吴有文¹，翟玉兵²

( 1．酒钢( 集团) 宏兴钢铁股份有限公司 钢铁研究院，甘肃 嘉峪关 735100;

2．酒钢( 集团) 宏兴钢铁股份有限公司 选厂，甘肃 嘉峪关 735100)

摘 要: 介绍了榆钢公司烧结分厂无害化处理铬渣的生产情况，包括铬渣的基本性状、处理的工艺要求、铬渣解毒机理与解毒效果、生产指标与效益对比等方面的研究与实践，可为同行业烧结法处理铬渣或相似的含铬重金属危废提供参考。

关键词: 烧结; 铬渣; 解毒机理; 转化率

1 引言

永青化工厂位于黄河上游支流庄浪河畔，2007年因不符合国家产业政策被强行关闭，其生产中积累堆存的铬渣总计为 4．5 万 t，均不符合 HJ /T301－2007《铬渣污染治理环境保护技术规范》的相关要求。这些铬渣不仅对地表水、地下水、土壤环境造成污染，而且对周围环境和群众生命财产安全也形成了重大隐患。榆钢公司应省环保厅要求，组织专人进行了实地考察与论证，决议在烧结分厂 2 台 42烧结机上配加铬渣生产，利用烧结过程中燃烧带的高温进行还原焙烧，将其中的 Cr⁶⁺还原为 Cr³⁺，从而实现铬渣的无害化处理。

2 铬渣基本性状

铬渣的有害成分主要是可溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬离子，是一种强腐蚀性物质。铬渣表观颜色为黄绿色，呈沙粒状，局部结块，-3 mm 粒级质量分数为 60%，水分质量分数为 5%，烧损质量分数为 42%。其主要化学成分见表 1。

由表 1 可见，铬渣中 MgO+CaO 的质量分数＞ 50%，理论上可以替代部分生石灰或轻烧白云石在烧结过程中使用。

3 处理工艺及要求

3．1 铬渣的准备

铬渣属于固体危废，其准备过程严格按照 HJ /T 301－2007《铬渣污染治理环境保护技术规范》的要求进行，工艺流程如图 1。

在铬渣的挖掘清理作业中，要求铬渣水分质量分数按 5% ～ 7%控制，严禁过干或者过湿，以免产生扬尘污染环境或糊堵下料漏斗。破碎后粒度要求小 于 5 mm，否则易造成烧结过程中铬渣矿化不完全，影响后续解毒效果。考虑到运输中过程中存在散漏、风吹扬尘以及雨水、天气渗水对土壤和地下水污染等隐患。要求装载运输由专业化运输车队负责，自卸车用帆布遮盖严实，按需要多少运送多少的原则，专供铬渣供料系统^［1］。

3．2 铬渣的接受与烧结

铬渣烧结过程工艺流程如图 2。

配料室原有矿仓均在使用，为了实现铬渣配料的独立性与准确性，新建了一条铬渣上料专用线，采用直拉皮带给料，配备电子皮带秤进行精确计量，所有设备均设置在单独的水泥通廊内。为保证供料连续，用钢筋混凝土搭建了临时落地仓库，设有专人看护，并在岗位悬挂了警示牌，严格控制落地数量及时间，时刻保持水泥地面干燥，防止铬渣渗漏。

3．3 安全防护要求

分厂聘请专家对相关人员进行了铬渣生产防护的专题培训，解决了职工心理顾虑。为混合料系统 所有岗位人员配备了防毒面罩、绝缘橡胶手套、高邦靴子、防尘帽、硫磺肥皂等专项防护用品，要求劳保穿戴齐全，防止铬渣与皮肤的直接接触。每月发放一定金额的补助，督促职工进行体检，提前预防相关职业病的发生。

4 解毒机理与解毒效果

4．1 解毒机理^［2-3］ 

铬在自然界中的稳定价态是 Cr⁺³和 Cr⁺⁶，Cr⁺3以三价阳离子形式存在，Cr⁺⁶则以含氧铬酸根阴离子形式存在。铬渣中的 Cr^{+ 6}在高温( 1 100 ℃ ) 还原气氛下会被还原成 Cr^{+ 3}，其主要反应有:

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

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

对铬渣进行无害化处理的基本原理主要是根据铬渣中的 Cr⁺⁶在高温下可以逐步还原为 Cr⁺³，从而使毒性下降乃至消失。烧结过程中燃烧带的正常温度一般在 1150 ～ 1350 ℃，且存在局部的还原气氛，完全具备铬渣解毒的动力学和热力学条件。

4．2 解毒效果

省环保厅固废管理中心到榆钢现场采样后送省环境监测中心站进行监测，铬渣经过烧结和冶炼后产生的废灰、渣浸出液中 Cr⁶⁺和总铬的浓度均符合《危险废物浸出毒性鉴别标准》( GB5085．3－2007) 相应标准限值要求。解毒效果非常明显，见表 2。

由表 1、表 2 可知，利用烧结法处理铬渣，其中Cr^{+ 6}还原为 Cr^{+ 3}或金属铬的转化率为: ［1-( 0．00004+0．0002) /2 /( 0． 1375 × 2%) ］× 100% = 95． 64%。可见，经烧结过程后，绝大部分 Cr⁶⁺得到还原。

5 生产指标

生产中，分厂进行了铬渣配比为 0% ～ 4%的生产性试验，各配比试验周期均为一周，在各项操作参数基本一致的条件下，各配矿方案见表 3。

各组方案烧结矿生产指标、化学成分见表 4、表 5。

由各组配矿方案，各组烧结矿的生产指标及化学成分数据分析可知:

⑴随着铬渣比增加，混合料透气性恶化，料层逐步降低，利用系数、返矿率、转鼓指数均呈降低趋势。

⑵铬渣铁品位低，随着其配比的增加，烧结矿品位呈逐步降低趋势。

⑶因铬渣中 CaO 活性差，无消化放热反应，实际生产中造成焦粉配比逐步增加，固体燃耗指标升高。

⑷在铬渣配比为 2%时，焦粉配比增加 0．3 个百分点，品位下降 0．25 个百分点，转鼓指数降低 0．6 个百分点，返矿率上升 0． 6 个百分点，利用系数降低0．06 t /m2·h，对各项生产指标的影响较小，可进行稳定配加。

6 效益对比

6．1 经济效益

以铬渣 2% 配加为例，则熔剂单耗降低 3． 74kg /t，熔剂价格平均取 385 元/t。烧结机利用系数下降 0．06 t /m²·h，烧结机作业率取 95%，烧结矿年产量取 110 万 t，烧结矿利润取 51．11 元/t。固体燃耗升高取 1 kg /t，焦粉价格取 1 120 元/t。永登至榆钢厂区路途取 120 km，运费取 45 元/t，每日消耗量取90 t。铬渣专用供料生产线建设费用取 880 万元，使用年限取 3 年。

年熔剂节省成本: 3． 74 kg /t × 385 /1 000 × 110万 t = 158．39 万元。

产量降低成本年损失: 0．06 t /m²·h ×42 m² ×2 台× 24 h × 365 d × 95% /10 000 × 51． 11 元/t = 214．15 万元。

燃耗 升 高 成 本 年 损 失: 110 万 t × 1 kg /t × 1 120 元/t /10 000 = 12．32 万元。

年运 输 费 用: 45 元/t × 90 t × 365 × 95% = 140．43 万元。

年设备折旧费用: 880 万元/3 = 293．33 万元

合计 年 损 失: 214． 15 万 元 + 12． 32 万 元 +140．43 万元－ 158． 39 万元 － 293． 33 万元 = 501． 84万元。

6．2 社会效益

铬渣处理不好，会严重污染环境，威胁人类的身体键康，将铬渣成功地用于烧结生产，不仅解决了环境污染问题，而且还能废物利用，为社会解决了难题，与经济效益相比，社会效益显得尤为重要。

7 结语

⑴榆钢采用的烧结工艺处理铬渣，烧结矿中Cr⁶⁺转换为 Cr³⁺或金属铬的比例为 95．64%，可实现铬渣的无害化处理。

⑵ 因铬渣中 CaO 活性差，粒度粗等特性影响，随着其配比增加，将对烧结矿的生产质量与成本产生一定不利影响。

参考文献:

［1］ 国家环境保护总局．铬渣污染治理环境保护规范( 发布稿) ．HJ /T 301-2007［S］．北京: 中国环境科学出版社，2007．

［2］ 李 玮，金立宏． 铬渣在济钢 120 m2烧结机生产上的应用［J］．冶金信息导刊，2007( 03) : 21．

［3］ 王洪梅，李玉信． 利用烧结炼铁工艺环保处理铬渣［J］．工业安全与环保，2007，33( 07) : 43．