燒結鐵

鉻鹽產品是鉻酸酣(CrO3) 和紅礬鈉(Na2Cr2O7·2H2O) ,其生產工藝是將鉻礦粉、純鹼、白雲石粉和青石粉按一定比例混合,入迴轉窯在近1 000 ℃下焙燒,各物質進行氧化還原反應,將鉻礦中Cr2O3 氧化為Na2CrO4 。上述混合物質經焙燒後成為熟料,再用水進行浸泡,溶解出Na2CrO4 ,再加酸濃縮、乾燥後,生成固體鉻酸酣產品,也可進一步生產紅礬鈉。在鉻鹽生產過程中產生大量的固體廢渣,即鉻浸取廢渣。通常每生產1 t 紅礬鈉要產生2-4 t 鉻渣。

鉻渣的物相組成如下:方鎂石MgO 20 %; 硅酸二鈣βO2CaO·SiO2 25 %;鐵鋁酸鈣4CaO·Al2O3·Fe2O3 25 %;亞鉻酸鈣αOCaCr2O4 鉻尖晶石(Mg、Fe) Cr2O4 5 %O10 %; 鉻酸鈣CaCrO41 %;四水鉻酸鈉Na2CrO4 ·4H2O 2 %O3 %; 鉻鋁酸鈣4CaO·Al2O3·CrO3·12H2O 1 %O3 %;鹼式鉻酸鐵Fe (OH) CrO4 0. 5 %;碳酸鈣CaCO3 2 %O3 %;水合鋁酸鈣3CaO·Al2O3·6H2O 1 %。其中,四水鉻酸鈉與鉻酸鈣是構成鉻渣中Cr6 + 的主要部分,佔渣中Cr6 + 的64 %左右。

鉻渣因其含有六價鉻而具有毒性,污染生態環境,危害人畜健康。鉻渣中的鉻主要以六價態的CrO3 存在。鉻化合物對皮膚、粘膜有局部刺激作用,可造成潰瘍。吸入含六價鉻的氣溶膠可造成鼻中隔軟骨穿孔,使呼吸器官受到損傷,嚴重的會造成肺硬化。一般的毒性作用表現在肝、腎、胃腸道、心血管系統的損傷。眼睛受到侵害時,會發生結膜炎,還可能失明。對敏感人羣會產生皮膚鉻濕疹。有皮外傷時,接觸鉻後傷口不易癒合,對人易產生三致(致敏、致癌、致畸) 。

環境中遷移的鉻對植物生長有抑制作用,阻滯作物對其他元素的吸收;鉻能使動物細胞的代謝功能發生障礙,對動物體具有明顯的“三致”作用。鉻渣污染已成為最嚴重的環境問題之一,已嚴重阻礙了鉻鹽工業的進一步發展。

化工總廠年產鉻酸酣1 萬餘t ,年產鉻渣量約6 萬t 。該廠從1958 年開始生產,至今已堆積鉻渣20 餘萬t ,堆積於小清河畔,產生嚴重的環境問題。

由於鉻渣中含有鈣、鎂、鐵、鋁、硅等元素,這就為鉻渣的治理與資源化提供了可能。鉻渣中CaO + MgO的質量分數在50 %左右,還含有一定量的Fe2O3 和SiO2 ,代替部分白雲石作燒結熔劑理論上是可行的。但由於堆積時間長,其Ca、Mg 的活性度減弱 ^[1]  。

濟南鋼鐵股份有限公司現有120 m2 燒結機2 座,60 m2燒結機2 座,320 m2 燒結機1 座;350 m3 高爐6 座,1 750 m3高爐3 座。現在利用2 座120 m2 燒結機和1 座1 750 m3 高爐進行配燒鉻渣,對鉻渣進行無害化解毒處理。

鉻渣配燒解毒工藝流程。化工廠在鉻渣堆存地先對鉻渣進行破碎、篩分,使鉻渣粒度小於5 mm ,用汽車運至第一燒結廠鉻渣專用受料槽,由皮帶運送進入配料室,由圓盤給料機經電子皮帶秤稱後, 直接下到配料皮帶上, 與其他原料按一定比例進行混配, 然後送入混料機, 經一混、二混2 次混勻後, 送往2 ×120 m2 燒結機進行燒結。鉻渣中的Cr6 + 在高温、還原氣氛下解毒。燒結礦經破碎、篩分後送往高爐鍊鐵。

在燒結配料中,鉻渣的實際使用量為1. 69 % ,以取代部分熔劑,其他熔劑的調整則按成分計算確定生石灰與輕燒白雲石的增減,以確保鹼度與MgO 含量滿足鍊鐵要求為基準。

配加鉻渣後,各種熔劑和燃料配比皆有較大降低。配加鉻渣前後有關參數指標變化情況可以看出,燒結工藝配燒鉻渣後,對燒結礦主要技術指標沒有明顯影響,但利用係數降低0. 03 t/ (m2 ·h) 。因而,對鉻渣的配比不宜過高。

在燒結配燒解毒鉻渣過程中,必需採取相應的措施,嚴格防止產生二次污染。在配燒使用過程中須做到四不:不落地,不貯存,不水衝,不揚塵。為此,對燒結配燒使用鉻渣需建設鉻渣專用上料線。新建鉻渣汽車受料槽(帶防雨棚) ,鉻渣通過大傾角皮帶機運入到2 個鉻渣配料礦槽。

新建1 個污水池,將水封槽污水彙集到新建污水池中,然後送入機頭、機尾除塵系統污泥製漿池內混料用,既節約了新水又避免了污水外排。

為了瞭解燒結配燒鉻渣過程中對環境的影響,分別對配燒鉻渣的燒結礦和返粉,以及燒結水封拉鍊水中Cr6 + 及總Cr 含量進行了監測分析 ^[2]  。

目前國家對固體廢物中有毒有害成分的控制,以一定量固體廢物單位體積浸出液中所含有毒有害物質的量進行控制。對廢水中的污染物質則直接以單位體積廢水中污染物質的量進行控制。

國家標準《危險廢物鑑別標準—浸出毒性鑑別(GB5085. 3O1996) 》危險廢物浸出液總鉻鑑別值是10 mg/L ,六價鉻鑑別值是1. 5 mg/L。因此,燒結礦和鍊鐵返粉中總鉻和六價鉻含量都低於危險廢物國家標準鑑別值。

國家標準《污水綜合排放標準( GB8978O1996) 》第一類污染物最高允許排放質量濃度總鉻1. 5 mg/L , 六價鉻0.5 mg/L。第一燒結廠水封拉鍊水中總鉻含量和六價鉻含量超過此排放標準。但水封拉鍊水循環使用,不外排,因此不會造成水污染。

為了防止在燒結、鍊鐵工藝處理鉻渣過程中對崗位工人的毒害,必須加強崗位工人的個體防護。採取的措施是:為工人配備完善的勞保護品,工作服、防塵毒口罩、護目鏡、披肩、長筒手套、高幫皮鞋等。配備專用洗衣機,專洗鉻渣工人的工作服。另外備有硫代硫酸鈉溶液,一旦鉻渣塵侵入眼睛或劃破皮膚, 立即用硫代硫酸鈉溶液沖洗, 即將六價鉻還原,防止六價鉻對人體的毒害。

(1) 經過燒結鍊鐵工藝處理鉻渣,能夠比較徹底地對鉻渣中的Cr6 + 進行解毒。

(2) 在現有燒結工藝條件下,配加一定量的鉻渣,對燒結礦的主要技術指標無明顯影響,燒結礦的質量有保證。

(3) 鉻渣作為一種有毒的工業廢物,在燒結生產工藝過程中可代替一定量的消石灰和白雲石做燒結熔劑,能產生一定的經濟效益。

(4) 經過採取嚴密的防護措施,不會產生二次污染。

(5) 在燒結配燒鉻渣解毒過程中,會對燒結利用係數產生一定影響,鉻渣配加量必須控制在1. 6 %以內。

(6) 為防止在配燒鉻渣過程中崗位職工受到傷害,應為配燒鉻渣崗位職工配發標準的勞動保護用品—披肩、護目鏡、防毒防塵口罩、橡膠手套、高幫工作鞋。

(7) 利用燒結鍊鐵工藝解毒處理鉻渣是一種最經濟、處理量最大、處理速度最快的方法,值得推廣 ^[3]  。