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《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》

《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》
《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》

《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》 (征求意见稿)编制说明

《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》编制组

目 次

1 标准编制意义及来源 (1)

2 主要工作过程 (1)

3 编制的原则、方法及技术依据........................................................................................................

25561012161620222222232323232323232525262626274 国内外研究现状................................................................................................................................

4.1 铬盐生产状况..............................................................................................................................

4.2 铬盐企业分布..............................................................................................................................

4.3 铬渣的危害................................................................................................................................

4.4 铬渣处理处置技术分类............................................................................................................

4.5 铬渣历年治理情况....................................................................................错误!未定义书签。

5 铬渣干法解毒处理处置技术..........................................................................................................

5.1 回转窑干法解毒........................................................................................................................

5.2 立窑干法解毒............................................................................................................................

6 相关标准、技术政策、指南制定情况..........................................................................................

7 编写格式及内容结构......................................................................................................................

7.1 编写格式....................................................................................................................................

7.2 内容结构....................................................................................................................................

8 主要技术内容及说明......................................................................................................................

8.1 适用范围....................................................................................................................................

8.2 规范性引用文件........................................................................................................................

8.3 术语和定义................................................................................................................................

8.4 总体设计....................................................................................................................................

8.5 工艺设计....................................................................................................................................

8.6 检测与过程控制........................................................................................................................

8.7 辅助工程....................................................................................................................................

8.8 劳动安全与职业卫生................................................................................................................

8.9 施工与环境保护验收................................................................................................................

8.10 运行管理..................................................................................................................................

9 标准实施的管理措施、技术措施和实施方案建议......................................................................

10 编制单位和编写人员....................................................................................错误!未定义书签。

1 标准编制意义及来源

我国是铬渣产生量最多的国家,目前有铬盐生产企业25家,年生产能力32.9万t,每年排出铬渣约45万t,历年累积堆存量已超过400万t,涉及全国19个省、自治区、直辖市的41家企业,其中有些企业已经破产或关闭。这些堆存的铬渣大多露天放置,没有防雨淋、防渗漏、防飞扬等防护措施,不符合危险废物处置要求,严重污染了地表水、地下水和土壤,对人类和环境造成巨大威胁。国家发展和改革委员会、国家环境保护部(原国家环境保护总局)于2005年联合发布了《铬渣污染综合整治行动方案》(发改环资【2005】2113号),严格要求铬盐生产企业、地方政府在2010年前必须对历年堆存的铬渣进行处理处置;要求铬盐生产企业2005年以后必须对当年新产生的铬渣进行无害化处理处置,不允许再增加原有铬渣的堆存数量。

为贯彻实施国家发展和改革委员会、国家环境保护部联合下发的铬渣污染综合整治行动方案,为铬渣治理提供技术支持,国家环境保护部科技标准司于2006年下达了《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》编制计划(计划编号为《2006年度国家环境保护标准制修订计划》1450号)。其目的是对铬渣干法解毒处理处置工程的应用行为、工程建设和设施运行管理提出科学、可行的技术要求,加强我国铬渣干法解毒处理处置工程的规范化管理。计划起止时间2006年8月至2008年12月,由辽宁省环境科学研究院承接规范的编制任务。任务下达之后,辽宁省环境科学研究院组织东北大学材料与冶金学院、沈阳市环境科学研究院、中信锦州铁合金股份有限公司组成标准编制组,开展编制工作。

2 主要工作过程

编制工作从2006年8月至2008年9月,从国内外相关标准和文献资料调研开始,收集了大量国内外铬渣污染治理和综合利用的相关资料,包括铬盐生产、铬渣生成、铬渣处理处置相关的法律、法规、标准、专利、论文等,并对这些文献资料进行了认真的归纳和分析;走访、调研铬盐生产企业和铬渣治理企业,对铬渣运输、解毒工艺、工程建设、主要设施、环境保护措施、解毒渣的资源利用等进行详细论证、综合分析。同时,向铬盐行业专家、铬渣治理专家咨询、学习,较为全面地了解了我国铬渣干法解毒处理处置工程的技术、设备、工艺、生产管理等现状及存在的主要问题,形成了一套完整的框架体系。2008年4月编制完成《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范(开题报告)》;2008年6月编制完成《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范(初稿)》和《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范(初稿)编制说明》;2008年7月召开开题论证会,并征求了天津化工研究院、中国环境科学研究院、环境保护部标准所、湖北黄石振华化工有限公司、云南陆良化工实业有限公司、中国无机盐工业协会、中国环保产业协会等专家的意见。根据论证会专家提出的意见,课题组对《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》与现有危险废物以及铬渣污染治理和污染控制标准、规

范进行分析和衔接,经过反复修改,形成了《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》征求意见稿和编制说明。

3 编制的原则、方法及技术依据

《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》第一章第三条规定:国家对固体废物污染环境的防治,实行减少固体废物的产生、充分合理利用固体废物和无害化处置固体废物的原则;第四章第五十五条规定:产生危险废物的单位,必须按照国家有关规定处置危险废物,不得擅自倾倒、堆放。为此,2005年国家发改委和国家环保总局(现国家环境保护部)联合编发了铬渣污染综合整治方案,提出了相应的政策和措施,以期在2008年底前实现铬渣无害化处理。2007年国家环境保护部发布了《铬渣污染治理环境保护技术规范》(暂行),对铬渣的解毒、综合利用、最终处置等进行了科学规范。围绕上述文件的颁布实施,依据我国现行的环境保护法律法规、标准、技术规范等,在查阅国内外相关铬渣污染治理办法、干法解毒处置技术等方面的文献资料,现场调研,走访行业专家等工作的基础上,综合分析目前国内外铬渣干法解毒处理处置工程技术的科学性、可行性,编制出《铬渣干法解毒处理处置工程技术规范》。

本技术规范编制依据的主要法律、法规、标准如下:

中华人民共和国环境保护法

中华人民共和国固体废物污染环境防治法

中华人民共和国清洁生产促进法

国家危险废物名录

关于防治铬化合物生产建设中环境污染的若干规定(化工部、国家环保局令第6号)危险废物经营许可证管理办法(国务院令第408号)

危险废物转移联单管理办法(国家环境保护总局令第5号)

建设项目环境保护设计规定

建设项目竣工环境保护验收管理办法(国家环境保护总局令第13号)

建筑工程设计文件编制深度规定(建质【2003】84号)

工程建设标准强制性条文(工业建筑部分) (建标【2001】40号)

建设项目(工程)劳动安全监察规定(劳动部令第3号)

建设项目(工程)职业安全卫生设施和技术措施验收办法(劳安字【1992】1号)

企业职工劳动安全卫生教育管理规定(劳部发【1995】405号)劳动防护用品配备标准(试行)(国经贸安全【2002】89号) GBZ 1 工业企业设计卫生标准

GBJ 87 工业企业噪声控制设计规范

GB 2893 安全色

GB 2894 安全标志

GB 4387 工业企业厂内运输安全规程

GB 4064 电气设备安全设计导则

GB 4915 水泥工业大气污染物排放标准

GB 5083 生产设备安全卫生设计总则

GB 5085.3 危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别

GB 8978 污水综合排放标准

GB 12348 工业企业厂界噪声标准

GB 12801 生产过程安全卫生要求总则

GB 13223 火电厂大气污染物排放标准

GB 18484 危险废物焚烧污染控制标准

GB 18597 危险废物贮存污染控制标准

GB 18598 危险废物填埋污染控制标准

GB 18599 一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准

GB/T 50013 室外给水设计规范

GB/T 50014 室外排水设计规范

GB/T 50015 建筑给水排水设计规范

GB/T 50016 建筑设计防火规范

GB 50019 采暖通风与空气调节设计规范

GB 50034 工业企业照明设计标准

GB 50037 建筑地面设计规范

GB 50062 3-110kV高压配电装置设计规范

GB/T 50102 工业循环水冷却设计规范

GB 50222 建筑内部装修设计防火规范

GB/T 50326 建设工程项目管理规范

GB 50332 给水排水工程管道结构设计规范

GB 50408 烧结厂设计规范

HJ/T 76 固定污染源排放烟气连续监测系统技术要求及检测方法

HJ/T 299 固体废物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法

HJ/T 301 铬渣污染治理环境保护技术规范(暂行)

JC/T 357 水泥工业用机械立窑

DL?T620 交流电气装置的过电压保护和绝缘配合

DL?T621 交流电气装置接地

JB/T 6811 工业炉窑微机控制装置通用技术条件

AQ/T 9002 生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则

HG/T 20551 化工厂电力设计常用计算规定

HG 20571 化工企业安全卫生设计规定

HG/T 20566 回转窑设计规定

本技术规范制订遵循下列原则:

——全过程控制

规范涵盖铬渣干法解毒处理处置工程的应用行为、工程建设及设施运行管理等全过程,形成一套完整的设计、建设、运行及污染防治、应急措施等规范体系。

——环境安全性

以铬渣无害化为主要目标,防止铬渣干法解毒处理处置过程产生二次污染,确保环境安全。

——技术可行性

结合铬渣干法解毒处理处置工程技术现状以及铬盐生产企业生产条件、工艺特点,兼顾成本和效益等多方面综合因素,制订可操作性强的技术规范。

——方法先进性

鼓励企业采用先进的治理技术、监测技术及管理方法进行铬渣干法解毒处理处置。

4 国内外研究现状

铬渣是有钙焙烧法生产铬盐过程中产生的含Cr(Ⅵ)的废渣,主要是铬盐行业及少数金属铬企业在生产过程中采用铬铁矿、纯碱和钙质填料按一定比例混合,经高温煅烧、水浸取重铬酸钠后的残渣。铬渣中含有的Cr(Ⅵ)被列为对人体危害最大的8种化学物质之一,是国际公认的致癌物质;含铬废物被列入《国家危险废物名录》(编号HW21)。如果长期露天堆放,铬渣中的Cr(Ⅵ)经过雨淋进入地表水或地下水,污染水源和土壤,导致人体致癌及影响动、植物生长。

4.1 铬盐生产状况

铬盐应用广泛,涉及鞣革、颜料、木材防腐、电镀、制药、有机合成、染料、化学试剂、陶瓷、玻璃、催化剂、磁性材料、火柴、金属缓蚀、金属抛光等方面,在国民经济中起着重要作用。据商业部门统计,约有10%的商品与铬盐产品有关。国外铬盐生产已有200多年的历史,生产能力1200 kt/a (以Na2Cr2O7·2H2O 计) , 产量约800 kt/a (不包括中国),主要生产国为美国、英国、俄罗斯、哈萨克斯坦、德国及日本, 产量约占世界总产量的70 %。发达国家为防止铬渣污染,多将铬盐集中生产,如美国年产17.2万t铬盐的企业只有5家;日本消耗120万t铬矿石的企业只有4家。中国生产铬盐有45 年历史,近10 年来,由于国际铬盐产量大幅下降,促使中国铬盐生产高速发展,产量剧增。截至目前,我国铬盐生产企业25家,铬渣堆存企业41家,涉及19个省、自治区、直辖市,国内铬渣历年堆存量已超过400万吨,新增铬渣每年又在以万余吨数量增长。

铬盐生产所用的原料为铬铁矿,组成为FeO·Cr2O3或FeCr2O4,其中Cr2O3的含量在30~55%之间,其他组分含量分别为:FeO和Fe2O3占10~20%,Al2O3占5~20%,MgO 占10~25%,SiO2占3~12%,CaO 占1~3%。

铬铁矿中的铬组分以正三价形态存在,因此铬盐生产的关键是将铬铁矿中非水溶性Cr(Ⅲ)氧化为可溶性正六价铬盐。生产工艺流程见图1-1。

图1-1 铬盐生产工艺流程

添加石灰质填料进行焙烧的有钙焙烧法为传统的铬盐生产方法,我国铬盐生产均采用该工艺,铬的总回收率仅为76%。目前发达国家铬盐生产最先进的工艺是无钙焙烧法,其技

术实质是在铬铁矿氧化焙烧过程中用铬渣代替石灰填料。与有钙焙烧法相比,无钙焙烧法铬

的总回收率可提高至90%,铬渣数量可降低至0.8t/t重铬酸钠,资源利用率明显提高,环境

压力相对减轻。

4.2 铬盐企业分布

根据中国无机盐工业协会的调查统计,近50年来我国先后有63家铬盐生产企业,目前已关停并转的45家,仍在生产的18家。见表1-1、表1-2、图1-2。

表1-1 正在生产的铬盐企业情况一览表(2008年统计数据)

序号企业名称企业性质

建厂

时间

规模

万吨/年

工艺

路线

备注

1 济南裕兴化工总厂隶属国资委 1958 4.0 有钙焙烧两年内搬迁

2 四川安县银河建化集团民营股份制 1989 5.0 有钙焙烧

3 重庆民丰化工公司隶属地方国资委 1958 5.0 无钙焙烧 08年无钙焙烧投产

4 黄石振华化工公司民营股份制 1961 2.0 有钙焙烧正在申请无钙焙烧

5 云南陆良化工实业公司民营独资 1989 2.0 有钙焙烧 2001年收购国企

6 河南义马振兴化工厂隶属国资委 1991 2.0 有钙焙烧万吨液相氧化验收

7 新疆沈宏化工公司民营股份制 1988 2.0 无钙焙烧 07年无钙焙烧投产

序号企业名称企业性质

建厂

时间

规模

万吨/年

工艺

路线

备注

8 内蒙磴口黄河铬盐公司民营独资 1973 2.5 有钙焙烧 2004年收购国企

9 河北铬盐化工有限公司民营独资 1973 2.0 有钙焙烧 1997年收购国企

10 河北井陉福海铬盐厂民营股份制 19880.2 有钙焙烧

11 甘肃白银甘藏铬盐厂隶属地方国资委 1998 1.0 有钙焙烧现属上市公司

12 甘肃民乐化工厂民营独资 2000 1.0 无钙焙烧 05年无钙焙烧投产

13 甘肃酒泉河西化工厂民营独资 19900.3 有钙焙烧 2006年收购国企

14 甘肃嘉峪关祁源公司民营股份制 1986 1.5 有钙焙烧

15 湖南湘乡铁合金厂隶属国资委 1960 1.2 有钙焙烧 08年中国五矿收购

16 陕西商南东正公司民营股份制 1992 1.3 有钙焙烧 2002年收购国企

17 锦州铁合金股份公司隶属中信集团 1957 1.5 有钙焙烧 2007年中信收购

18 西宁中星化工有限公司民营股份制 1958 1.4 有钙焙烧 98年收购破产国企合计35.9

表1-2 关闭/破产企业名单

序号厂点序号厂点序号厂点

1 甘肃永登永青化工厂 16 沈阳新城化工厂31 湖南衡阳松梅冶炼厂

2 甘肃民乐富源公司17 四川沪州长江化工厂32 江苏江宁第二化工厂

3 云南楚雄茅定化工厂18 河南回郭镇二化 33

四川金鹰电化公司

3 山西昔阳大通公司19 河南滑县九间房3

4 上海浦江化工厂

5 内蒙乌中旗永兴公司20 河南郑州五里堡35 江苏南京铁合金厂

6 青海湟中铬盐化工厂21 河南开封振兴化工厂36 辽宁沈阳石化六厂

7 天津同生化工厂 22

河南密县化工厂 37

广州人民化工厂

8 青岛红星化工厂23 河南新乡黄河化工厂38 广东粤北无机盐厂

四川灌县化工厂

青海海北铬盐厂 39

9 长沙铬盐厂 24

10 杭州红星化工厂25 青海西宁星火铬盐厂40 哈尔滨铬盐厂

11 吉林安图化工厂26 山西平定铬盐厂41 安徽无为铬盐厂

12 江苏东升化工厂27 内蒙包头化工二厂42 湘潭麦子石铬盐厂

13 苏州东升化工厂28 广东江门化工厂43 河南焦作化工三厂

14 江苏如东三友化工29 河南焦作化工六厂44 山东乐陵铬盐厂

江西宜春铬盐厂

江苏溧阳铬盐厂 45

15 安徽马鞍山铬酐厂 30

9

4.3 铬渣的危害

金属铬不会引起中毒;Cr(Ⅲ)是人类不可缺少的微量元素,但大量Cr(Ⅲ)也可使人中毒;Cr(Ⅵ)是强氧化剂,有剧毒,其毒性是Cr(Ⅲ)的100多倍,所谓铬对环境的污染主要是指Cr(Ⅵ)的污染。

电镀、印染、化工等含铬废水或铬渣受雨水溶淋,溢流下渗,水溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬离子对地下水、河流和海域等造成不同程度的污染,危害生物,导致动物死亡、农业减产和人体疾病的发生。铬化合物中Cr(Ⅵ)是致癌物质,能导致肺癌,Cr(Ⅵ)是潜在致癌物的斜率因子42.0 mg /(kg·d)(即每kg体重每天吸入42mg)。Cr(Ⅵ)对皮肤具有刺激性,能引起接触性皮炎、皮肤溃疡,还可导致过敏等疾病;对呼吸器官能引起黏膜损坏,鼻中隔出血、腐烂以至鼻中隔穿孔和咽喉炎、气喘、急性肺炎、支气管炎、支气管肿瘤;Cr(Ⅵ)能夺取血液中部分氧,使血红蛋白变成高铁血红蛋白,致使红细胞失去携氧机能,造成内窒息、血铬、尿铬等;长期接触铬化合物可引起慢性中毒,Cr(Ⅵ)使人体中毒的最小量为110μg/m3。我国规定居住区大气中Cr(Ⅵ)最大容许浓度为0.0015μg/m3,居民生活饮用水中Cr(Ⅵ)最大容许浓度为0.05 mg/L。

铬渣为有毒废渣,呈黄、黑、赭等颜色,是最危险的固体废弃物之一,它会对周围生态环境造成持续性的污染。我国铬盐生产原料、工艺流程和操作条件基本相似,铬渣的成分不尽相同,表1-3、表1-4列出了我国几种铬渣的主要成分、含量及物相组成。

表1-3 铬渣化学成分及含量

组份沈阳新城化工厂湖南铁合金厂包头钢铁设计院南京铁合金厂

CaO 26~28 26~30 23~30 28.44 MgO 28~30 28~32 24~30 28.44 Fe2O3 10 8~10 6.79 Al2O36~8 5~9 3.7~8 5.12 SiO28~10 5~11 6~10 11.3 Cr2O3 4.5 3~5 2~7 4.42 Na2CrO4 0.9 0.6

Na2CO3 3.5~7

CrO3 0.3~1.5 1.11 H2O 15~20 14~19

11

表1-4 铬渣的物相组成

物相分子式含量 % 注

方镁石硅酸二钙铁铝酸钙亚铬酸钙铬尖晶石

铬酸钙四水铬酸钠铬铝酸钙碱式铬酸铁碳酸钙水合铝酸钙氢氧化铝

MgO

β-2CaO?SiO2

4CaO?Al2O3 ?Fe2O3

α-CaCr2O4

(Fe????Mg)Cr2O4

CaCrO4

Na2Cr2O4?4 H2O

4CaO?Al2O3?CrO3?12H2O

Fe(OH)CrO4

CaCO3

3CaO?Al2O3?6H2O

Al(OH)3

~20

~25

~25

5~10

5~10

~1

2~3

<1

<0.5

2~3

1

1

熟料原有

熟料原有

熟料原有

熟料原有

熟料原有

熟料原有

浸取形成

浸取形成

浸取形成

浸取形成

浸取形成

浸取形成

我国从1958年开始生产铬盐,当时对铬渣毒性认识不足,曾将大量铬渣撒于河道、湖畔,用来杀钉螺,防止血吸虫病,后虽停用,但仍将大部分铬渣露天存放,对地下水、河流和海域造成严重危险。吉林某厂铬渣堆场经雨水冲刷渗漏,造成10多华里树木一片枯黄。辽宁省某化工厂堆存铬渣20多万t,由于早期渣场没有“三防”措施,造成污染面积1.5×105m2,深度达2m左右,附近河水中铬浓度超过国家地表水标准限值100倍,致使水生物被毒死,严重危及周边居民健康;某铁合金厂自50年代起堆放铬渣,数年后发现70多平方华里范围内水质均遭到Cr(Ⅵ)的污染,7个自然村的1800眼井水不能饮用,1982年投资421万元修筑防渗墙,虽使污染范围有所控制,但对Cr(Ⅵ)未进行解毒,仍未消除危害。

4.4 铬渣处理处置技术分类

世界各国对铬渣的治理与资源化极为重视,根据各自的特点研究开发了多种处理处置方法。美国主要将铬渣集中堆放;日本、前苏联、罗马尼亚等用铬渣做人造骨料、耐火材料等。我国自60年代中期开始了铬渣治理与资源化的开发研究,在治理技术的深度和广度方面与当前国际水平相差不大,在某些方面,如玻璃着色剂、造纸废液络合法

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处理铬渣具有我国自己的特色。国内外迄今公布的铬渣解毒技术20余种,大部分由我国提出。这些技术分类如下:

(1)烧结炼铁

烧结炼铁是利用有钙焙烧铬渣所含钙、镁代替白云石,同铁矿石粉和煤粉混合在烧结机内煅烧成烧结矿,然后送高炉冶炼成生铁。烧结时,铬渣中Cr(Ⅵ)已还原为Cr(Ⅲ),在高炉中大部分Cr(Ⅲ)进一步还原为金属铬并熔入铁水中,少部分熔入熔渣,熔渣水淬后用作水泥混合材。至2008年底,我国用烧结炼铁处置的铬渣累计超过100万t。

(2)大量酸性氧化物存在下高温还原

铬渣同含硅、铝原料(粘土、煤灰、煤矸石、石英砂)混合后,用焦、煤、煤气等高温煅烧,铬渣所含铬酸盐中的铬酸根CrO42-被高温下酸性更强的硅酸、铝酸取代而游离出来,被燃料气体还原,甚至熔于高温熔液离解,或同硅酸等化合生成硅酸铬钠等Cr(Ⅲ)化合物。根据所用酸性氧化物及生产目的不同,有以下处置技术:1)铬渣制钙镁磷肥——天津同生化工厂和湖南铁合金厂曾建有钙镁磷肥车间,用铬渣代替蛇纹石同磷矿石混合生产钙镁磷肥,前者用高炉,后者用电炉,均投入生产。

2)铬渣制铸石——沈阳新城化工厂曾建设了铸石车间,用铬渣、石英砂和粉煤灰混合熔融,在模具中成型,曾试制产品。

3)铬渣制炻器(介于瓷器和陶器之间的陶瓷类产品)。

4)铬渣制人造骨料(陶粒)。

5)铬渣制矿渣棉。

6)铬渣作绿色玻璃着色剂——大多数老铬盐厂不同程度地将铬渣干燥粉碎后送玻璃厂作绿色玻璃着色剂。

7)铬渣代替白云石用于旋风炉液态排渣助溶剂——内蒙古黄河铬盐公司建有2台为6000kW发电机配套的旋风炉进行铬渣解毒。

8)铬渣与煤矸石磨混烧砖。

9)铬渣与粘土混合烧制青砖、红砖。

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铬渣作玻璃着色剂、用于旋风炉附烧技术目前仍在采用;有的工艺技术因工业发展而淘汰,如钙镁磷肥因肥效低被复合肥代替,铸石被易加工、应用更广泛的不锈钢代替;有的因掺入铬渣后劳动成本加大,难以坚持而淘汰,如制砖;其他虽进行过不同规模的试验,但因成本高未能工业化投产,如人造骨料、炻器、矿渣棉。

(3)铬渣用于水泥

铬渣应用于水泥生产,既可作水泥矿化剂也可在解毒后用作水泥混合材。

作水泥矿化剂时,适用于立窑生产水泥。铬渣代替萤石、石膏等矿化剂,其用量为水泥生料量的2%~3%。为保证水泥成品水溶Cr(Ⅵ)含量低于2mg/kg,当熟料、混合材、石膏在水泥磨磨混时,可加入少量硫酸亚铁或硫酸锰。铬渣作水泥矿化剂是我国迄今利用铬渣最多的技术,许多铬盐厂当年产出的铬渣及历年堆存的铬渣用该技术处置,至2008年底,全国累计处置了200余万t。

铬渣解毒后用作水泥混合材适用于干法解毒技术。

(4)干法解毒

铬渣烧结炼铁以及在酸性氧化物存在下高温还原和作水泥矿化剂,属于广义的干法解毒,利用煤、一氧化碳在高温下将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),但上述解毒技术使用了大量其他原料,如铁矿石、瓷土、粘土、石灰石,铬渣仅占少量成分。而狭义的干法解毒,其原料混合物以铬渣为主,其次是还原剂,仅用少量其他添加剂(如粘土)。狭义干法解毒有三种方式:

回转窑煤还原,铬渣与煤混合在回转窑中煅烧解毒。济南裕兴、青海铬盐厂和湖南铁合金厂参与开发,现为重庆、黄石、嘉峪关等多家铬盐厂采用。国外有报导采用天然气加热炉料,用废有机物(如废塑料)作还原剂进行铬渣解毒。

立窑煤还原,铬渣与煤、粘土的混合物用立窑煅烧解毒。冶金建材研究院和锦州铁合金厂于上世纪八十年代进行中试研究;天津大钧、青海第二水泥厂、甘肃祁源、云南陆良化工厂均进行了工业试验;日本用立式窑炉进行含Cr(Ⅵ)固体废物解毒已申请多项专利。

回转窑硫磺解毒,铬渣与硫磺混合在回转窑中煅烧,Cr(Ⅵ)被硫磺和二氧化硫还原。四川安县正在研究开发,意大利斯托帕尼公司在中国申报过专利。

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三种干法解毒渣均适于水泥混合材。上世纪八、九十年代,济南裕兴化工厂26万t 干法解毒渣已用于水泥生产。

(5)湿法解毒

水为介质,用还原剂将铬渣解毒或将Cr(Ⅵ)转变为难溶物,根据反应温度和原料不同有以下5类:

1)湿磨硫酸-硫酸亚铁法,铬渣用水湿磨,加硫酸至中性或弱酸性,将全部Cr(Ⅵ)溶解后用硫酸亚铁还原,深圳已完成工业化试验,包头正在实施中。

2)钛白废酸解毒,钛白废酸含有硫酸和硫酸亚铁,与磨细后的铬渣充分混合反应,铬渣得以解毒,济南裕兴已完成工业化试验并实施。

3)在加压升温下(水热条件、压蒸),用硫化钠等还原剂的水溶液将铬渣解毒,俄罗斯将此技术先后用于有钙焙烧铬渣解毒和无钙焙烧渣解毒。我国广州市亦申报此项专利。

4)铬渣湿磨酸溶,以铬酸钡或铬酸铅的形式回收Cr(Ⅵ)。国内已申报多项专利。

5)铬渣与钡渣湿磨相互解毒,铬渣中的铬酸根同钡渣中的钡离子生成难溶的铬酸钡。上世纪七十年代青岛红星化工厂曾使用此法将解毒后的渣制成蒸养砖砌筑工厂围墙,后发现“返黄”现象。

湿法解毒后的渣体积和质量增加一倍,含有大量水溶盐,难以利用,需另行堆存。

(6)有机物治理、细菌解毒

近年来细菌解毒是国内外积极开发的铬渣解毒技术之一。使用较多的细菌是硫酸盐还原菌的厌氧菌,可将硫酸盐SO4还原成H2S,H2S再将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)。中南大学从原长沙铬盐厂铬渣堆场附近的淤泥中采集、分离、筛选、驯化得到一种耐Cr(Ⅵ)、耐碱、耐盐能力高的菌株,命名为Ch-1菌,正在开发用于含Cr(Ⅵ)废水、铬渣的治理。

动物粪便(尤其是堆肥)中含有大量细菌及含有供细菌繁殖生长的培养物和多种有机还原剂,国外发明了用牛粪(及适量降低碱度的酸、硫酸亚铁)对铬渣及铬污染土壤进行治理的技术。

俄罗斯用含腐植酸的泥煤、美国利用腐烂的植物,还原铬渣中Cr(Ⅵ)。

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英国研究铬渣填埋埸孔隙水时发现:平均堆存100年的铬渣,其孔隙水Cr(Ⅵ)浓度与总有机碳浓度呈负相关,证实了天然有机物对Cr(Ⅵ)的还原作用。

有机物物及细菌还原法用于治理铬渣有可能发展为对铬渣原位(就地)处置费用较低的有效技术。

(7)其他解毒方法

俄罗斯将有钙焙烧铬渣湿磨成悬浮物,利用悬浮的钙和Cr(Ⅵ)作为脱硫剂,悬浮液和含硫气体在淋洗塔内相向而行,H2S净化率达100%, SO2净化率达98.4%~98.9%;美国将铬渣依次同硫酸、硫酸亚铁溶液、石灰,水泥混合,使Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),中和及硬化成固态土质;另一种美国技术,用还原剂将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ),再加入水溶性磷酸或其盐,使之固化。

5 铬渣干法解毒处理处置技术

5.1 回转窑干法解毒

铬渣在回转窑中的解毒反应:

2C +O22CO↑

2Na2CrO4 + 3CO 2NaCrO2 + Na2CO3 + 2CO2↑

2CaCrO4 + 3 CO Ca(CrO2)2 + Ca O +3CO2↑

4Na2CrO4 + 3C 4NaCrO2 + 2Na2CO3 + CO2↑

4CaCrO4 + 3 C 2Ca(CrO2)2 + 2Ca O +3CO2↑

铬渣在回转窑中的解毒反应有两个主要影响因素:(1)温度决定反应速度;(2)氧化或还原气氛决定化学反应的方向。控制温度和还原气氛能有效控制铬渣解毒的化学反应过程。

5.1.1 主要工艺过程

(1)铬渣破碎

铬渣破碎至一定细度。为控制有毒烟尘,该工段需配置收尘器。见图2-1。

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图2-1 铬渣回转窑干法解毒铬渣破碎工艺流程图

(2)铬渣粉碎

为加速化学反应速度,需控制入窑铬渣的粒度。铬渣中较高的水分,会使粉碎效率和回转窑煅烧效率降低,因此铬渣应先烘干后粉碎,也可采用烘干粉碎机,简化工艺流程。见图2-2。

图2-2 铬渣粉碎烘干工艺流程图

(3)还原煅烧及冷却

粉碎铬渣与一定比例的还原煤混合后,进入回转窑还原煅烧。在冷却还原机内,炙

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热的铬渣被喷淋的冷却水急剧冷却到约200 C°~300 C°。经解毒并冷却的铬渣,其Cr(Ⅵ)的含量低于国家标准的限植。见图2-3。

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