1材料与方法分析
1.1试验材料
供试对象为济源海中与中联水泥（4?500t/d生产线）两家单位，在2021年4月~10月对济源海中固危废处置系统成分持续监测，同时在处置过程中保证中联水泥熟料质量稳定合格。
1.2测定方法
重金属离子等有害元素检测参照《固体废物金属元素的测定电感耦合等离子体质谱法》。毒性浸出参照GB5085.3—2007《工业固废鉴别标准浸出毒性鉴别》或GB/T30810—2014《水泥胶砂中可浸出重金属的测定方法》。
2运行结果与分析
2.1系统质量分析
生熟料以及储坑砷、铬含量检测结果见表1。
表1生熟料以及储坑砷铬含量
由表1可以看出：固危废处置期间，处置量在2.31~4.04t/h之间波动，储坑重金属铬、砷在0.1%以内。熟料重金属含量整体随着储坑质量的变化而变化，熟料总铬平均为26.42ppm，砷平均为29.97ppm，均在国标限值内。
2.2熟料总铬含量变化分析
由于铬的熔化和汽化温度在700~950℃，在水泥窑煅烧过程中会有部分挥发，短期内未固化在熟料中。在保证熟料质量合格和窑况良好的前提下，明确总铬在水泥窑煅烧过程中的挥发率，有助于实现铬处置量的最大化。为了探索固危废入窑对总铬煅烧情况的影响，本文对2021年4月~10月份固危废处置期间，生、熟料总铬含量的变化进行分析（见表2）。由表2可知，固危废处置期间，储坑总铬在103~1?067ppm之间波动，平均铬含量为495ppm；总铬投加总量在0.24~2.53kg/h之间波动，平均铬投加总量为1.28kg/h；窑煅烧过程中总铬的挥发率在16.59%~44.76%之间波动，平均铬挥发率为30.52%。
表2总铬挥发率分析
为了进一步明确熟料总铬与固危废总铬的相关关系，本文对铬挥发率（y）与固危废铬投加量（x）进行线性分析，见图1。由图1可知，总铬在水泥窑煅烧过程中的挥发率随着固危废总铬投加总量的增加而增加，公式为y=12.2x+13.92，且R2=0.879?6，呈显著正相关。在固危废配伍过程中，可通过此公式对储坑总铬含量进一步进行控制，确保熟料总铬含量稳定合格。
图1铬挥发率与固危废铬投加总量的关系
由于国家对水泥六价铬有明确硬性控制指标（10ppm以内），而入窑总铬与六价铬息息相关。熟料总铬和六价铬的转化比例见表3。由表3可知，2021年4月~10月熟料六价铬的转化比例为21.4%。若将熟料六价铬控制在10ppm以内，熟料总铬含量应在45ppm以内。若以铬平均挥发率30.52%计算，为确保处理质量稳定合格，熟料实际总铬应控制在60.84ppm以内。
2.3熟料砷含量变化分析
相较于总铬，重金属砷的挥发温度较低，在保证熟料质量合格和窑况良好的前提下，明确砷在水泥窑煅烧过程中的挥发率，有助于实现重金属砷的处置量最大化。为了探索固危废入窑对砷挥发的影响，本文对1~3月份未处置固危废期间生熟料砷含量变化进行分析，空白熟料重金属砷的挥发率多集中在40%~70%之间，平均挥发率为55.7%，固化率为44.3%。
表3熟料总铬与六价铬的转化比例分析
图2处置固危废期间砷挥发率变化
2021年4月~10月，济源海中持续处置豫光金铅砷渣，因其生产工艺为硫化除砷法，加入硫化钠或硫化氢形成硫化砷及砷酸盐沉淀。危废特性为：硫含量较高，酸性较强，砷含量最高达10%。由图2可知，处置砷渣期间，砷的挥发率整体降低，多集中在30%~40%之间，平均挥发率为38.44%，且挥发率不随砷渣投加量的增加而增加，平均固化率达到61.56%。有研究表明，相较于其他砷化物，砷酸盐的稳定性更好，900℃以上时，亚砷酸钠与水泥生料混合后，砷元素的挥发率随温度升高而减小，在1?450℃挥发率仅为29%。对比空白生熟料的砷固化率，熟料对砷渣固化率明显提高，增加了16.14%，此结果与相关研究一致。因水泥窑情况不同，重金属砷的固化率可能会有差别，在此仅对济源情况进行分析。以砷固化率61.56%计算，砷含量为10%，处置2.4t/d砷渣，熟料砷含量增加约30ppm。
3结论
（1）在确保水泥重金属浸出满足国标要求的前提下，总铬的挥发率随着固危废总铬投加量的增加而增加，水泥窑煅烧过程中，总铬平均挥发率为30.52%，为了确保水泥六价铬在国标限值内，熟料总铬含量应在60.84ppm以内。
（2）处置硫化砷渣期间，砷挥发率有降低趋势，砷平均挥发率为38.44%。