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科技成果——水泥窑协同处置技术

技术名称水泥窑协同处置

英文名称Co-processinginCementKiln

技术适用性

适用的介质：污染土壤；

可处理的污染物类型：有机污染物及重金属；

应用限制条件：不宜用于汞、砷、铅等重金属污染较重的土壤；

由于水泥生产对进料中氯、硫等元素的含量有限值要求，在使用该技

术时需慎重确定污染土的添加量。

技术介绍

原理：利用水泥回转窑内的高温、气体长时间停留、热容量大、

热稳定性好、碱性环境、无废渣排放等特点，在生产水泥熟料的同时，

焚烧固化处理污染土壤。有机物污染土壤从窑尾烟气室进入水泥回转

窑，窑内气相温度最高可达1800℃，物料温度约为1450℃，在水泥

窑的高温条件下，污染土壤中的有机污染物转化为无机化合物，高温

气流与高细度、高浓度、高吸附性、高均匀性分布的碱性物料（CaO、

CaCO等）充分接触，有效地抑制酸性物质的排放，使得硫和氯等转

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化成无机盐类固定下来；重金属污染土壤从生料配料系统进入水泥窑，

使重金属固定在水泥熟料中。

系统构成和主要设备：水泥窑协同处置包括污染土壤贮存、预处

理、投加、焚烧和尾气处理等过程。在原有的水泥生产线基础上，需

要对投料口进行改造，还需要必要的投料装置、预处理设施、符合要

求的贮存设施和实验室分析能力。

水泥窑协同处置主要由土壤预处理系统、上料系统、水泥回转窑

及配套系统、监测系统组成。

土壤预处理系统在密闭环境内进行，主要包括密闭贮存设施（如

充气大棚），筛分设施（筛分机），尾气处理系统（如活性炭吸附系统

等），预处理系统产生的尾气经过尾气处理系统后达标排放。上料系

统主要包括存料斗、板式喂料机、皮带计量秤、提升机，整个上料过

程处于密闭环境中，避免上料过程中污染物和粉尘散发到空气中，造

成二次污染。水泥回转窑及配套系统主要包括预热器、回转式水泥窑、

窑尾高温风机、三次风管、回转窑燃烧器、篦式冷却机、窑头袋收尘

器、螺旋输送机、槽式输送机。监测系统主要包括氧气、粉尘、氮氧

化物、二氧化碳、水分、温度在线监测以及水泥窑尾气和水泥熟料的

定期监测，保证污染土壤处理的效果和生产安全。

关键技术参数或指标

影响水泥窑协同处置效果的关键技术参数包括：水泥回转窑系统

配置、污染土壤中碱性物质含量、重金属污染物的初始浓度、氯元素

和氟元素含量、硫元素含量、污染土壤添加量。

（1）水泥回转窑系统配置：采用配备完善的烟气处理系统和烟

气在线监测设备的新型干法回转窑，单线设计熟料生产规模不宜小于

2000吨/天。

（2）污染土壤中碱性物质含量：污染土壤提供了硅质原料，但

由于污染土壤中KO、NaO含量高，会使水泥生产过程中中间产品及

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最终产品的碱当量高，影响水泥品质，因此，在开始水泥窑协同处置

前，应根据污染土壤中的KO、NaO含量确定污染土壤的添加量。

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（3）重金属污染物初始浓度：入窑配料中重金属污染物的浓度

应满足《水泥窑协同处置固体废物环境保护技术规范》（HJ622）的要

求。

（4）污染土壤中的氯元素和氟元素含量：应根据水泥回转窑工

艺特点，控制随物料入窑的氯和氟投加量，以保证水泥回转窑的正常

生产和产品质量符合国家标准，入窑物料中氟元素含量不应大于0.5%，

氯元素含量不应大于0.04%。

（5）污染土壤中硫元素含量：水泥窑协同处置过程中，应控制

污染土壤中的硫元素含量，配料后的物料中硫化物硫与有机硫总含量

不应大于0.014%。从窑头、窑尾高温区投加的全硫与配料系统投加

的硫酸盐硫总投加量不应大于3000mg/kg。

（6）污染土壤添加量：应根据污染土壤中的碱性物质含量、重

金属含量、氯、氟、硫元素含量及污染土壤的含水率，综合确定污染

土壤的投加量。

技术应用基础和前期准备

在利用水泥窑协同处置污染土壤前，应对污染土壤及土壤中污染

物质进行分析，以确定污染土壤的投加点及投加量。污染土壤分析指

标包括污染土壤的含水率、烧失量、成分等，污染物质分析指标包括：

污染物质成分、氯、氟、硫浓度，重金属、氯、氟、硫元素含量等。

主要实施过程

（1）将挖掘后的污染土壤