[发明专利]铬渣与冶金废料无害化处理及再生利用的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金炼铁和铬渣环保处理领域。

背景技术

目前，对铬渣的无害化处理有化学法、物理/化学法、熔烧法和固化/稳定法四种方法，其中熔烧法最为彻底。熔烧法是将有毒物质在高温下通过添加助剂对六价铬解毒的过程。铬渣的熔烧无害化处理技术主要有碳还原法、烧结矿法、干式还原法和旋风炉熔烧法。

烧结矿法因其之后还有一步高炉法，因此是解毒最彻底的方法。同时，因为此法是在冶金企业现有的装置，正常的生产过程中附带进行的方法，因此它也是最经济的方法。此外，铬渣中的有价元素还能得到充分的利用，如金属铬、铁、钙、镁的价值部分转移到烧结、炼铁生产之中。

高炉炼铁时，为将铁矿石和焦炭中的杂质SiO₂、Al₂O₃以熔液形式从高炉排出，必须加入含CaO、MgO的白云石作熔剂，与SiO₂、Al₂O生成熔点较低的共熔物从而达到液态排出的目的。而铬渣中的CaO、MgO含量与白云石中两者的含量相当，固可用铬渣替代部分白云石作为烧结炼铁的熔剂。铬渣的熔烧无害化处理技术的烧结矿法就是利用烧结高温还原铬渣中的六价铬还原为三价铬(半程还原-或高价解毒还原)，以及在高炉炼铁时又将三价铬还原为单质铬（全程还原-或低价利用还原），从而实现铬渣的无害化处理。该技术主要包括两个过程：

一是以铬渣为碱性熔剂及含铬原料，配入铁矿石粉等含铁原料和燃料（煤），经烧结制成含铬的烧结矿；

二是以该烧结矿为主要原料，经高炉冶炼，制成含铬生铁（2.5-4%）或炼钢用生铁。

国内已在使用的铬渣制作自熔性烧结矿的烧结工艺是，以铬渣为碱性熔剂，替代常规使用的石灰与含铁原料及燃料混配，并在烧结造块的同时，制造较强的还原气氛，使铬渣残留的六价铬与还原剂C及CO等充分作用，半程还原转化为三价铬（以Cr₂O₃的形式存在），兼而达到还原解毒的目的。

在该技术中，铬渣中的六价铬在烧结过程中被C、CO等半程还原为三价铬，还原率可达96%以上。再经高炉冶炼后，由烧结料到高炉渣，六价铬还原率为99.5%以上，剩余的三价铬以Cr₂O₃的形式进入高炉渣，液态高炉渣经水淬激冷粒化处理后可作为制水泥的原料。

而常规的烧结工艺的要求是保证在氧化气氛下进行烧结，以确保烧结矿的质量指标(强度、还原性好；FeO含量低)。因此，国内已在使用的铬渣制作自熔性烧结矿的烧结工艺存在以下缺点：

其整体改变了烧结机内的气氛，将原有的强氧化气氛变为了还原气氛，在还原气氛下，FeO含量将明显增加，烧结矿的还原性将变差，FeO增加1个百分点，进入高炉后，高炉的焦比将上升1.5个百分点，铁水产量将下降1.5个百分点；因此得不偿失，很难在大高炉、大烧结推广。

同时，这种方法需要改变烧结工艺条件来实现铬渣的处理，在规模化生产的冶金行业内，是不现实的。

可见，利用冶金企业的烧结机、高炉对铬渣进行预处理和彻底处理，是一种行之有效的安全经济的方法。但是，铬渣中的有毒物质六价铬，必须在高温、还原气氛下才能被有效彻底的处理。高炉是高温还原气氛，烧结是高温氧化气氛，要在烧结中处理有毒物质六价铬，靠改变烧结的整体气氛来实现是不经济，也是不适用的。

另外，冶金含铁废料中的除尘灰本是可以再利用的冶金废料（冶金废料除尘灰静电除尘方式搜集的除尘灰中的部分重金属超标，必须进行处理利用），现在大多数钢铁企业是把除尘灰直接添加在烧结混匀料中进行回收利用，但由于冶金除尘灰亲水性及活性较差，在烧结台车上温度升高过程中又会生成细粉状，而使得烧结透气性变差，部分除尘灰细粉被负压抽风再次进入除尘器，形成除尘恶性循环，对除尘器增加除尘负荷，对烧结过程产生很多不利影响。就高炉重力除尘灰来说，由于碳含量相对较低，而且相当不稳定，无法纳入烧结燃料使用计划，不能使用，因而造成浪费。

因此，全采用冶金含铁废料中的除尘灰制球很困难，使用膨润土或腐植酸做粘接剂效果不理想，除非超大计量使用，但又会降低原料含铁品位，这在冶金行业已是不争的现实。原因是冶金含铁废料均是高温烧制后的熟料，其亲水性和活性较差，成球困难，成球后强度差，难以达到冶炼要求。因此，冶金含铁废料中的除尘灰成球，必须提高其亲水性和活性，才能达到对其的有效利用。

发明内容