水泥工业控汞对策研究
李淑珍 1，李洪枚 1，王新春 2，韩奇勋 3，李凌梅 4，王琦 5
【摘 要】摘要：水泥工业是世界第四大汞排放源，我国水泥工业汞排放量占全球同行的49%，占全国总量的15%，随着《关于汞的水俣公约》的生效，我国水泥工业控汞压力日益增大。控汞工作是水泥工业的新课题，从汞产生、窑内循环和排放机理分析入手，总结国际控汞经验，综述和对比国内外汞排放防治技术，提出我国水泥工业控汞对策，为我国制定行业履约对策提供参考。 【期刊名称】新型建筑材料 【年(卷),期】2024(045)001 【总页数】5
【关键词】水泥窑；汞排放；汞公约；途径；履约
0 引言
汞是具有易迁移性、持久性、高生物富集性、高生物毒性等特性的重金属，被全球视为一类重要的有毒有害环境污染物。我国是全球水泥工业汞排放量最大的国家，水泥工业是我国主要的汞排放行业之一。联合国环境规划署（United Nations Environment Programme，UNEP）《2013 年全球汞评估报告》[1]和北极环境监测与评估工作组（The Arctic Monitoring and Assessment Programme，AMAP）的报告[2]显示，全球水泥行业排放的汞总量为173 t，占人类活动造成的汞排放总量的9%，排在手工和小规模采金、燃煤、有色金属业之后，在各行业中居第四位；我国水泥工业汞排放总量为85.034 t，占全球水泥业的49%，占我国排放总量的15%。国际控汞公约——《关于汞的水俣公约》（以下简称《公约》）[3]于2017年8月16日正式生效。水泥熟料生
产是排放或释放汞或汞化合物的活动和工艺，水泥熟料生产设施被列入《公约》附件D《汞及其化合物的大气排放点源名目》，要求缔约国采取措施以控制、并于可行时减少汞和汞化合物向大气中的排放。
围绕《公约》要求，本文从水泥窑汞排放特征分析入手，总结国际控汞经验，综述和对比国内外汞排放防治技术，提出我国水泥工业控汞思路、目标和主要任务，为我国水泥工业履约工作提供参考。
1 水泥熟料生产汞排放特征、要求和清单
1.1 一般排放过程
在水泥熟料生产过程中，汞的原始来源是燃料和水泥生料。入窑的燃料和生料中的汞挥发后进入高温烟气，由此开始汞在窑内的循环和向外排放过程。（1）内循环：其一是高温烟气中的汞在预热器和生料磨中在低温生料表面富集，其二是附着在袋除尘器收集的窑灰上，一些汞也可以富集在电除尘器中的粉尘上，但相对比例较小，这些窑灰通常被重新利用又回到水泥窑中；其三是窑头或窑尾烟气经煤磨时，烟气中的汞富集在煤表面。上述富集了汞的生料、燃料和窑灰进入水泥窑，再次在高温段挥发进入高温烟气，构成水泥生产中汞的内部循环回路，参与内循环的汞浓度不断富集，一般可达到当时原燃料初始输入值的10倍之多。（2）向外排放：经除尘器后的烟气中仍有少量汞，如果没有外排窑灰，最后经烟囱向大气排放的汞约占输入量的90%。除此之外，水泥窑生产出的熟料温度高达1300℃，其中含有痕量汞，一般在10-9级别，与输入相比转化到熟料中的汞比例在10%以下。汞在水泥生产过程中的生成、排放和循环路线见图1。在水泥窑运行周期内，水泥窑汞输入和输出符合物料平衡原理，燃料和原料输入的汞总量近似等于从窑灰和烟囱排放的汞数量之和，世界工商理
事会水泥可持续发展倡议组织（以下简称CSI）《水泥工业减少和控制汞排放指南》[4]建议汞平衡周期为30 d。 1.2 主要影响因素
水泥窑汞排放量主要与原燃料含汞量及生产控制直接相关[5]。原料是水泥窑汞输入的主要来源。开停磨机对汞排放的影响大，开启生料磨和煤磨期间可临时减少烟囱汞排放，烟囱汞排放浓度一般会下降2/3左右[6]。此外，水泥窑内汞形态的动态变化会影响汞的吸附和去除。液滴态汞（Hgp）可被除尘器直接收取，化合物汞（Hg2+）一般溶于水，可用湿法去除；而元素汞（HgO）既不溶于水又化学稳定，采用现有的烟气控制设施很难去除[7]。不过，元素汞（HgO）在高温下被氧化，生成溶于水的氧化态汞（Hg+）或（Hg2+）[8]。卤族元素是汞的氧化剂，其中，溴是汞最为有效的氧化剂，在除汞过程中将元素汞（HgO）卤化后便于吸附。
2 水泥窑汞防治技术
水泥窑汞减排技术目前正趋成熟，从控制原燃料、窑灰移除窑系统到末端治理，国外水泥厂均有成功经验可循。 2.1 源头控制
汞是水泥行业唯一需要从源头控制的重金属元素，从原燃料端控制入窑汞总量是各国通行的作法。一是石灰石矿山选址避开汞本底含量高的地区。如果石灰石矿汞含量波动较大，可通过把高汞石灰石用于水泥掺合料，低汞石灰石用于水泥熟料生产。二是燃料和其它原料，因用量少，影响小，煤炭、粉煤灰、铁矿粉等矫正料可通过供应链管理，控制供输入。三是控制替代原料和燃料中的汞含量，检验频率一般高于天然原燃料。CSI建议每月对每种天然原燃料进行
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