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1、城市垃圾焚烧灰再利用系统城市垃圾焚烧灰再利用系统_ _生态水泥生态水泥本文由艾叶草 025 贡献pdf 文档可能在 WAP 端浏览体验不佳。建议您优先选择 TXT，或下载源文件到本机查看。节能环保 ENERGY CONSERVATION城市垃圾焚烧灰再利用系统生态水泥 刘砚秋（天津椿本输送机械有限公司， 天津 300400 ）组成，即为快硬生态水泥。11.1新的再生资源什么是“生态水泥” “生态水泥”是“生态”和“水泥”的复合语，是以城市1.3生态水泥原料的配料比例 生态水泥是利用城市垃圾焚烧灰，替代水泥原料所需要的石灰石、黏土、硅石和铁粉等原料。 普通波特兰水 泥和生态水泥原料的配料比例见图
2、 1。垃圾焚烧灰和废水中污泥等废弃物为主要原料，所生产 的新型水泥。 生态水泥有“普通生态水泥”和“快硬生态 水泥”两种。 普通生态水泥具有和普通水泥相同的质量， 作为预搅拌混凝土，广泛应用于钢筋混凝土结构和以混 凝土产品为主的地基改善材料等。 快硬生态水泥则是一 种比早强水泥凝固速度更快的水泥，具有发挥早期强度 的特点，可利用于无钢筋混凝土领域。1.2水泥原料和焚烧灰的化学成分 城市垃圾焚烧灰包含普通水泥所需要的主要 成分图 1 普通波特兰水泥和生态水泥原料的配料比例（见表 1、表 2） ，但是利用城市垃圾焚烧灰作为部分水泥 原料时， 城市垃圾中的氯元素对水泥的 质 量 有 不 良 影 响，
3、因此把氯化物和碱及重金属 类一起回收 ，使氯 含 量 降低到接近普通水泥的水平，即为普通生态水泥。 这种 水泥的的化学成分和矿物组成和普通水泥大致相同（见 表 3、表 4） 。 另一方面，利用把氯生成水硬性矿物（C11A7 1.4生态水泥的发展进程1993 年前太平洋水泥公司以利用废轮胎为主，这时已经着眼于只作填埋处理的城市垃圾焚烧灰和废水中的 污泥，能否作为水泥原料而再次利用。 19941996 年，生 态水泥在日本通产省项目 “开发研究充分处理并有 效利用生活产业废弃物中的技术”之研究中获得了验证， 开始受到国家资助。 首先，该项目由国家向新能源及产业 综合开发机构（NEDO）投资，再由该
4、机构委托日本清洁财 团中心（CJC）进行研究。 太平洋水泥公司、荏原制作所和 麻生水泥公司 3 家民间企业协助研究， 从此开始了政府 和民间共同的研究和开发。 1997 年以实验研究的结果为 基础，确定了生态水泥的技术。 在各种角度验证其质量和 安全性的基础上，汇总并提出了成果报告书。 1998 年开 始生态水泥技术受到日本全国各地的关注。 世界第一个 生态水泥厂千叶县市原生态水泥厂于 2001 年 4 月 运 转。 2002 年 7 月，制定了生态水泥的日本工业标准（JIS） 。CaCl2） ，使城市垃圾中的氯，作为水泥的化学成分和矿物表 1原料 普通水泥 焚烧灰水泥原料和焚烧灰的化学成分（
5、单位： ）CaO 6265 1231 SiO2 2025 2346 Al2O3 35 1329 Fe2O3 34 47 SO3 23 14表 2石灰石 水 泥 原 料 黏土 硅 石 氧化铁原料 石 膏普通水泥原料成分（单位： ）4755 4578 7796 4090 2841 3759 1026 392004 年初，东京都西多摩郡日出町，开始建设利用当 地废弃物生产生态水泥的工厂。 2004 年 3 月生态水泥录入 日本绿色采购法中特选的采购目录。 至此，太平洋水泥公 司的技术和开发力量，为零排放社会迈出了坚实的一步。表 3 普通、快硬生态水泥和普通水泥原料化学成分比较（单位：）原料 普通生态
6、水泥 快硬生态水泥 普通水泥Ig.loss SiO2 Al2O3 Fe2O3 CaO 1.3 0.8 2.0 17.6 15.3 20.5 7.0 10.0 5.0 4.2 2.5 3.0 60.7 57.3 64.4SO3 3.9 9.2 2.0R2O 0.42 0.50 0.60Cl 0.05 0.90 0.0122.1生态水泥的成分和生产流程充分利用废弃物 这种水泥使用范围广、质量稳定；分解有害物，使其表 4 普通、快硬生态水泥和普通水泥原料矿物组成比较（单位：）原料 普通生态水泥 快硬生态水泥 普通水泥C3S 49 44 56C2S 12 10 19C3A 14 0 9 C11A7 C
7、aCl2C4AF CaSO4 13 8 9 6.3 16.0 3.40 17 0“无害化” 。 生产系统优越， “再次产生废弃物为零” 。 重金 属回收设备和废气处理设备等“可保护环境万无一失” 。 CHINA CEMENT73ENERGY CONSERVATION 节能环保为资源循环型社会作出了巨大贡献。 图 2 为生态水泥的 主要原料，图 3 表示实现资源循环型社会的流程。 重金属量控制到最小程度，使其在烧成系统中和氯化物 一起挥发，并用袋式收尘器收集。 收集的粉末称之为“生 态水泥粉” 。 在生态水泥厂中，基于零排放这一思想，增 加了对“生态水泥粉”完全再资源化处理系统。由于是从 生态水
8、泥窑回收的粉末，所以称之为“生态水泥粉” 。 回收重金属成分，使其作为有色金属提炼原料再次利 用。 回收生态水泥粉所包含的重金属成分（铜、锌和铅等） ，* 煤尘：指燃烧中生成的固体粒子，包括炭粒和灰分。图 2生态水泥的主要原料回收物可以作为有色金属提炼原料再次利用。 回收钙成分，作为生态水泥原料再次利用。 把生态 水泥粉所包含的钙和硅等成分浓缩 ，改质 后回收，其 回 收物可以作为生态水泥原料再次利用。废水处理充分完 全可以满足排放标准3.2在烧成窑内分解二噁英类有害物质 在生态水泥厂的排放物中未检测出二噁英，这是因为在 1 350 左右的烧成窑内， 以化学的方法分解并消 除了二噁英。3.3对
9、废气采取了彻底的解决方法 在生态水泥厂设置了最新的废气处理设备 ， 所 以排出的粉尘完全符合排放标准 （日本大 气 污 染 防 治 法图 3 资源循环型社会第 3 条 所 规 定 的 排 放 标 准 ） （见 表 5 ） 。 此 外 ，二 噁 英 等 有害物质降到， 0.1ng-TEQ/m3N 以下。 附合日本相 关法 规的要求。2.2生态水泥的成分 每生产 1t 生态水泥所用的原料，需焚烧灰 0.6t（城市垃圾约产生 6t） ，补充原料（石灰石等）0.8t。 把上述原料粉磨、配 料，烧成为熟料，再加石膏粉磨即可制造成生态水泥。3.4日本厚生省对“煤尘处理方法的评估” 生态水泥生产工艺， 适用
10、于日本厚生大臣所 规 定* 煤尘（飞灰）：可以和焚烧灰一起处理。 * 用填补天然原料的方法，即可控制城市垃圾焚烧灰成分的波动，可以稳定生产所定质量的生态水泥。 由于用一部分焚烧灰替代水泥生产所需要的 石灰 石（钙） ，所以有助于降低 CO2 和节约能源。的，煤尘处理方法中“烧成处理”之规定。* 普通水泥：石灰石（CaCO3） * 生态水泥：焚烧灰中的 CaO 。 图 4 为生态水泥生产中废弃物的利用。1999 年 12 月，生态水泥技术荣获日本环境厅长官颁发的“防止地球温室效应活动大臣奖” 。图 4 在生态水泥生产中废弃物的利用2.3生产工艺流程（见图 5） 生产工艺无公害，不产生任何新的废弃
11、物。 在生态水泥生产工艺中， 垃圾焚烧灰所包含的陶瓷器碎片，也 可以作为原料利用；此外，碎铁用磁选机选出后，可以提 供给回收厂家再次利用。 重金属再资源化回收设备。 垃 圾焚烧灰所包含的重金属 ，用袋式收尘收集后 ，经 过 浓 缩处理，可以再生为提炼厂有用的金属。33.1环保性能优越重金属再资源化废弃物为零图 5 生态水泥生产工艺流程为了把生态水泥中的城市垃圾焚烧灰等所包 含的74中国水泥 在日本厚生省第 5 号通告表 5日期水泥厂中二噁英等有害物质的测定结果备 注H12.1.14 中，日本厚生大臣作为所规定的煤尘处理方法，追加了 “烧成处理”一款。 随着把煤尘烧成，并作为水 泥等再利用技术开
12、发的进展，目 前已经达到了实用化水平，所以 作为煤尘处理方法之一，追加了 “烧成处理”一款。 此外，在“酸处 理”方面，在过去处理方法的基 础上，追加了“在提 炼工序中回 收重金属之方法”一款。 评估认 系统） ” ，可以有效处理重金属。窑袋式收尘器 重金属回收 焚烧灰烘干机 熟料 出口废气 设备废水 袋式收尘器出口 3 （ng-TEQ/m N ） （ng-TEQ/m3N ） （ng-TEQ/m3N ） （ng-TEQ/m3N ）1996.12 1997.02 1997.05 1997.07 1997.08 1997.10 0 0.000 22 0.000 017 0.024 0.000 20
13、 0.000 095 0 0（1 ）0 （2 ）0.000 49 （3 ）0 （4 ）0.000 56 （5 ）00.003 6 0.000 46 （1 ）防火时 （2 ）冷却塔出口气体温度 280 （3 ）冷却塔出口气体温度 240 （4 ）变更矿物组成后的烧成 （5 ）变更矿物组成后的烧成1998.02为：生态水泥技术的“烧成处理”和“酸处理（重金属回收 根据日本厚生省颁布的法令，作为煤尘等二噁英的 处理方法，日本厚生省第 2 号令 H12.1.14 中，煤尘和 焚 烧灰同时处理，这一规定不仅使熔融和“烧成”成之为可 能，而且也揭示了关于烧成处理方面的结构和维持管理 标准。 评估认为：生态
14、水泥技术之“烧成处理”也可以有 效处理二噁英。测，其结果镉（Cd） 0.005mg/l 、铅（Pb ） 0.01mg/l 、六价铬 （Cr6+ ） 0.04mg/l、汞（Hg） 0.000 5mg/l、铜（Cu） 0.02mg/l， 砷（As） 、硒（Se）均 0.002mg/l，全部未超出下限，未检测出 氰（CN） 。 土壤污染的环境标准、水质标准及要求严格的 地方上述物质亦均低于标准要求值。4.3生态水泥混凝土中的氯 防止混凝土的老化，就要保持碱性，以抵抗氢氧 化和中性化，同时也要限制混凝土中氯的含量（JIS 标准规 定每 1m3 为 300g 以下） 。 使用普通生态水泥混凝土中的 氯
15、含 量 ，为 每 1m3 为 95190g ，充 分 满 足 JIS 标 准 值 ，由 于和普通水泥一样， 具有对氢氧化和中性化的抵抗性， 所 以对使用生态水泥混凝土长期观察 ， 未 发 现 老 化 现 象。 另一方面，快硬生态水泥氯的含量，超过 JIS 混凝土 的标准值，所以目前只限于无钢筋混凝土领域。4生态水泥的质量和特点普通和快硬生态水泥的凝结时间、压缩强度等和普4.1 普通生态水泥和快硬生态水泥的同异通水泥的比较见表 6。 可见，普通生态水泥的凝结时间、 砂浆压缩强度的质量和普通水泥基本相同。 而快硬生态 水泥强度的明显迟缓（3d 强度为 12N/mm2） （见图 6） 。4.4生态水
16、泥废材再利用 或许 10 年、50 年、100 年后， 生态水泥的混凝土成了表 6 生态水泥的的物理性质凝结（h:min ） 初始 最终 压缩强度（N/mm2）4.2生态水泥用于混凝土等制品的安全性 压缩强度： 使用生态水泥的混凝土强度，和使用普通波特兰水泥的强度相同。 此外，使用快 硬生态水泥可获得早期强度。 长期暴露室外的耐久性：不论是使用普通生 态水泥，还是使用快硬生态水泥，其混凝土的干 燥收缩，中性化，以及抗冻结和溶解等性能，均与 普通波特兰水泥的耐久性相同。 重金属溶出：重金属的溶出量均符合日本环 境基本法第 16 条第 1 款所规定的，关于土壤污染 的环境标准（1995 年日本环境厅第 19 号公告） 。水泥种类 普通生态水泥 普通水泥 快硬生态水泥 早强水泥密度 比表面积 （g/cm3） （m2/kg ）1d 25.0 14.53d 31.0 29.1 38.0 29
