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水泥窯用耐火材料無鉻化勢在必行

發布時間: 2016-07-23

六價鉻的危害及各國對策    

鉻是銀白色金屬,六價鉻主要來源於:鉻礦冶煉、耐火材料、電鍍、製革、顏料和化工等工業生產以及燃料燃燒排放出的含鉻廢氣、廢水和廢渣等。六價鉻在自然界不能被分解,會汙染土壤和地下水,容易被人體吸收,可通過消化、呼吸道、皮膚及粘膜,在體內蓄積,現已被國際癌症研究機構(IARC)確認為具有強致癌性。因此,六價鉻的汙染問題引起了全世界範圍的重視。

歐盟:2003年6月18日,歐盟通過Directive 2003/53/EC指令,禁止水化時含有超過2ppm的水溶性六價鉻的水泥及水泥製品在市場上出售和使用,該指令於2005年1月17日由歐盟危害健康物質管製法正式發布生效,歐盟也發布了WEEE和ROHS兩項指令,自2006年7月1日以後,歐盟市場上正式禁止六價鉻的產品進行銷售。

美國:在全境取消六價鉻工藝。

日本:UE委員會表示,采用歐盟兩項法令,全麵廢除六價格使用。

中國:《中華人民共和國環境保護法》、《中華人民共和國清潔生產促進法》、《關於加強含鉻危險廢物汙染防護的通知》、《中華人民共和國水汙染防治法》等相關法規,對六價鉻汙染物的排放進行了限製。工信部於2012年下發的《國家鼓勵的有毒有害原料(產品)替代品目錄》中明確指出,要取代含鉻耐火材料。

水泥六價鉻汙染現狀    

2004年之前,我國基本未開展水泥中水溶性鉻的研究工作,未關注到其對人身健康產生的危害;2005-2007年中國建材院水泥所品種室開始對我國水泥中六價鉻的含量情況進行調研;國家水泥中心開展水泥中水溶性鉻的測定方法的研究工作。

2007年之前,因無相應的國家標準,國內水泥企業未對水泥中水溶性六價鉻含量進行研究及控製;2008年至今,海螺、冀東等水泥集團開展了水泥中水溶性六價鉻含量的研究及控製工作,中國境內的外資企業拉法基、淺野等企業的水泥中水溶性六價鉻含量在2-5ppm。

2015年8月-9月,國家水泥質量監督檢驗中心采用標準檢測方法對全國的100家企業生產的通用水泥中水溶性六價鉻進行了抽樣檢測。 

含鉻耐火材料是水泥工業六價鉻主要汙染源    

水泥中六價鉻的來源主要有4個:原燃料、破碎粉磨設備、鎂鉻磚、工業廢渣。 其中,原料和破碎設備影響相對較低,含鉻工業廢渣容易控製,因此燒成係統含鉻耐火材料成為水泥六價鉻主要汙染源。

以鎂鉻磚為例,水泥工業年需鎂鉻磚40萬噸以上,產生含Cr6+ 0.1%的殘磚約20萬噸,向環境排放Cr6+約200噸/年。每生產1噸水泥產生鎂鉻殘磚0.1kg,向環境排放 Cr6+ 0.1g。需淨水0.1 / 0.05 = 2t 稀釋才能使其達到 IV 級標準(Cr6+<0.05mg·L-1);更需淨水10噸稀釋才能使其達到I級標準(Cr6+<0.01mg/L-1)。200噸Cr6+:需要淨水40億噸稀釋達到IV級標準。

幾種常見的無鉻化耐火材料及其特性    

鎂鋁尖晶石磚:該磚是為了改善鎂磚的熱震穩定性,在配料中加入鎂鋁尖晶石製成的以方鎂石和鎂鋁尖晶石為主要礦物的鎂質磚。鎂鋁尖晶石磚熱震穩定性較好、抗侵蝕能力強,但其掛窯皮性能較差,主要應用於水泥窯上下過渡帶。

鐵鋁尖晶石磚:是由鎂砂和預合成鐵鋁尖晶石製成。燒成中,Fe從鐵鋁尖晶石顆粒中擴散出來進入基質,形成方鎂石-鎂鐵尖晶石固溶體,提高了掛窯皮性。同時,Mg擴散進入鐵鋁尖晶石顆粒,形成圍繞鐵鋁尖晶石的鎂鋁尖晶石裙邊,降低了磚對氣氛的敏感性,因此,具有優良的掛窯皮性能和結構柔韌性,主要應用於燒成帶。

鎂鐵尖晶石磚:是通過調整氧化鐵或鎂鐵尖晶石的摻加量和分布來進一步提高掛窯皮性,與鐵鋁尖晶石磚類似,鎂鐵磚需要窯皮的保護才能獲得較長的使用壽命。

鎂鋯磚:是使用氧化鋯或鋯酸鈣大量取代鎂鋁尖晶石,全麵提升鎂質材料性能的堿性磚,具有優良的高溫機械性能和抗侵蝕性能,但是鋯質原材料價格較高,限製了其推廣應用。

白雲石磚:是由單一原料即燒結白雲石(MgO?CaO)製成的,最大特點是價格優勢及窯皮的粘結性能好,但是易於水化的特性,對於儲存、運輸、及水泥窯操作的穩定性要求很高,為此給白雲石磚的使用帶來很大困難。

實現無鉻化的有效舉措    

1、政府引導:國家應完善限製鎂鉻磚生產和使用的強製性政策法規,一方麵,限製耐材企業鎂鉻磚的生產,從生產源頭進行治理,加強對水泥企業汙染物排放的監管,實現用後鎂鉻磚必須無害化處理,提高含鉻耐火材料的使用成本;另一方麵,對環境友好堿性耐火材料的生產企業和使用企業進行政策性補助和獎勵,引導無鉻耐火材料在水泥工業的推廣應用;

2、技術創新:耐材企業和科研單位通過技術創新,加強無鉻耐火材料的研發,加快環保型耐火材料的研發速度,以適應國家對環境保護的新要求,為水泥工業及建材工業提供可以完全替代鎂鉻磚的環保綠色產品,同時降低材料的成本,使其最終無論是使用性能還是使用成本均優於現有的鎂鉻磚,以市場手段取代鎂鉻磚。

3、社會責任:為滿足水泥工業綠色發展的需要,水泥企業使用無鉻耐火材料產品,無論是從環境保護還是從社會責任的角度出發,都是必須為之的。隨著社會環境的變化,企業在發展中無法將環境汙染等問題置之度外。相應的,企業承擔環保社會責任已經成為可持續經營的主要趨勢之一,企業在謀求利益的同時必須負有保護環境和合理利用資源的義務。

 結束語    

鎂鉻磚等含鉻耐火材料曾經為水泥工業發展做出過不可磨滅的貢獻,但是作為嚴重危害民眾和環境健康的汙染源,其淘汰趨勢也不可避免。《水泥中水溶性鉻(Ⅵ)的限量及測定方法》的實施,將為推動水泥工業綠色發展發揮重要作用,這一過程考驗的不僅僅是政府的執行力,更是相關企業的責任感和使命感。

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