Эмиссии из цементных печей. Тяжелые металлы- ртуть и таллий

Фото: ртуть

Как следствие сжигания альтернативного топлива в цементных печах и ужесточающихся экологических норм, касающихся работы цементных заводов, выбросы тяжелых металлов неизбежно попали под наблюдение.
В отношении эмиссий два тяжелых металла, ртуть Hg и таллий Tl, привлекают самое большое внимание из-за их летучести и токсичности.
Только ртуть является металлом, который при комнатной температуре жидкий, это означает, что металл и его соли имеют высокую испаряемость и летучесть.

Все соединения ртути, поступающие в с питанием в цементную печь будут улетучиваться в теплообменник и проходить через газоходы и вентилятор как газообразные вещества. Пары ртути предельно токсичны, поэтому пределы выбросов ограничены порядком миллиграмм на 1 м3 отходящих газов.

Только ртуть присутствует незначительно в цементных сырьевых материалах и обычно концентрация в отходящих газах не достигает предельных значений, не говоря уже о превышении. Выбросы настолько малы, что их уровень находится почти на уровне порога определения. Сжигание альтернативного топлива увеличивает вероятность более высоких выбросов ртути, в частности это переработанные отходы и осадки сточных вод.

Т.к. ртуть существует в воздухе как пар то температурный режим вдоль пути газового потока за вытяжным вентилятором является критической для удержания ртути внутри процесса. Критический фактор- это температура газов на входе в последний фильтр. Когда работают в комбинации с высушиванием сырьевых материалов в сырьевой мельнице температура может быть ниже 900С и даже всего немногим выше точки росы - около 770С. Такие низкие температуры и тесный контакт пыли с измельченной сырьевой мукой подразумевают, что соединения ртути конденсируются на продукте помола. Конденсированные соединения ртути затем образуют внешний цикл  между теплообменником и сырьевой мельницей. Когда сырьевая мельница остановлена, температура на входе в печной фильтр возрастает и тесный контакт с материалом в сырьевой мельнице прекращается. Выбросы ртути в атмосферу, таким образом, увеличиваются, когда сырьевая мельница остановлена. Соединения ртути выносятся из внешнего цикла, и также могут превысить пределы выбросов.

Решением для подобных выбросов при оставленной мельнице является периодическая чистка пыли при работающей мельнице. Уровень рециркулирующей ртути во внешнем цикле должен быть для своего образования гораздо большим, чем количество на входе: из сырьевой смеси и топлива, затем пыли вычищается из системы на  период выноса ртути из внешнего цикла. Таким образом уровень ртути, циркулирующей во внешнем цикле, поддерживается на достаточно низком уровне, когда мельница остановлена. Периодическое выведение пыли позволяет поддерживать также цикл таллия, так же как и подбор сырьевых материалов, не содержащий токсичных металлов.

Таллий почти такой же летучий, как ртуть. Весь таллий, который поступает в печь снова возгоняется в теплообменник. Измерения в теплообменнике показывают, что самая высокая концентрация наблюдается в верхней ступени. Общей с ртутью является летучесть таллия, которая не позволяет перейти им в клинкер, таким образом цикл должен быть разрушен другими путями. Значительные количества выходят из теплообменника с пылью и образуют внешний цикл между печным фильтром и теплообменником. Таллий также является чрезвычайно токсичным, вызывает гастроэнтериты, следующими за выпадением волос, разрушительное воздействие на центральную нервную систему и смерть. Увядающая растительность и лысеющие кролики были задокументированы в случае цементного завода Lengerlich в Германии.

фото: Таллий

Наиболее распространенный источник попадания таллия на цементные заводы- это железосодержащие добавки. На Lengerlich в качестве такой добавки использовались отходы от процесса переработки пирита (пиритные огарки). Печные фильтры были высокоэффективными при сборе пыли, но было установлено, что таллий связывается с частицами размером 0,2-0,8 микрон. Печной фильтр достигал только 50%-ой эффективности в сборе таких обогащенных таллием частиц, при 140-200 граммах таллия, выделяющегося в час.

Исключение пиритных огарков из сырьевой смеси снизило выбросы таллия более чем на 99%. При обнаружении следов таллия в известковом и глинистом компонентах для цементного производства основным решением является периодический отвод пыли из процесса, что позволяет сбалансировать количество таллия, входящего с топливом и сырьевой смесью, с емкостью образуемого им внешнего цикла.

Этим мы завершаем рассмотрение эмиссий из цементных печей.

Предметный указатель: