方法積極吸收利用對環(huán)境造成大負(fù)荷的廢棄物。今后應(yīng)更增加廢棄物使用量，為構(gòu)筑循環(huán)型社會發(fā)揮應(yīng)有的作用。（中國水泥網(wǎng) 轉(zhuǎn)載請注明出處）
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