行业主要生产工艺及产污情况分析

4.1.1矿山开采工艺概况及排污特点

矿山开采是原料的获得过程。熟料煅烧所需要的石灰石 / 白垩 / 泥灰岩 ( 提 供了 CaCO³ 的来源 ) 和粘土 / 页岩等，通常由露天采石场、取土场获得。需要的 作业包括凿岩、爆破、挖掘、运输和破碎等。

一般来说，采矿场紧邻工厂，初次破碎后的原料运至水泥厂贮存、备料。采矿场 主要的大气排放源是含尘废气，排放因子为粉尘。原料开采和现场破碎工序是主要污 染工序，破碎机是矿山开采主要的大气污染物排放源，主要污染物为粉尘 (PM) ，还 有其它一些设备，如装卸、输送设备等无组织排放源，需要通风除尘。

4.1.2水泥厂主要生产工艺及排污特点 4.1.2.1主要生产工艺分类

水泥是以石灰质原料、粘土质原料与少量校正原料，按一定比例配合，磨细成适 当成分的生料，然后将生料和原煤一起加入水泥窑，煅烧至部分熔融(1450 )℃ ，得到 以硅酸钙为主要成分的熟料，经冷却后加入适量的石膏或其它混合材料，磨成细粉制 得。水泥生产方法一般分三个阶段： 生料制备阶段、熟料煅烧阶段、水泥粉磨阶段。

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我国的水泥生产方法按照窑的结构分为立窑、回转窑和新型干法窑；按照生料制备方

(2)NOx，(3)SO2，(4)卤素及其化合物：HF、HCl等，(5)CO、CO2，(6)VOCs(有机化合 物)，(7)PCDD／Fs(二恶英、呋喃)，(8)金属及其化合物：Hg、Tl、Cd、Pb、As等，(9)

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氨。

水泥煅烧系统产生的大气污染物类型多，且成分复杂。在《水泥工业大气污染物 排放标准》(GB4915-2004)中，我国目前对水泥工业的大气污染控制，只选择了粉尘 (PM)、SO2、NOx、氟化物做为控制项目。

①粉尘(PM)排放特点

水泥厂几乎所有生产工序都有粉尘产生，包括原料、燃料、混合材储存和烘干、生 料粉磨和均化、熟料锻烧和储存、水泥粉磨和储存、水泥包装和发运等过程。这些粉 尘中，除水泥窑尾粉尘外，其他粉尘的成分与原始物料的成分基本相同。最大粉尘污染 源是熟料煅烧系统，包括窑的喂料系统、煤粉制备系统、熟料煅烧烧、熟料冷却和输送 系统等。水泥厂总的含尘气体， 其中约 1/3～1/2 来自煅烧系统。

按照粉尘的产生工序，粉尘分为以下类别：①原料粉尘 (包括石灰石、灰质泥灰岩、

勃土、砂岩、铁矿石、石膏、粉煤灰和高炉矿渣等)；②生料粉尘；③水泥窑粉尘(即窑灰)

④熟料粉尘和混合材粉尘；⑤煤粉尘；⑥水泥粉尘。

这些粉尘中，除水泥窑尾粉尘外，其他粉尘的成分与原始物料的成分基本相同。水 泥窑粉尘是由窑废气带出来的，其组成成分包括尚未产生化学变化的生料、脱水的稀 土、脱碳的石灰石以及在熟料形成前各阶段新生成的矿物质所组成。如果是燃煤的窑，

水泥窑粉尘中还含有燃料煤灰成分。

②二氧化硫排放特点

水泥窑S02的生成，主要是由于燃料中的硫化物和水泥原料中的硫铁矿等物质，在 顶部两级预热器的温度处于300～600℃时分解而生成；还有一部分是在燃烧时，由于 硫的氧化和硫化物分解生成的。但是，在窑系统的各个部位有部分S0²被吸收，如Fe²S 在顶部两级旋风筒中燃烧产生的S02, 约有70%立刻被生料中的CaO所吸收。尤其在最低 一级旋风筒中,气温为800～850℃,S0²与活性很大的CaO反应速度最快，来自窑气流中 的大部分S02被最低一级的旋风筒截留下来。如果是窑磨一体机，S02在磨中被进一步吸 收。所以水泥窑系统既生成S0²，同时水泥熟料锻烧工艺本身也是效率很高的脱硫过程，

大部分硫固化后留在残留水泥熟料中，少部分随废气排放出来。

③ 氮氧化物排放特点

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在回转窑火焰的高温部分，空气中的氮被氧化，使大量生成 N0^X (NO、N0²)。N0X

的产生来自两个方面，即在燃烧过程中，一部分是燃烧空气中的 N2与氧反应而形成， 称之为热力 NOx；另一部分则由于燃(原)料中的氮化合物被氧化而形成，称之为燃(原) 料 NOx。水泥窑废气中 NOx 大部分来自热力 NOx，与燃(原)料中化合氮含量的相关性 小。当温度低于 1200℃时，仅生成燃(原)料 NOx，超过 1200℃则产生热力 NOx。总之，

火焰温度越高，过剩空气越多，则生成的 NOx 也越多。

④氟化物排放特点

水泥生产中，如不特意把含氟高的矿物(如萤石)用于水泥生产过程以降低烧成温 度，一般窑尾排放的氟化物会很低。立窑普遍使用了萤石等矿化剂，氟化物排放很高。

4.1.3水泥制品生产的工艺概况及排放特点

水泥制品是指钢筋混凝土管道、钢筋混凝土电杆、预制混凝土桩、混凝土构件等 混凝土制品和纤维水泥板等等以水泥为主体成分的水泥制成品的总称。

水泥制品生产的主要污染物产生在水泥仓进料过程，水泥仓顶需要安装除尘器(布 袋、滤网等)，控制粉尘排放。此外，包括称料斗、搅拌机、传送带等无组织排放点。

4.1.4 无组织排放

无组织排放是水泥工业大气污染物排放的重要形式。在采矿场、水泥厂、粉磨站、

混凝土搅拌站或构件厂，露天料场堆存、物料的开放式输送、道路扬尘、以及管道设 备的含尘气体溢出或泄漏，均会造成较多的无组织排放，影响局部环境。为控制粉尘 的无组织排放，除规定厂(场)界外无组织排放监控点浓度限值外，还需要规定一些密 闭操作的要求。