铬渣综合治理与利用

铬渣综合治理与利用一概述铬渣是生产金属铬和铬盐产品的主要废渣，因其含有水溶性六价铬而具有毒性。我国由于铬盐生产技术和设备水平不高而使铬回收率低，排渣量大，其中含有可溶性铬(六价铬离子)，铬渗透性极强，随同水介质渗入地下，可造成水资源和土壤资源的污染。每生产1吨重铬酸钠排出含铬废渣3—4吨，含铬废水10一20米3，废气l-3.5万米3，含铬芒硝0.7一0.8吨，含氢氧化铝0.2吨，还有大量的铬蒸气及粉尘。每生产一吨金属铬要排出铬渣7吨，而每生产一吨铬酸酐要排出含铬酸氢钠1.2吨，含铬废气,废水等。铬盐生产排出大量的铬浸出渣，废水、废气中含有少量的六价铬化合物，可溶性铬盐，随同水介质渗入地下造成严重的生态破坏和环境污染。二治理原理1)采用无钙焙烧工艺可使铬铁矿同纯碱和钙质填料混合、焙烧、浸取、过滤，得到半成品铬酸钠溶液。使废铬渣的量减少。例每吨红矾钠排渣2.5吨，用铬精矿并以石灰石(氧化钙、氢氧化钙)为填料，渣可减少到1.5吨。用贫矿以白云石为填料，铬渣高达2.5～3吨。铬渣含Cr6+高达1%，亦即每吨产品以铬渣形式排出的Cr6+达13～25kg，其中水溶及酸溶Cr6+大致各半，具有六价铬的共有毒性，用无钙焙烧尽管也排放铬渣，但其渣量少仅0.7～0.8t／(t产品)，含Cr6+0.1%，亦即每吨产品以铬渣形式排出的Cr6+小于0.7kg(只是有钙法的3%～5%)，而且不含酸溶性六价铬，更无致癌物铬酸钙，便于治理。2)改进铬酐生产工艺以往铬酐直接热分解激烈放出氧气所携带的红色铬酐烟尘未加任何处置，在车间内外弥漫，多数铬酐分解炉温度仅800～900℃，分解不完全，制得的氧化铬含六价铬超过100mg／kg。不仅影响成品质量，而且粉碎时飞扬出大量含六价铬粉尘；利用电解法不排放硫酸氢钠，副产的氢氧化钠可以代替纯碱用作铬铁矿碱性氧化的原料，通过减压蒸发结晶法副产的晶体硫酸氢钠不含任何三价铬，完全可以代替硫酸用于铬酸钠酸化，而副产物硫酸氢钠所含六价铬、三价铬及水不溶物均低，有利于回收利用。3)干法解毒；铬渣适当风干粉碎后与煤粉按100：15的质量比混合，送人回转窑，向窑内喷入煤粉，控制助燃空气量使窑内处于还原气氛且料温约880～950℃，还原后的渣隔绝空气骤冷或水淬(或用硫酸亚铁水溶液淬冷)Cr6+含量可降至≤5mg／kg，由于保留了铬渣原有的硅酸二钙和铁铝酸四钙两种水泥胶凝成分，可用作水泥的混合材。4)旋风炉处理铬渣；铬渣与优质煤按质量比25：100混合，磨至75μm，送人旋风炉炉筒，在二次风强力旋转扰动下燃烧，于高碳还原区和1600℃高温下Cr6+还原为Cr3+并熔融沿炉筒降至水中淬冷。水淬渣含Cr6+5mg／kg，水淬后的水含Cr6+0.5mg／kg。水淬渣为无定形物(玻璃态)，可用作水泥混合材，亦可填坑、垫路。三利用(1)铺路铸石铬渣铺路具有坚硬、不易碎的特点，是公路路基的良好材料，而铬渣作为铺路材料具有成本低、抗压及耐磨、路基不易变形等特点，用于铸石具有耐酸、耐碱、耐磨的功能，对于生产铸石主要原材料是铬渣，将铬渣与陶瓷原料制得的基料按比例充分混合，喷入雾化水，混匀，造粒、用压机成型，干燥后素烧，然后上釉再干燥，最后入窑烧成。烧制的玻化砖外形美观，装饰方法多，市场销路好；而且采用干料混磨法使得粒径均匀，反应完全，玻化量大，解毒效果好，无二次污染，利用铬渣生产彩色铸石具有良好的利用前景。(2)制砖铬渣同粘土、煤混合烧制红砖或青砖技术简单、投资及生产费用低、用渣量大(一般占原料的1O%～4O%)，由于原料中大量粘土在高温下呈酸性，加之砖坯中煤及其气化后一氧化碳的作用，有利于六价铬分解为三价铬，使成品砖所含Cr6+明显下降，特别是制青砖的饮窑工序形成的一氧化碳，不仅将红褐色氧化铁还原为青灰色的四氧化三铁，而且进一步将残余六价铬解毒，所以当铬渣破碎至5mm，掺入一定比例的石灰、沙等也可制成砖块，可用于围墙、平房和临时性建筑的砌筑。(3)铬渣用于炼铁工业炼铁需用石灰石、白云石作熔剂，铬渣中含约5O%～6O%的氧化钙和氧化镁及1O～2O％的氧化铁，是炼铁所需的成分，用铬渣代替白云石、石灰石作为生铁冶炼过程的添加剂，在高炉冶炼过程中炉内高温和一氧化碳强还原气氛将渣中六价铬完全还原为三价铬甚至金属铬，使还原后的金属铬进人生铁中使其机械性能、硬度等都有所提高。(4)铬渣用于水泥生产铬渣含有水泥4种胶凝活性化合物中的2种(硅酸二钙和铁铝酸钙)，其量约为铬渣质量的5O%，铬渣中的铁铝酸钙由于溶有铬酸钙致熔点降低，这些成分在水泥熟料烧制时可起到氟化钙同样的矿化剂作用。而铬渣外观与铁粉相似，但晒干为黄白色颗粒，主要矿物组成为硅酸二钙、铁铝酸钙和方镁石(三者含量达7O%)，与水泥熟料矿物组成相似，用铬渣中的微量Cr203、S03等作矿化剂，直接掺入生料煅烧硅酸盐水泥熟料．实践证明，该法铬渣处理量大，降低了水泥生产成本。(5)铬渣做玻璃着色剂铬渣中的铬已高度分散易熔，又含有玻璃所必需的硅、钠、钙等成分，所以用铬渣代替铬铁矿作为绿色玻璃的着色剂，在高温熔融状态下，铬渣中的Cr6+与玻璃原料中的酸性氧化物、二氧化硅作用，转化为Cr3+而分散在玻璃体中，达到消除污染的目的；同时铬渣中的氧化镁、氧化钙等组分可代替玻璃配料中的白云石和石灰石原料，大大降低了玻璃制品生产的原材料消耗和成本。参考文献张锡民综述铬渣治理与利用资源节约和综合利用1990年12月王永增杨国武赵敏综合利用铬渣生产彩色玻化瓷砖的试验研究中国物质再生1998年刘世明碳铬渣综合利用初探铁合金．2003年梁爱琴匡少平白卵娟铬渣治理与综合利用铬盐工业2002年胡术刚牛海丽李鑫铬渣综合利用途径分析无机盐工业2004年5月纪柱铬渣的危害及无害化处理综述无机盐工业2003年5月