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鉻主要應用在冶金、化工和耐火材料生產(chǎn)工業(yè)中,其中大約76%的鉻應用于冶三久重工業(yè)。目前已發(fā)現(xiàn)的50余種含鉻礦物中具有工業(yè)應用價值的只有鉻尖 晶石類礦物。我國的鉻資源相當貧乏,每年都需高成本大量進口。近年來我國不銹鋼生產(chǎn)呈迅速增長趨勢,對鉻鐵的需求量也越來越大。同時,鉻鐵合金冶煉企業(yè)所 面臨的環(huán)境壓力也日趨緊迫,尤其是鉻鐵合金廠固體廢棄物的排放,必須符合國家環(huán)保要求。
通常,鉻鐵合金廠中固體廢棄物主要來源于高溫生產(chǎn)工藝中產(chǎn)生的爐渣和塵泥。高碳鉻鐵渣粘度大、熔點高,渣鐵無法分離。一般來說,每生產(chǎn)lt 高碳鉻鐵合金大約要產(chǎn)生1.1-1.2t廢渣;同時在鉻鐵合金埋弧爐冶煉過程中,由于元素的高溫蒸發(fā)、電極孔飛濺出的渣鐵和裝料過程中爐料細小顆粒隨尾氣 排出還會產(chǎn)生約25kg的煙塵或污泥。由于爐渣和塵泥中含有一定量的重金屬離子,如六價鉻、鋅等,對環(huán)境會造成嚴重污染,國內(nèi)外環(huán)保法都規(guī)定這些廢棄物必 須經(jīng)過回收或無害化處理才能夠排放。尤其是六價鉻,由于其化合物在水中具有很高的溶解度,而且是一種致癌物質(zhì),不僅會嚴重危害人體健康,造成環(huán)境污染,還 可能破壞生態(tài)平衡。
世界上很多國家對固體廢棄物中六價鉻含量的限制也相當嚴格,以防止固體廢棄物中鹽類或有害物質(zhì)浸出,造成土壤堿化和地下水污染。因此,回收利用鉻鐵合金廠固體廢棄物對資源利用和環(huán)境保護都具有重要意義。
從外觀上看,高碳鉻鐵渣呈灰黑色,部分工廠產(chǎn)生的渣呈暗綠色和鐵銹紅色,其質(zhì)地堅硬,抗壓強度在100-200MPa之間,破碎起來十分困難。 有研究表明,該渣經(jīng)水浸后易于粉碎,其堆密度約為1.2-1.7mg/cm³,密度為2.35kg/m³。鉻鐵合金煙塵一般分為粗煙塵和細煙塵兩類,由旋 風除塵器收集的煙塵顆粒尺寸較大,呈黑色。而由布袋除塵器捕集的煙塵呈淺灰色,顆粒細小,極易凝聚成團。鉻鐵合金細煙塵的平均粒度在0.7-13.2μm 之間,水分含量較低(約為1%),比表面積很大,當其浸入水中時呈堿性。此外,由于細煙塵中含可溶性鹽類,遇水即部分溶解,這意味著堆放或填埋這些煙塵會 導致土壤堿化。和細煙塵相比,粗煙塵的平均粒度大約為80μm,水分含量更低,浸人水中時呈強堿性。#p#分頁標題#e#
鉻鐵合金渣包含的礦物相主要有鎂鋁尖晶石、鎂橄欖石、玻璃相、金屬珠、鈣鎂橄欖石和鉻尖晶石等。其中尖晶石相是鉻鐵合金渣中的主要礦相,其晶粒 尺寸一般從小于20μm到大約2000μm。鉻鐵合金渣中元素的浸出能力除鉀達到16%外,其它元素的可浸出率都較低,其中可浸出鉻、鎳和鋅分別占總鉻、 總鎳和總鋅的0.03%-1.7%、4.6%-6.4%和3.3%-5.9%。
鉻鐵合金粗煙塵含有大量的鉻、硅、鐵、鋁、鎂和碳。而鉻鐵合金細煙塵則富含硅、鋅、鈉、鉀、鎂、硫和氯。與粗煙塵相比,其鉻、鐵和碳含量較低。 鉻鐵合金粗煙塵的主要物相是鉻尖晶石、石英、鈣長石和非晶型碳質(zhì)材料,而細煙塵則主要與氯化鈉、氧化鋅等物質(zhì)的蒸發(fā)以及二氧化硅、氧化鎂等氧化物的高溫還 原緊密相關(guān)。在鉻鐵合金細煙塵中還發(fā)現(xiàn)了少量含結(jié)晶水的化合物,研究表明可浸出的六價鉻集中在鉻鐵合金細煙塵中,采用敞開式埋弧爐冶煉,煙塵中六價鉻含量 高達7000ppm,遠遠超過了各國對六價鉻的含量限制。
國內(nèi)上海鐵合金廠在試用強磁選、重液和跳汰選礦后,最終采用跳汰選礦來回收鉻精礦。但工藝的回收率僅達到70%左右,且不能回收小于3mm爐渣中的金屬顆粒。此外,錦州鐵合金廠也曾采用旁動式雙斗隔膜跳汰機(LTP34) 來回收廢渣中的合金。工藝中需先將廢渣破碎、篩分到顆粒粒徑小于12mm后采用電磁振動給料機送入跳汰機。在爐渣粒度小于12mm時,床石層厚度 為+40-60mm以及加料速度為2.2-3.0t/h可以使渣中的合金回收率達到68.86%,回收的金屬產(chǎn)品中鉻含量也達到了61.48%,具有良好 的效果。
我國的鉻資源貧乏,有效回收鉻鐵合金廠固體廢棄物可以產(chǎn)生良好的環(huán)境效益和經(jīng)濟效益。目前國內(nèi)外處理鉻鐵合金廢渣的技術(shù)主要有兩類方法:采用重 選、磁選等選礦方法回收金屬或鉻精礦,尾渣還可以用于生產(chǎn)水泥或鋪路;采用循環(huán)回收用作其他工藝的原料,如用于生產(chǎn)微晶玻璃、耐火材料以及作水泥摻合料和 鋪路。對于鉻鐵合金粗煙塵在造球后可以直接返回到埋弧爐,而細煙塵不宜直接回收,可以采用濕法冶三久重工藝回收鋅或采用固化/穩(wěn)定化工藝來生產(chǎn)水泥或粘土磚。