?【水泥人網】1.水泥窯可以處理的廢棄物種類水泥窯用固體廢棄物主要的途徑是，將廢棄物以二次原料或二次燃料的形式循環利用。從理論上說，含有CaO、SiO2、Al2O3、Fe2O3成分的工業廢棄物，都可作為水泥原料，含有一定熱量的工業廢棄物，均可用作水泥熟料生產過程中的燃料。但是，并不是所有的工業廢棄物都可以用作水泥工業的原料、燃料，目前可以用作原料、燃料的固體廢棄物分為：?
①可做原料的廢棄物有：粉煤灰、爐渣、煤矸石、石灰殘渣、電石渣、制糖廢渣、高爐爐渣、鋼渣、銅礦渣、硫酸渣、銻礦尾砂、鋁礬土、錫回收渣、磷石膏、氟石膏、化學石膏、硅砂、飛灰、型砂、水廠污泥、河流淤泥等。
②可做燃料的廢棄物有：石油焦、石墨粉、焦炭屑、廢輪胎、橡膠、塑料、造紙工業廢料、生活垃圾、肉骨粉、油面巖、泥碳、電池、農作物秸稈等，及碎木屑、紡織廢品、有機有害化工廢料、醫藥廢棄物等。

2.固體廢棄物處理對耐火材料的影響如上所述，固體廢棄物的品種很多，在熟料煅燒過程中，這些廢棄物在低溫部位，對耐火材料影響較小，還有一些熔融在熟料里形成窯皮附在耐火磚上，這樣對耐火材料影響也非常小，甚至對耐火材料有一定的保護作用。對耐火襯料直接影響的是在燒成過程中，預熱器和回轉窯之間內循環所富集的堿（鉀、鈉）、鹵族（氯、氟）和硫的化合物等，這些元素化合物的熔融物隨煙氣和原料侵蝕耐火材料，與耐火材料發生熱化學反應，生成新的低熔礦物，而新生礦物在體積上出現不同程度上的膨脹，致使耐火材料剝落或開裂。有些新生低熔礦物會使耐火材料結構變得疏松，這樣耐火材料就失去了原有的特性。比如強度、熱傳導及彈性系數等物理性能發生一系列變化，致使耐火材料的使用壽命變低。（表1）為一些常見的堿、氯、硫元素化合物的熔融溫度及揮發溫度，由表中可知，這些元素化合物的熔融溫度及揮發溫度都在水泥燒成溫度范圍內，只是在不同的部位影響不同而已。

其中生熟料中堿硫比值的大小反應出堿硫在窯料和窯尾內存在的形式和對耐火材料的侵蝕類型，一般來說，合適的堿硫比為0.8~1.2，此時對耐火材料的侵蝕較弱（見表2）。

由（表2）可知，堿硫比不同，其主要有害元素出現也不同，即耐火材料侵蝕的機理也不同。

①堿含量過剩的侵蝕情況（ASR＞1）。一是鋁質耐火材料。當鋁含量為小于30％的黏土質耐火材料與堿反應時，生成堿鋁硅化合物，呈玻璃熔融體。二是堿性耐火材料。一般而言，鎂鋁尖晶石磚抗堿侵蝕性遠高于鎂鉻磚，但若在高含量堿的作用下，堿與MA尖晶石也起反應，生成堿鋁化合物和MgO，致使材料結構發生變化、產生剝落，影響材料的使用壽命。

②硫含量過剩的侵蝕情況（ASR＜1）。在氧化氣氛下，煙氣內的SOx與C2S中的CaO反應，生成無水石膏CaSO4（體積增加27.5%）。游離的SO3與窯內C2S及鎂鉻磚內的MgO等成分起化學反應，生成熔融化合物，主要有C2S、C3S、MgS2、CMS，上述反應所生成的低熔融化合物，滲透耐火襯磚內，既破壞了襯磚的耐火度，又損壞了襯磚的致密結構，降低襯磚的使用壽命。同時，鎂鐵尖晶石磚在CaO作用下，Mg＋被取代，生成Ca2Fe2O5，在此過程中，由于新相的成立，失去原有的陶瓷結構，降低了材料的強度。

③堿硫平衡時的侵蝕情況（ASR＝1）。堿硫平衡時，所生成的化合物，一部分在高溫下揮發隨煙氣經煙囪排至大氣，另一部分被熟料吸收，其余填充在耐火磚的孔隙內，磚體結構致密，在此過程中，所有的堿硫都不和耐火磚內的成分起化學反應，只是對耐火磚造成物理性能的變化，侵蝕相對而言比較弱，對耐火材料的使用周期影響也較小。

3.堿、氯、硫對金屬錨固件的腐蝕水泥窯用固體廢棄物大量用作原燃料，相應增加了堿氯硫的富集，加重了對耐火襯料內部金屬錨固件的腐蝕，特別是煙氣穿過膨脹縫、耐火襯料的裂縫等間隙，與金屬錨固件反應，錨固件被氧化、腐蝕及一層層剝落，最后失去它的機械性能、熱應力等，導致耐火材料整體脫落，縮短耐火襯料的使用壽命。固體廢棄物在水泥行業大量用作原燃料時，產生的煙氣有大量有害元素，這些元素化合物在中高溫腐蝕金屬錨固件，所以采用煙氣與金屬錨固件隔離是耐火工作者及設計人員解決錨固件被腐蝕的途徑。由上述可知，阻止熱煙氣與金屬錨固件接觸，避免錨固件與熱煙氣發生熱化學反應，腐蝕錨固件，成為耐火工作者所要解決的首要問題，同時，采用其他材質的錨固件也成為目前耐火工作者解決此類問題的主要手段。

總之，水泥窯用固體廢棄物大量用作原燃料是水泥工業發展的方向，而固體廢棄物成分較復雜，在水泥熟料煅燒過程中，有害元素在系統中揮發，熔融并產生富集，其中對耐火材料造成直接損壞的是堿氯硫，因此弄清楚其與耐火材料及金屬錨固件的化學、物理反應情況，開發新一代的耐火材料、新的錨固件及新的設計方案，以提高耐火襯料的使用周期，滿足煅燒工業對固體廢棄物的需求是必要的，也是水泥工業用耐火材料發展的必然趨勢。
【作者:陶貴華】