吳有文¹，翟玉兵²

( 1．酒鋼( 集團) 宏興鋼鐵股份有限公司鋼鐵研究院，甘肅嘉峪關735100;

2．酒鋼( 集團) 宏興鋼鐵股份有限公司選廠，甘肅嘉峪關735100)

摘要: 介紹了榆鋼公司燒結分廠無害化處理鉻渣的生產情況，包括鉻渣的基本性狀、處理的工藝要求、鉻渣解毒機理與解毒效果、生產指標與效益對比等方面的研究與實踐，可為同行業燒結法處理鉻渣或相似的含鉻重金屬危廢提供參考。

關鍵詞: 燒結; 鉻渣; 解毒機理; 轉化率

1 引言

永青化工廠位于黃河上游支流莊浪河畔，2007年因不符合國家產業政策被強行關閉，其生產中積累堆存的鉻渣總計為4．5 萬t，均不符合HJ /T301－2007《鉻渣污染治理環境保護技術規范》的相關要求。這些鉻渣不僅對地表水、地下水、土壤環境造成污染，而且對周圍環境和群眾生命財產安全也形成了重大隱患。榆鋼公司應省環保廳要求，組織專人進行了實地考察與論證，決議在燒結分廠2 臺42燒結機上配加鉻渣生產，利用燒結過程中燃燒帶的高溫進行還原焙燒，將其中的Cr6⁺還原為Cr³⁺，從而實現鉻渣的無害化處理。

2 鉻渣基本性狀

鉻渣的有害成分主要是可溶性鉻酸鈉、酸溶性鉻酸鈣等六價鉻離子，是一種強腐蝕性物質。鉻渣表觀顏色為黃綠色，呈沙粒狀，局部結塊，-3 mm 粒級質量分數為60%，水分質量分數為5%，燒損質量分數為42%。其主要化學成分見表1。

由表1 可見，鉻渣中MgO +CaO 的質量分數＞50%，理論上可以替代部分生石灰或輕燒白云石在燒結過程中使用。

3 處理工藝及要求

3．1 鉻渣的準備

鉻渣屬于固體危廢，其準備過程嚴格按照HJ /T301－2007《鉻渣污染治理環境保護技術規范》的要求進行，工藝流程如圖1。

在鉻渣的挖掘清理作業中，要求鉻渣水分質量分數按5%～7%控制，嚴禁過干或者過濕，以免產生揚塵污染環境或糊堵下料漏斗。破碎后粒度要求小于5 mm，否則易造成燒結過程中鉻渣礦化不完全，影響后續解毒效果。考慮到運輸中過程中存在散漏、風吹揚塵以及雨水、天氣滲水對土壤和地下水污染等隱患。要求裝載運輸由專業化運輸車隊負責，自卸車用帆布遮蓋嚴實，按需要多少運送多少的原則，專供鉻渣供料系統^［1］。

3．2 鉻渣的接受與燒結

鉻渣燒結過程工藝流程如圖2。

配料室原有礦倉均在使用，為了實現鉻渣配料的獨立性與準確性，新建了一條鉻渣上料專用線，采用直拉皮帶給料，配備電子皮帶秤進行精確計量，所有設備均設置在單獨的水泥通廊內。為保證供料連續，用鋼筋混凝土搭建了臨時落地倉庫，設有專人看護，并在崗位懸掛了警示牌，嚴格控制落地數量及時間，時刻保持水泥地面干燥，防止鉻渣滲漏。

3．3 安全防護要求

分廠聘請專家對相關人員進行了鉻渣生產防護的專題培訓，解決了職工心理顧慮。為混合料系統所有崗位人員配備了防毒面罩、絕緣橡膠手套、高邦靴子、防塵帽、硫磺肥皂等專項防護用品，要求勞保穿戴齊全，防止鉻渣與皮膚的直接接觸。每月發放一定金額的補助，督促職工進行體檢，提前預防相關職業病的發生。

4 解毒機理與解毒效果

4．1 解毒機理^［2-3］

鉻在自然界中的穩定價態是Cr⁺³和Cr⁺⁶，C^r+3以三價陽離子形式存在，Cr⁺⁶則以含氧鉻酸根陰離子形式存在。鉻渣中的Cr^{+ 6}在高溫( 1 100 ℃) 還原氣氛下會被還原成Cr⁺³，其主要反應有:

2Na₂CrO4+3CO→Cr₂O₃+2Na₂O+3CO₂↑        ⑴

2CaCrO₄+3CO→Cr₂O₃+2CaO+3CO₂↑         ⑵

對鉻渣進行無害化處理的基本原理主要是根據鉻渣中的Cr⁺⁶在高溫下可以逐步還原為Cr⁺³，從而使毒性下降乃至消失。燒結過程中燃燒帶的正常溫度一般在1 150～1 350 ℃，且存在局部的還原氣氛，完全具備鉻渣解毒的動力學和熱力學條件。

4．2 解毒效果

省環保廳固廢管理中心到榆鋼現場采樣后送省環境監測中心站進行監測，鉻渣經過燒結和冶煉后產生的廢灰、渣浸出液中Cr6+和總鉻的濃度均符合《危險廢物浸出毒性鑒別標準》( GB5085．3－2007) 相應標準限值要求。解毒效果非常明顯，見表2。

由表1、表2 可知，利用燒結法處理鉻渣，其中Cr+ 6還原為Cr+ 3或金屬鉻的轉化率為: ［1-( 0．00004+0．0002) /2 /( 0． 1375 × 2%) ］× 100% = 95． 64%。可見，經燒結過程后，絕大部分Cr6+得到還原。

5 生產指標

生產中，分廠進行了鉻渣配比為0% ～ 4%的生產性試驗，各配比試驗周期均為一周，在各項操作參數基本一致的條件下，各配礦方案見表3。

各組方案燒結礦生產指標、化學成分見表4、表5。

由各組配礦方案，各組燒結礦的生產指標及化學成分數據分析可知:

⑴隨著鉻渣比增加，混合料透氣性惡化，料層逐步降低，利用系數、返礦率、轉鼓指數均呈降低趨勢。

⑵鉻渣鐵品位低，隨著其配比的增加，燒結礦品位呈逐步降低趨勢。

⑶因鉻渣中CaO 活性差，無消化放熱反應，實際生產中造成焦粉配比逐步增加，固體燃耗指標升高。

⑷在鉻渣配比為2%時，焦粉配比增加0．3 個百分點，品位下降0．25 個百分點，轉鼓指數降低0．6 個百分點，返礦率上升0． 6 個百分點，利用系數降低0．06 t /m2·h，對各項生產指標的影響較小，可進行穩定配加。

6 效益對比

6．1 經濟效益

以鉻渣2%配加為例，則熔劑單耗降低3． 74kg /t，熔劑價格平均取385 元/t。燒結機利用系數下降0．06 t /m²·h，燒結機作業率取95%，燒結礦年產量取110 萬t，燒結礦利潤取51．11 元/t。固體燃耗升高取1 kg /t，焦粉價格取1 120 元/t。永登至榆鋼廠區路途取120 km，運費取45 元/t，每日消耗量取90 t。鉻渣專用供料生產線建設費用取880 萬元，使用年限取3 年。

年熔劑節省成本: 3．74 kg /t × 385 /1 000 × 110萬t = 158．39 萬元。

產量降低成本年損失: 0．06 t /m²·h ×42 m² ×2 臺× 24 h × 365 d × 95%/10 000 × 51．11 元/t =214．15 萬元。

燃耗升高成本年損失: 110 萬t × 1 kg /t ×1 120 元/t /10 000 = 12．32 萬元。

年運輸費用: 45 元/t × 90 t × 365 × 95% =140．43 萬元。

年設備折舊費用: 880 萬元/3 = 293．33 萬元

合計年損失: 214． 15 萬元+ 12． 32 萬元+140．43 萬元－ 158． 39 萬元－ 293． 33 萬元= 501． 84萬元。

6．2 社會效益

鉻渣處理不好，會嚴重污染環境，威脅人類的身體鍵康，將鉻渣成功地用于燒結生產，不僅解決了環境污染問題，而且還能廢物利用，為社會解決了難題，與經濟效益相比，社會效益顯得尤為重要。

7 結語

⑴榆鋼采用的燒結工藝處理鉻渣，燒結礦中Cr6+轉換為Cr3+或金屬鉻的比例為95．64%，可實現鉻渣的無害化處理。

⑵ 因鉻渣中CaO 活性差，粒度粗等特性影響，隨著其配比增加，將對燒結礦的生產質量與成本產生一定不利影響。

參考文獻:

［1］ 國家環境保護總局．鉻渣污染治理環境保護規范( 發布稿) ．HJ /T 301-2007［S］．北京: 中國環境科學出版社，2007．

［2］ 李瑋，金立宏． 鉻渣在濟鋼120 m²燒結機生產上的應用［J］．冶金信息導刊，2007( 03) : 21．

［3］ 王洪梅，李玉信． 利用燒結煉鐵工藝環保處理鉻渣［J］．工業安全與環保，2007，33( 07) : 43．