重金属由于毒性、持久性和难降解性,其环境排放,尤其是大气排放一直受到高度关注。水泥生产是当代社会最为重要的生产活动之一,2019年全球产量超过40亿吨,我国占近60%。水泥生产的核心工艺为通过石灰石、黏土等原材料在1450℃的高温下烧制熟料。在这一过程中,有关重金属的行为特征以及大气排放水平的研究还极为匮乏。在贵州省科技厅等项目的支持下,我院李仲根博士、王青峰博士团队与中国地质大学(武汉)、中科院地球化学研究所等单位合作,通过对2座新型干法水泥厂的现场样品采集和分析,揭示了重金属锌在整个水泥生产过程中的行为特征及大气排放水平。相关成果于2022年1月13日以“Substance Flow Analysis of Zinc in Two Preheater-Precalciner Cement Plants and the Associated Atmospheric Emissions”为题发表在环境领域Atmosphere杂志上。
结果发现,尽管不同水泥厂锌的输入来源不同(图1),但其输出途径几乎一致,即几乎全部(>97%)进入到水泥熟料中,在生产过程中并未发现系统内锌的富集,这可能是由于锌进入到熟料的铝硅酸盐中的原因所致。水泥生产的大气锌排放系数相对较低,为0.002%,或1.28–9.39 mg Zn·t–1熟料。我们的排放结果要远低于以前大多数的报告,这意味着新型干法水泥厂并不是一个重要的大气锌排放源。然而,在一些原材料如果含有较高的锌(如有色金属冶炼渣),则可能会大大增加熟料和水泥产品中的锌含量,其环境风险还需进一步评估。
图1 不同水泥厂(CP)熟料生产过程中锌的输入来源(左边饼图)和输出途径(右边饼图)
文章链接:https://www.mdpi.com/2073-4433/13/1/128
撰稿人:李仲根
校稿人:蔡深文
审稿人:肖仲久