CN103978006A - 一种高效低耗低污染的铬渣热解处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种铬渣热解处理方法，可在高效处理铬渣的同时，减少焦油有害物质的排放。技术方案为，将铬渣与秸秆在高温处混合反应，产生的高温焦油气往低温区流动，部分冷却在往高温区移动的铬渣表面并与铬渣表面六价铬发生反应，另一部分在低温处与氧气发生反应而得以去除。同时由于焦油气充分的利用，铬渣中的六价铬有效的还原，同时铬的氧化也被有效控制；同时由于利用铬盐生产工艺另一副产物——高温尾气作为热源加热铬渣，因此能耗大大降低。

Description

一种高效低耗低污染的铬渣热解处理方法

技术领域

本发明是一种高效低耗低污染的铬渣热解处理方法，通过工艺控制，可将铬渣中Cr(VI)高效还原的同时，大大降低尾气中焦油气等有害物质的排放，同时大大节约能源。本发明属于环境保护技术领域。 

背景技术

铬渣是重铬酸盐生产过程中排放的副产物。因其中含有水溶性Cr(VI)而具有极大的毒性，如果不经过处理而露天堆放，对地下水源、河流或海域会造成不同程度的污染，严重的危害人体健康和动植物的生长。 

总体来说，目前铬渣的解毒方法（即将毒性高的Cr(VI)变为Cr(III)）分为湿法解毒和干法解毒两大类。湿法是将通过添加还原剂将铬渣中Cr⁶⁺在液相还原解毒的方法。但该法试剂消耗大，成本高，目前还难以大规模用于治理铬渣。 

干法解毒既是通过高温还原性气氛的强还原作用使铬渣中Cr(VI)还原为Cr(III)达到解毒的目的。传统的干法治理是用碳做还原剂，再还原性气氛中加热至1000℃左右把有毒的Cr⁶⁺还原成无毒的Cr³⁺，该法已经大规模应用于铬渣的治理，有一定经济效益，但处理过程中伴有二次粉尘污染，且投资成本高，能耗大。 

专利申请号200710041125.9介绍了一种利用热解技术处理铬渣的工艺。该工艺将利用污泥在高温缺氧条件下将铬渣中Cr(VI)还原，该工艺以废治废，且将反应温度降低，大大减少了成本。但该工艺有诸多缺陷，一方面由于该工艺将有机物与铬渣在低温区混合，二者向高温区移动过程中，污泥中有机质将不断产生焦油气而顺着气流进入尾气，而焦油气中含有大量诸如多环芳烃等致癌物，且在冷却过程中容易以PM2.5的形式排出，其危害极大，因此其污染问题需要得到重视。另一方面，该工艺中有机质所产生的焦油气被高温气流稀释，导致气流中还原性气体浓度降低，使得Cr(VI)还原效率降低。此外，工艺所需高温气流需要严格控制还原条件，这一方面增加了繁琐的工艺控制，另一方面也浪费了能源。 

  

发明内容

针对现有技术的不足，本发明是一种新型的铬渣热解处理方法，通过工艺控制，可将铬渣中Cr(VI)高效还原的同时，大大降低尾气中焦油及粉尘等有害物质的排放，同时大大节约能源。 

本工艺技术方案为：利用铬盐生产工艺中产生的高温尾气将铬渣温度提高至500℃以上；然后高温铬渣与秸秆混合，在此过程中秸秆受热分解产生高浓度焦油气而环绕在铬渣周围并高效的将Cr(VI)还原；未发生反应的焦油气与高温尾气中的氧气发生反应得以去除，同时释放出热量用以加热铬渣。 

本发明的方法具体包括以下步骤： 

1.将铬渣磨至<2mm后，送入一级内热式回转窑尾部，随后转动一级内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头；

2. 铬渣在一级回转窑窑头处与高温尾气混合得以加热，控制一级回转窑窑头温度为500-600℃。加热后的铬渣从窑头通过链式输送带进入二级内热式回转窑尾部，在二级回转窑窑尾上部设置一料仓以便添加秸秆，使秸秆与高温铬渣混合，混合比例为秸秆：高温铬渣=（1-2）:10。混合后的秸秆与铬渣在二级回转窑运行10-30分钟后到达二级回转窑窑头后，经过喷淋冷却后排出。在此过程中，秸秆产生了高浓度焦油气体，环绕在铬渣与窑之间的空隙处并高效的将Cr(VI)还原，同时秸秆的加入也有效的对铬渣进行冷却。过程中要控制二级回转窑空隙率小于1/3；

3.步骤2中产生的焦油气部分流向一级回转窑窑头与高温尾气混合，在此过程中焦油气燃烧得以去除，并放出热量加热铬渣。随后二者形成的高温混合气流流向一级回转窑窑尾，经过除尘工艺后排放；

4.在二级回转窑窑头设置一双向鼓风机，通过控制进出气流，使二级回转窑窑头压力控制在-0.5kp～0.5kp范围内，以防空气进入或者大量焦油气排出，从而简易控制二级回转窑的强还原气氛。

附图说明

图1是工艺流程示意图。 

相比传统的热解处理方法，本方法有如下优势： 

1. 利用高温铬渣在二级回转窑加热稻杆产生焦油气，可以控制二级回转窑的强还原气氛，从而高效还原Cr(VI)；

2. 传统铬渣热解工艺易在冷却过程中产生还原Cr(III)二次氧化问题,本工艺利用二级回转窑作为铬渣还原的装置，兼具铬渣冷却的装置。同时确保了铬渣冷却过程的还原气氛，避免了铬的二次氧化；

3. 工艺本身不需要控制一级回转窑的还原气氛，因此减少了繁琐的控制条件，同时可以利用各种类型余热资源，已达到节能减排的效果。此外，这也使得尾气中的有害物质大大减少；

4. 本工艺充分利用并消耗了有机质产生的焦油气，并大大降低了焦油的排放量；

5. 经过喷淋工艺后，铬渣有效冷却，同时部分焦油得以冷却并附着在铬渣表面，有利于抑制处理后铬渣的二次氧化。

具体实施实例如下：

1.将铬渣磨至<2mm后，送入一级内热式回转窑尾部，随后转动一级内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头；

2. 铬渣在一级回转窑窑头处与高温尾气混合得以加热，控制一级回转窑窑头温度为500℃。加热后的铬渣从窑头通过链式输送带进入二级内热式回转窑尾部，在二级回转窑窑尾上部设置一料仓以便添加秸秆，使秸秆与高温铬渣混合，混合比例为秸秆：高温铬渣=2:10。混合后的秸秆与铬渣在二级回转窑运行30分钟后到达二级回转窑窑头后，经过喷淋冷却后排出。在此过程中，秸秆产生了高浓度焦油气体，环绕在铬渣与窑之间的空隙处并高效的将Cr(VI)还原，同时秸秆的加入也有效的对铬渣进行冷却。过程中控制二级回转窑空隙率小于1/3；

3.在二级回转窑窑头设置双向鼓风机，通过控制进出气流，使二级回转窑窑头压力控制在-0.5kp～0.5kp范围内。高温尾气与产生的热解气流向一级回转窑窑尾处进入除尘装置后排放；

4.使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬为0.01mg/L，大大低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。尾气中焦油含量<0.01%。

  

实例2：

1.将铬渣磨至<2mm后，送入一级内热式回转窑尾部，随后转动一级内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头；

2. 铬渣在一级回转窑窑头处与高温尾气混合得以加热，控制一级回转窑窑头温度为600℃。加热后的铬渣从窑头通过链式输送带进入二级内热式回转窑尾部，在二级回转窑窑尾上部设置一料仓以便添加秸秆，使秸秆与高温铬渣混合，混合比例为秸秆：高温铬渣=1:10。混合后的秸秆与铬渣在二级回转窑运行10分钟后到达二级回转窑窑头后，经过喷淋冷却后排出。在此过程中，秸秆产生了高浓度焦油气体，环绕在铬渣与窑之间的空隙处并高效的将Cr(VI)还原，同时秸秆的加入也有效的对铬渣进行冷却。过程中控制二级回转窑空隙率小于1/3；

3.在二级回转窑窑头设置一双向鼓风机，通过控制进出气流，使二级回转窑窑头压力控制在-0.5kp～0.5kp范围内；

4.使用国标GB 5086.2水平振荡法对处理后铬渣进行毒性浸出试验，测得水溶性铬小于0.01mg/L，大大低于国标GB 5085.3危险废物上限1.5mg/L。尾气中焦油含量<0.01%。

  

Claims (4)

1.一种高效低耗低污染的铬渣热解处理方法，其特征在于：利用铬盐生产工艺中产生的高温尾气将铬渣温度提高至500℃以上；然后高温铬渣与秸秆混合，在此过程中秸秆受热分解产生高浓度焦油气，从而形成强还原气氛并高效的将六价铬还原；未发生反应的焦油气与高温尾气中的氧气发生反应得以去除，同时释放出热量用以加热铬渣。

2.根据权利要求1所述的一种高效低耗低污染的铬渣热解处理方法，包括如下步骤：

（1）将铬渣磨至<2mm后，送入一级内热式回转窑尾部，随后转动一级内热式回转窑，使铬渣从窑尾逐渐驶向窑头；

（2）铬渣在一级回转窑窑头处与高温尾气混合得以加热，控制一级回转窑窑头温度为500-600℃；加热后的铬渣从窑头通过链式输送带进入二级内热式回转窑尾部，在二级回转窑窑尾上部设置一料仓以便添加秸秆，使秸秆与高温铬渣混合，混合比例为秸秆：高温铬渣=（1-2）:10；混合后的秸秆与铬渣在二级回转窑运行10-30分钟后到达二级回转窑窑头后，经过喷淋冷却后排出；在此过程中，秸秆产生了高浓度焦油气体，环绕在铬渣与窑之间的空隙处并高效的将六价铬还原，同时秸秆的加入也有效的对铬渣进行冷却;过程中要控制二级回转窑空隙率小于1/3；

（3）步骤（2）中产生的焦油气部分流向一级回转窑窑头与高温尾气混合，在此过程中焦油气燃烧得以去除，并放出热量加热铬渣；

随后二者形成的高温混合气流流向一级回转窑窑尾，经过除尘工艺后排放;

（4）在二级回转窑窑头设置一双向鼓风机，通过控制进出气流，使二级回转窑窑头气压控制在-0.5kPa～0.5kPa范围内，以防空气进入或者大量焦油气排出，从而简易控制二级回转窑的强还原气氛。

3.根据权利要求2所述的一种高效低耗低污染的铬渣热解处理方法，其特征在于，所用秸秆泛指各种有机废弃物，包括厨余垃圾，污泥，食品水产废弃物，农、林、畜、水产废弃物等等。

4.根据权利要求2所述的一种高效低耗低污染的铬渣热解处理方法，其特征在于，所用高温尾气为铬盐生产过程中加热原料后所排放的尾气，温度在700~800℃，氧气含量在2~5%之间。