CN103638629B - 一体化还原固化铬渣的工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一体化还原固化铬渣的工艺，首先取铬渣并干燥细化，然后取铝粉15-20份、氧化剂35-50份、细化的铬渣30-45份并混合均匀，接着将混合物装填到反应容器中并引燃进行固化反应。本发明以铝热反应为基础，能将六价铬还原为毒性较小的三价铬；并且能够将三价铬固定在尖晶石晶格中，避免三价铬被再次氧化为六价铬，最终所得固化物浸出量达到10-7-10-8数量级，从而完成铬渣的彻底解毒，另外本发明还具有节约能源，吃渣量大，工艺简单等优点。

Description

一体化还原固化铬渣的工艺
技术领域
本发明属于处理非矿石原材料领域，涉及一种铬渣解毒工艺，特别涉及一种一体化还原固化铬渣的工艺。
背景技术
铬渣是一种碱性黄绿色颗粒状烧结固体，是铬盐生产厂和铬铁合金厂在生产过程中产生的固体废弃物。目前，铬渣排放量巨大，厂家每生产1t铬盐可产生3～5t铬渣，而每生产1t金属铬将排出7t铬渣。
铬渣中含有大量的六价铬离子，毒性极强，是国际抗癌研究中心和美国毒理学组织公布的致癌物，同时也是我国《国家危险废物名录》明确规定的危险废物。目前，我国工业生产产生的铬渣，大部分采取堆存方式处理。大量堆存的铬渣不仅占用大量土地，而且还会造成严重的大气和水质污染，严重危害人类健康。
为消除铬渣对环境的危害，出现了各种各样处理铬渣的方法，典型的处理方法有还原填埋法和固化填埋法。
还原填埋法是指用还原剂将高价铬还原为低价铬后填埋处理。这种方法虽然降低了铬渣的毒性，但是填埋后的铬渣易于和氧气等氧化物接触，容易被重新氧化成高价铬，因此并未彻底消除污染源。另外，还原填埋法往往需要消耗大量能源并易产生二次污染。例如中国专利CN101234238A提供了一种用一氧化碳解毒铬渣的方法，在该方法中铬渣煤块需在600～1200℃下煅烧5～30分钟，用此方法解毒铬渣就将消耗大量能量，而其一氧化碳反应后必将生成二氧化碳，造成二次污染；又如中国专利CN101138670提供了一种工业废渣高温还原解毒铬渣新方法，其还原性冶金熔渣温度需控制在1200～1450℃，同样需消耗很多能源来满足这一高温条件。
固化填埋法是指直接用水泥、沥青或石灰将铬渣密封固化后填埋。该方法虽然可以暂时将铬渣封存起来，但是由于常规固化体抗浸出性能差（韩怀芬、金漫彤等人在用水泥粘结剂对铬渣进行稳定化研究时发现，纯水泥固化铬渣时，铬渣加入量达30%时浸出毒性就超标），必须进行涂覆处理，成本较高，而且固化封存后的体积约为铬渣体积的1.5～2.0倍，增加了废弃物体积。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种一体化还原并固化铬渣的工艺。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一体化还原固化铬渣的工艺，包括以下步骤：
1）、取铬渣并干燥细化；
2）、按质量计，取铝粉15-20份、氧化剂35-50份、步骤1）细化后的铬渣30-45份并混合均匀；
3）、将步骤2）的混合物装填到反应容器中；
4）、引燃步骤2）的混合物进行固化反应。
进一步，步骤1）细化后铬渣粒度为70～200目。
进一步，所述氧化剂为Fe2O3、V2O5、MnO2、TiO2、NiO、SiO2、Cr2O3或NiO中的一种或多种。
进一步，所述铬渣干燥后按质量计由以下组分组成：SiO2：4～30份；Al2O3：5～10份；CaO：26～44份；MgO：8～36份；Fe2O3：2～11份；Cr2O6：0.6～0.8份；Na2Cr2O7·2H2O：0.8-1.2份。
进一步，步骤2）配料时铬渣质量份为31-45份、铝粉质量份为17-19.6份、氧化剂质量份为37-49份。
本发明的有益效果在于：（1）本发明工艺对铬渣解毒彻底：本发明工艺是以铝热反应为基础，反应温度高达3000℃，能将六价铬还原为毒性较小的三价铬；并且反应得到的三价铬能够和混合物中的镁铁等元素在高温条件下生成含铬尖晶石，从而将三价铬固定在尖晶石晶格中，避免三价铬被再次氧化为六价铬；（2）本发明还原反应属于放热反应，反应引发后无需外加热源，可节约大量能源，本发明处理过程中无其他废弃物产生，无二次污染；（3）本发明反应和固化同步进行，反应结束后固化时间短，具有处理效率高的优点；（4）本发明铬渣处理后产生大量尖晶石，由于尖晶石稳定性好，耐火性能优异，可作为耐火材料加以利用，实现了铬渣的回收利用；（5）使用本方法固化的铬渣，固化后铬的浸出量达到10-7-10-8数量级；（6）本方法吃渣量大，铬渣掺入量可达40%；（7）本方法主要工艺包括干燥、粉磨、搅拌、反应，不存在复杂工艺。
具体实施方式
下面将本发明的优选实施例进行详细的描述。
实施例1：
本实施例一体化还原固化铬渣的工艺，包括以下步骤：
1）、取铬渣并干燥细化；本实施例细化后铬渣粒度为120目。
2）、按质量计，取铝粉19.6份、氧化剂49份、步骤1）细化后的铬渣31份并混合均匀；本实施例所选氧化剂为Fe2O3。
3）、将步骤2）的混合物装填到反应容器中，并轻轻压实；
4）、用镁带引燃步骤2）的混合物进行还原和固化反应。
实施例2：
本实施例一体化还原固化铬渣的工艺，包括以下步骤：
1）、取铬渣并干燥细化；本实施例细化后铬渣粒度为70目。
2）、按质量计，取铝粉17.7份、氧化剂40份、步骤1）细化后的铬渣42.4份并混合均匀；本实施例所选氧化剂为Fe2O3。
3）、将步骤2）的混合物装填到反应容器中，并轻轻压实；
4）、用镁带作点燃剂引燃步骤2）的混合物进行还原和固化反应。
实施例3：
本实施例一体化还原固化铬渣的工艺，包括以下步骤：
1）、取铬渣并干燥细化；本实施例细化后铬渣粒度为200目。
2）、按质量计，取铝粉17份、氧化剂42份、步骤1）细化后的铬渣40份并混合均匀；本实施例所选氧化剂为Fe2O3。
3）、将步骤2）的混合物装填到反应容器中，并轻轻压实；
4）、用镁带引燃步骤2）的混合物进行还原和固化反应。
实施例4：
本实施例一体化还原固化铬渣的工艺，包括以下步骤：
1）、取铬渣并干燥细化；本实施例细化后铬渣粒度为90目。
2）、按质量计，取铝粉17份、氧化剂42份、步骤1）细化后的铬渣40份并混合均匀；本实施例所选氧化剂为Fe2O3。
3）、将步骤2）的混合物装填到反应容器中，并轻轻压实；
4）、用镁带引燃步骤2）的混合物进行还原和固化反应。
实施例5：
本实施例一体化还原固化铬渣的工艺，包括以下步骤：
1）、取铬渣并干燥细化；本实施例细化后铬渣粒度为170目。
2）、按质量计，取铝粉18份、氧化剂37份、步骤1）细化后的铬渣45份并混合均匀；本实施例所选氧化剂为Fe2O3。
3）、将步骤2）的混合物装填到反应容器中，并轻轻压实；
4）、用镁带引燃步骤2）的混合物进行还原和固化反应。
实施例6：
本实施例一体化还原固化铬渣的工艺，包括以下步骤：
1）、取铬渣并干燥细化；本实施例细化后铬渣粒度为150目；
2）、按质量计，取铝粉18份、氧化剂37份、步骤1）细化后的铬渣45份并混合均匀；本实施例所选氧化剂为Fe2O3；
3）、将步骤2）的混合物装填到反应容器中，并轻轻压实；
4）、用镁带引燃步骤2）的混合物进行还原和固化反应。
取实施例1-6所得到的固化体做浸出实验，采用原子吸收光谱仪火焰法测定浸出液中铬离子浓度。实验结果显示，铬离子浸出浓度处于较低水平，满足国家标准。
需要说明的是，以上实施例中所选的铬渣干燥后的质量配比为：SiO2：4～30份，Al2O3：5～10份，CaO：26～44份，MgO：8～36份，Fe2O3：2～11份，Cr2O6：0.6～0.8份，Na2Cr2O7·2H2O：0.8-1.2份；所选用的氧化剂也不限Fe2O3，还可以是Fe2O3、V2O5、MnO2、TiO2、NiO、SiO2、Cr2O3或NiO中的一种或多种。
本发明一体化还原固化铬渣的工艺，具有以下优点：（1）本发明工艺对铬渣解毒彻底：本发明工艺是以铝热反应为基础，反应温度高达3000℃，能将六价铬还原为毒性较小的三价铬；并且反应得到的三价铬能够和混合物中的镁铁等元素在高温条件下生成含铬尖晶石，从而将三价铬固定在尖晶石晶格中，避免三价铬被再次氧化为六价铬，使用本方法固化的铬渣，固化后铬的浸出量达到10-7-10-8数量级；（2）本发明还原反应属于放热反应，反应引发后无需外加热源，可节约大量能源，本发明处理过程中无其他废弃物产生，无二次污染；（3）本发明反应和固化同步进行，反应结束后固化时间短，具有处理效率高的优点；（4）本发明铬渣处理后产生大量尖晶石，由于尖晶石稳定性好，耐火性能优异，可作为耐火材料加以利用，实现了铬渣的回收利用；（5）本方法吃渣量大，铬渣掺入量可达40%，并且工艺简单。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (4)

1.一体化还原固化铬渣的工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1）、取铬渣并干燥细化；
2）、按质量计，取铝粉15-20份、氧化剂35-50份、步骤1）细化后的铬渣30-45份并混合均匀；
3）、将步骤2）的混合物装填到反应容器中；
4）、引燃步骤2）的混合物进行固化反应；
所述氧化剂为Fe2O3、V2O5、MnO2、TiO2、SiO2、Cr2O3和NiO中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述一体化还原固化铬渣的工艺，其特征在于：步骤1）细化后铬渣粒度为70～200目。
3.根据权利要求1所述一体化还原固化铬渣的工艺，其特征在于，所述铬渣干燥后按质量计由以下组分组成：SiO2：4～30份；Al2O3：5～10份；CaO：26～44份；MgO：8～36份；Fe2O3：2～11份；Cr2O6：0.6～0.8份；Na2Cr2O7·2H2O：0.8-1.2份。
4.根据权利要求1-3任意一项所述一体化还原固化铬渣的工艺，其特征在于：步骤2）配料时铬渣质量份为31-45份、铝粉质量份为17-19.6份、氧化剂质量份为37-49份。
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