CN1807664A - 一种铬渣无害资源化利用方法 - Google Patents

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Abstract

一种铬渣无害资源化利用方法，在铬渣中添加一定量的轻烧氧化镁，比例以重量百分比计，铬渣10～60％，轻烧氧化镁40～90％，混合后，用压球机压制成为球体，作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用。在转炉冶炼条件下(大于1600℃、CO气氛下)，黏结在转炉炉壁或进入炉渣中的Cr6+被还原为Cr3+或金属铬，达到无害化的目的。另外，被还原的金属铬如果进入钢液中，还会成为钢中的有益元素。采用本发明方法可以进行大量铬渣的无害化处理；经处理利用后铬渣中Cr6+含量≤2ppm，可以对铬渣实现资源化综合利用。

Description

一种铬渣无害资源化利用方法
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及固体废弃物的处理利用，具体涉及一种铬渣无害资源化利用方法。
背景技术
铬盐是经济建设中不可缺少的重要原料，铬渣是铬盐生产过程中的主要副产品，其主要的化学成分为MgO，Al2O3，SiO2，Fe2O3和Cr2O3。此外，铬渣中还含有相当含量的Cr6+铬化合物。如果折算成Cr6+，其含量在几百～几千ppm之间，有时甚至高达几万ppm。Cr6+是强致癌物质，是造成环境污染的主要原因，为此，国家对含Cr6+工业废弃物制定了严格的排放标准，一般要求在5ppm以下。
为减少铬渣对环境造成的污染，我国对铬渣的无害化处理做了大量的研究和开发工作。
目前主要的处理方法有：
(1)酸性还原法：将铬渣调至酸性，然后加入亚硫酸钠和硫酸亚铁等还原剂，在液固两相状态将Cr6+还原成Cr3+；
(2)碱性还原法：在铬渣中加入硫化钠和硫氢化钠直接还原Cr6+；
(3)碳还原法：用碳作还原剂，在还原性气氛中加热至1000℃左右把有毒的Cr6+还原成无毒的Cr3+；
(4)烧结矿法：以铁精矿和铬渣作原料生产烧结矿，烧结矿在高炉的还原过程中使铬渣解毒；
(5)湿式还原法：利用碳酸钠溶液处理湿磨后的铬渣，使其中的酸溶性铬酸钙与铬铝酸钙转化为水溶性铬酸钠而被浸出，回收铬酸钠产品。余渣再用硫化钠溶液处理，使剩余的Cr6+还原为Cr3+，加入硫酸中和，并用硫酸亚铁固定过量的S。
上述各方法虽然可以进行铬渣无害化处理，但存在着明显的缺点，铬盐行业的污染状况尚未得到根本解决。主要问题如下：
(1)处理方法繁琐，同时要消耗大量其他的化合物进行离子交换，因此，处理成本太高。例如，方法(1)、方法(2)和方法(5)；
(2)需要加热，不但增加成本，而且需要特殊的加热设备；
(3)处理量少，不能满足国家对于废渣无害化处理的要求。例如，方法(4)生产烧结矿时，一般只能加入10％左右的铬渣。
随着国家经济和社会发展水平的不断提高，国家对铬渣无害化处理目益重视。国家发改委会同国家环保总局着手制订关于铬渣污染防治方案，以期在2008年年底前实现铬渣无害化处理，在2010年年底前实现铬化合物的清洁生产，在2012年基本完成铬渣污染场地的治理和恢复工作，为人民的身体健康和环境安全提供保障。现有的铬盐生产企业，在2005年年底前，应实现新渣全部解毒处理或综合利用。对已堆存的铬渣，在2005年年底前，完成重点保护区域内现有堆存铬渣的处理；2006年年底前，完成所有10万吨以内的原有堆存铬渣的处置；2008年年底前，完成所有铬化合物企业历年堆存铬渣的无害化处理，彻底清除原有铬渣的污染源。
因此，开发可以大量铬渣无害化处理的新技术和新工艺已经十分必要。
发明内容
针对现有铬渣处理技术的不足之处，本发明提供一种铬渣无害资源化利用方法。
本发明方法在铬渣中添加一定量的轻烧氧化镁，混合后，用压球机压制成为球体，作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用。加入的铬渣量可占10～60％：采用的轻烧氧化镁MgO含量为40～90％，体积密度1.8～2.4g/cm3，粒度≤125μm。铬渣来源于铬盐(铬酸酐、重铬酸铵、重铬酸钠、重铬酸钾、铬酸铵、硝酸铬、碱式硫酸铬、氢氧化铬、硫酸铬钾等)生产的副产品，主要化学组成(重量)为：MgO48～56％，Al2O310～13％，SiO28～12％，Fe2O33～5％，Cr2O34～6％，其它成分14～21％。
1、首先将铬渣粉碎成粒度小于1mm的粉体。向铬渣粉体中添加轻烧氧化镁，比例以重量百分比计，铬渣10～60％，轻烧氧化镁40～90％，将混合原料利用搅拌机混匀。
2、采用压球机，于50～200MPa的压力条件下，将混合物压制成直径为20～80mm的球体。
3、将混合物球体作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用。具体方法是将上述球体护炉材料在转炉出钢后投入转炉内，投加量根据转炉容量的大小而定，一般为500～4000kg。利用氧枪吹出的氮气或空气将护炉材料和预留在转炉内的炉渣充分搅拌，然后喷溅到转炉的炉壁四周，作为下一炉冶炼用耐火材料使用。
在转炉冶炼条件下(大于1600℃、CO气氛下)，黏结在转炉炉壁或进入炉渣中的Cr8+被还原为Cr3+或金属铬，达到无害化的目的。另外，被还原的金属铬如果进入钢液中，还会成为钢中的有益元素。
采用本发明方法可以进行大量铬渣的无害化处理：经处理利用后铬渣中Cr6+含量≤2ppm，可以对铬渣实现资源化综合利用。
具体实施方式
实施例1
利用铬渣生产溅渣护炉用耐火材料，采用的轻烧氧化镁MgO含量为80％，体积密度2.1g/cm3，粒度125μm；使用的铬渣为铬盐生产的副产品，其主要化学组成(重量)为：MgO56％，Al2O312％，SiO28％，Fe2O33％，Cr2O34％，其它成分17％。分析其中的Cr6+铬含量为3400ppm。
1、首先将铬渣粉碎成粒度为0.5mm的粉体。向铬渣粉体中添加轻烧氧化镁，比例以重量百分比计，铬渣40％，轻烧氧化镁60％，将混合原料利用搅拌机混匀。
2、采用压球机，于120MPa的压力条件下，将混合物压制成直径为50mm的球体。
3、将混合物球体作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用。将上述球体护炉材料在转炉出钢后投入到转炉内，投加量为2000kg。利用氧枪吹出的空气将护炉材料和预留在转炉内的炉渣充分搅拌，然后喷溅到转炉的炉壁四周，作为下一炉冶炼用耐火材料使用。进行下一炉冶炼后，取转炉渣化验其中的Cr6+含量为2ppm。
转炉的公称容量120吨，冶炼温度1670℃，炉内压力1atm，气氛CO1atm，钢种Q235。黏结在转炉炉壁或进入炉渣中的Cr6+被还原为Cr3+或金属铬，达到无害化的目的。
实施例2
利用铬渣生产溅渣护炉用耐火材料，采用的轻烧氧化镁MgO含量为90％，体积密度1.8g/cm3，粒度80μm；使用的铬渣为铬盐生产的副产品，其主要化学组成(重量)为：MgO51％，Al2O313％，SiO212％，Fe2O34％，Cr2O36％，其它成分14％。分析其中的Cr6+铬含量为4700ppm。
1、首先将铬渣粉碎成粒度为0.2mm的粉体。向铬渣粉体中添加轻烧氧化镁，比例以重量百分比计，铬渣60％，轻烧氧化镁40％，将混合原料利用搅拌机混匀。
2、采用压球机，于200MPa的压力条件下，将混合物压制成直径为80mm的球体。
3、将混合物球体作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用。将上述球体护炉材料在200吨转炉出钢后投入转炉内，投加量为4000kg。利用氧枪吹出的空气将护炉材料和预留在转炉内的炉渣充分搅拌，然后喷溅到转炉的炉壁四周，作为下一炉冶炼用耐火材料使用。进行下一炉冶炼后，取转炉渣化验其中的Cr6+含量为1.2ppm。
转炉容量200吨，冶炼温度1670℃，炉内压力1atm，气氛CO1atm，钢种Q235。黏结在转炉炉壁或进入炉渣中的Cr6+被还原为Cr3+或金属铬，达到无害化的目的。
实施例3
利用铬渣生产溅渣护炉用耐火材料，采用的轻烧氧化镁MgO含量为70％，体积密度2.4g/cm3，粒度120μm；使用的铬渣为铬盐生产的副产品，其主要化学组成(重量)为：MgO48％，Al2O310％，SiO211％，Fe2O35％，Cr2O35％，其它成分21％。分析其中的Cr6+铬含量为4500ppm。
1、首先将铬渣粉碎成粒度为0.8mm的粉体。向铬渣粉体中添加轻烧氧化镁，比例以重量百分比计，铬渣10％，轻烧氧化镁90％，将混合原料利用搅拌机混匀。
2、采用压球机，于50MPa的压力条件下，将混合物压制成直径为20mm的球体。
3、将混合物球体作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用。将上述球体护炉材料在80吨转炉出钢后投入转炉内，投加量为500kg。利用氧枪吹出的氮气将护炉材料和预留在转炉内的炉渣充分搅拌，然后喷溅到转炉的炉壁四周，作为下一炉冶炼用耐火材料使用。进行下一炉冶炼后，取转炉渣化验其中的Cr6+含量为0.9ppm。
转炉容量80吨，冶炼温度1670℃，炉内压力1atm，气氛CO1atm，钢种Q235。黏结在转炉炉壁或进入炉渣中的Cr6+被还原为Cr3+或金属铬，达到无害化的目的。

Claims (4)

1、一种铬渣无害资源化利用方法，其特征在于在铬渣中添加轻烧氧化镁混合后，用压球机压制成为球体，作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用，具体步骤如下：
(1)首先将铬渣粉碎成粒度小于1mm的粉体，向铬渣粉体中添加轻烧氧化镁，比例以重量百分比计，铬渣10～60％，轻烧氧化镁40～90％，将混合原料利用搅拌机混匀；
(2)采用压球机，于50～200MPa的压力条件下，将混合物压制成直径为20～80mm的球体；
(3)将混合物球体作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用。
2、按照权利要求1所述的铬渣无害资源化利用方法，其特征在于将混合物球体作为转炉溅渣护炉用耐火材料使用时，将球体护炉材料在转炉出钢后投入转炉内，投加量为500～4000kg，利用氧枪吹出的氮气或空气将护炉材料和预留在转炉内的炉渣充分搅拌，然后喷溅到转炉的炉壁四周，作为下一炉冶炼用耐火材料使用。
3、按照权利要求1所述的铬渣无害资源化利用方法，其特征在于采用的轻烧氧化镁MgO含量为70～90％，体积密度1.8～2.4g/cm3，粒度≤125μm。
4、按照权利要求2所述的铬渣无害资源化利用方法，其特征在于冶炼结束后，转炉渣中的Cr6+含量≤2ppm。
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