ГОСТ Р 56828.47-2019 Наилучшие доступные технологии. Производство цемента. Выбор маркерных показателей для выбросов в атмосферу от промышленных источников

     4.5 Выбросы металлов и их соединений

Металлы и их соединения поступают в печь для обжига клинкера с сырьевыми материалами и с технологическим топливом.

В зависимости от летучести металлов и их соединений все металлы могут быть разделены на четыре класса:

- металлы, которые в чистом виде или в виде соединений с другими элементами представляют собой тугоплавкие, нелетучие вещества. К ним относятся такие металлы, как Ва, Ве, Cr, As, Al, Ni, Ca, Fe, Mn, Cu и Ag. В процессе обжига эти металлы полностью адсорбируются клинкером и выводятся из печи вместе с ним. В отходящих газах они могут присутствовать только в составе пыли, а уровень их эмиссии в атмосферу зависит только от эффективности работы пылеулавливающего оборудования;

- металлы, которые в виде соединений являются частично летучими: Sb, Cd, Pb, Se, Zn, K и Na. В виде сульфатов или хлоридов эти металлы способны возгоняться в интервале температур 1000-1300°С и конденсироваться при 700-900°С, что приводит к появлению внутренней рециркуляции и их накоплению в нижних ступенях циклонного теплообменника и в зоне твердофазовых реакций. Они также практически полностью выводятся из печи с клинкером, а уровень их эмиссии в атмосферу зависит от эффективности работы пылеулавливающего оборудования;

- в виде металла или в виде соединений Tl обладает высокой летучестью, его конденсация происходит в температурном интервале 450-550°С, т.е. в верхних ступенях циклонного теплообменника, что приводит к накоплению и постепенному росту его концентрации в составе пыли;

- Крайне летучим соединением является Hg, она почти полностью удаляется из печи с отходящими газами, и лишь незначительная ее часть адсорбируется пылью с последующим осаждением в пылеулавливающих установках.

К 1-му классу опасности относятся металлы и их соединения по [4] - Ba, Be, V, Hg, Cd, Ni, Pb, Tl, Te и Se. Среди этих металлов частичной и высокой летучестью обладают Hg, Cd, Tl и Pb.

Поведение и уровень эмиссии отдельных металлов зависит от их летучести, способа ввода в печь, концентрации металла в сырьевых материалах и топливе или топливосодержащих отходах, возникновения явления рециркуляции и аккумулирования металлов и от эффективности осаждения пыли в пылеосадительной системе.

Металлы, внедренные в процесс обжига через сырьевые материалы и топливо, могут испаряться полностью или частично в теплообменнике и/или в печи в зависимости от их летучести, взаимодействия с соединениями, присутствующими в газовой фазе, и конденсироваться на клинкере, подаваемом в холодильник. Металлы из топлива первоначально поступают в дымовые газы, но выбрасываются вместе с ними из печи в очень малом количестве благодаря удерживающей способности печи и теплообменника. Поскольку отношение сырьевых материалов к топливу в клинкере составляет примерно 10:1, то вид и природа сырьевых материалов являются решающим фактором для выбросов металлов.

Нелетучие металлы почти полностью выходят из печи с портландцементным клинкером - As (92%), Ni (97%), Zn (88%), Be (96%). Концентрация этих металлов в пыли, выбрасываемой в атмосферу после очистки газов в пылеосадительных установках, незначительна.

Частично летучие и высоколетучие металлы и их соединения имеют тенденцию к организации кругооборота (рецикла) внутри печной системы и циклонного теплообменника. В процессе кругооборота их концентрация в определенных зонах печи и теплообменника постепенно увеличивается, что приводит к некоторому увеличению эмиссии данных металлов и их соединений в атмосферу вместе с пылью. Большая часть Cd (88%) и Pb (77%) удаляются вместе с безвозвратным пылеуносом.

Особое положение среди металлов благодаря своей высокой летучести занимает Hg. В интервале температур, соответствующих температуре отходящих из печи газов, почти вся Hg находится в газообразном состоянии и полностью выносится из печи в атмосферу. Лишь незначительная часть Hg при резком снижении температуры отходящих газов может конденсироваться на частицах пыли и таким образом улавливаться в системе пылеосаждения. Высоколетучие Hg (98%) и Tl (42%) удаляются из вращающейся печи с отходящими газами.