[发明专利]一种无钙铬渣经直接还原制备含铬铁粉的方法

说明书

技术领域

本发明涉及铬渣综合利用的技术领域，更具体地说，涉及一种无钙铬渣经直接还原制备含铬铁粉的方法。

背景技术

铬盐是我国无机化工主要系列产品之一，广泛应用于冶金、制革、颜料、染料、香料、金属表面处理、木材防腐、军工等工业中，被列为最具有竞争力的八种资源性原材料产品之一，铬盐的主要产品品种为重铬酸钠和铬酸酐。

传统的铬盐生产方法为有钙焙烧工艺，由于使用白云石、大理石或生石灰等钙质填料，造成排渣量大（以铬酸钠吨产品计约1.5~2.5吨渣），并含有大量致癌物铬酸钙，难以解毒治理，造成对环境的严重污染，是国家产业政策中淘汰类工艺。为解决铬盐生产严重污染环境的问题，国内外有关机构、企业做了大量的少钙、无钙焙烧工艺研究和实践工作，少钙焙烧工艺虽然使排渣量有所减少，但渣中含铬酸钙的问题没有解决，属国家产业政策中限制类工艺。无钙铬渣是利用当前最先进的无钙焙烧工艺技术生产铬盐过程中排放的一种工业废渣，无钙铬渣既是有害废渣，又是可利用的二次资源，如一条年产5万吨的铬盐生产线，每年预计可排无钙铬渣4万吨，如果按含Fe₂O₃、Cr₂O₃分别为36.5%、9.5%计算，则每年损失纯Fe、Cr资源分别为10220吨、2600吨。铬渣中可溶性的 Cr⁶⁺毒性剧烈，不仅危害生态环境，而且影响动植物生长。鉴于铬渣的严重危害，其无害化处理和综合利用技术的开发已迫在眉睫。

传统对铬渣治理总的趋势是对六价铬解毒后堆存或填埋，多数认为铬渣没有太大利用价值或难以处理而不强调资源化合理利用，也有少数研究朝综合利用方向发展，但其经济效益不明显。目前国内铬渣的处理处置技术分为解毒处理和综合利用两大类，其中解毒处理又分为三种方法，即化学法（干法、湿法）、微生物法和微波法。虽然有学者提出了多种治理铬渣的技术，但难以实现工业化。治理铬渣的技术还存在着可能会造成二次污染、 有价值元素未得到回收利用、 解毒不彻底等多方面问题。

如中国专利号ZL90103420.7，授权公告日为1993年6月2日，发明创造名称为：真空还原处理铬渣获多种产品综合利用工艺，该申请案克服了现有技术中铬渣中的有用成分没有得到充分利用的问题，以铬渣、硅铁和氧化钙为主要原料，按一定比例配料后制成团块，经高温真空还原，即可直接制取金属钠、金属镁和无害渣；经过磁选、水选后，可将低铬铁分离出来，分离低铬铁后的有用渣，用球磨机配磨水泥或用来制作建筑砌块。该申请案处理的是有钙焙烧工艺生产过程中产生的有钙铬渣，在一定程度了对有钙铬渣进行了综合利用，但是，其不足之处在于：（1）采用真空还原工艺，其设备复杂，工艺参数控制难度大，工业化应用成本高；（2）以硅铁作为还原剂，其成本高，降低了铬渣综合利用的商业价值；（3）以氧化钙为主的助溶剂，使混合料碱度偏高，偏离了还原反应的最佳动力学条件，使得铬渣不易被还原，或还原时间延长，收得率降低。

此外，中国专利申请号：201010107049.9，发明创造名称为：一种综合利用无钙铬渣直接生产铬基合金钢的方法，该申请案按照计量备料、还原冶炼、出渣出铁、精炼浇注等步骤进行，在无钙铬渣中配入还原剂，在电炉内冶炼，冶炼得到的铬铁水直接进入精炼炉进行吹氧脱碳精炼，得到铬基合金钢，其主要成分为：C 0.2～6.0%、Cr 8.0.0～50.0%、Si 0.3～1.0%、S ≤0.05%、P ≤0.05%、V 0.1～0.5%，该种合金钢可以直接铸造或锻压生产各种耐磨材料，但是其不足之处是：（1）该申请案将包含杂质的无钙铬渣全部熔融冶炼，且还原温度为1500~1650 ℃，其渣量大，能耗高，生产率低，导致处理成本大；（2）其无钙铬渣中的杂质元素Na对炉衬的侵蚀严重，设备维护率高；（3）该申请案中的铬元素的回收率低，无钙铬渣中的铬元素未得到充分回收利用。

采用无钙焙烧工艺技术生产铬盐过程中排放的无钙铬渣，相比有钙铬渣，其CaO的含量大为降低，但是其MgO的含量却达20%左右，四元碱度约为1.5，现有技术中对无钙铬渣的综合利用技术中，最关键的难点就是MgO的含量较高，难以将MgO与铬铁分离，使得铬、铁元素的回收率低，且分离后的铬、铁的品位之和一般在60%以下。虽然目前无钙铬渣的治理已经取得了一定的成就，但是要实现无钙铬渣的解毒和高附加值的资源化利用，就必须突破传统治理方法的束缚，运用多学科的知识，改变以前单一无害化治理模式，按照循环经济和清洁生产概念，将无钙铬渣作为一种可利用的资源进行工业化生产。只有这样才能有效解决无钙铬渣综合利用不彻底，能耗大，易产生二次污染，成本过高的问题。