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1、210 第17届全国铁合金学术研讨会论文集铬铁合金厂固体废弃物的特性及处理技术马国军薛正良程常桂(武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室 武汉中国430081)摘 要 铬铁合金厂固体废弃物包括炉渣和尘泥，其中含有锌、铬、铁等有价元素，同时也含有人量的重金属离子，如六价铬等。有效收其中的有价组分对资源利用和环境保护都具有重要意义。本文介绍丁铬铁含金厂固体废弃物的理化特性，并总结厂回收或利用【司体废弃物中有价组分的工艺。关键词铬炉渣粉尘铁合金环境保护Characteristics and Treatment Technologies of Solid Wastes inthe Fe
2、rrochromium PlantMa Guojun Xue Zhengliang Cheng Changgui(Key Laboratory for Ferrous Metallurgy and Resources Utilization of Ministry of Education，WuhanUniversity of Science and Technology,Wuhan 43008 1，China)Abstract The solid wastes in the ferrochromium plant include slag and dust 9r slurryIt conta
3、ins valuable elements ofzinc，chromium and iron as well as significant levels of heavy metals，such as Cr(VI)Therefore，it is meaningful to resourceutilization and environment protection to efficiently recovery the valuable components in these wastesThis paper describesthe physical and chemical propert
4、ies of the solid wastes in the ferrochromium plantIn addition，the processes which callrecover or utilize the valuables in these wastes are also summarizedKeywords chromium，slag，dust，ferroalloy,environmental protection刖昂铬主要应用在冶金、化工和耐火材料生产工业中，其中大约76的铬应用于冶金工业u。目前已发现的50余种含铬矿物中具有工业应用价值的只有铬尖晶石类矿物。我国的铬资源相当
5、贫乏，每年都需高成本大量进口。近年来我国不锈钢生产呈迅速增长趋势，对铬铁的需求量也越来越大。同时，铬铁合金冶炼企业所面临的环境压力也日趋紧迫，尤其是铬铁合金厂固体废弃物的排放，必须符合国家环保要求。通常，铬铁合金厂中固体废弃物主要来源于高温生产工艺中产生的炉渣和尘泥。由于高碳铬铁渣粘度大、熔点高，渣铁无法完全分离。一般来说，每生产1 t高碳铬铁合金大约要产生1112 t废渣；同时在铬铁合金埋弧炉冶炼过程中，由于元素的高温蒸发、电极孔飞溅出的渣铁和装料过程中炉料细小颗粒随尾气排出还会产生约25 kg的烟尘或污泥拉1。由于炉渣和尘泥中含有一定量的重金属离子，如六价铬、锌等，对环境会造成严重污染，国
6、内外环保法都规定这些废弃物必须经过回收或无害化处理后才能够排放。尤其是六价铬，由于其化合物在水中具有很高的溶解度，而且它是一种致癌物质，不仅会严重危害人体健康，造成环境污染，还可能破坏生态平衡。t日=界上很多国家对固体废弃物中六价铬含量的限制也相当严格见表1，以防止同体废弃物中盐类或有害物质浸出，造成土壤碱化和地下水污染。冈此，回收利用铬铁合金厂固体废弃物对资源利用和环境保护都具有重大意义。本文简要介绍了这些同体废弃物的基本特性及处理工艺，以期对铬铁合金厂固体废弃物的管理提供有益的参考。1 铬铁合金厂固体废弃物的基本特性11 物理特性从外观上看，高碳铬铁渣呈灰黑色，部分工厂产生的渣呈暗绿色和铁
7、锈红色，其质地坚硬，抗压强度在100200 MPa之间，破碎起来十分困难。有研究表明该渣经水浸后易丁二粉碎1。其第1 7届全国铁合金学术研讨会论文集 21t攉密度约为I。2l。7 mgc疆，匕重为235，毖 磁纯系数为9，2200187kg隆”，表1 各国对固体废弃物中铬及六价铬的含量限制国别 美国 德国 中国 日本 意人利 两班牙浸出液围液比 1：20 1：10 l：10 l：lO l：20 l：10含量限制 Cr(III) 5(总铬) 2(总铬) 4(mgn) Cr(VI) 05 1 5 15 02 O5铬铁合金烟尘一般分为褪烟尘承j细翅尘两类，由旋风除尘器收集的烟尘颗粒尺寸较大，莹黑色。
8、而由布袋除尘器捕集的烟尘呈浅灰色，颗粒细小，极易凝聚成团。表2列出了铬铁合金烟尘的物理特性旧引。由表2可以看出，铬铁合金细烟尘的平均粒度在07132 u m之间，水分含羞较低约为l器)，比表面积很犬。当其浸入水中昕￥碱性，此外，由丁细烟尘中含可溶性盐类，遇水时即部分溶解，这意味着堆放或填埋这些烟尘会导致土壤碱化。和细烟尘相比，粗烟尘的平均粒皮大约为80 la Ill，水分含量更低，浸入水中时呈强碱性。表2+铬铁合金烟尘的物理特性“町铬铁合金 粒径血D 水分 比表面积 雉_密度 水溶性组分滔尘 徂m ， (mIg) g七m 觑 州值细烟尘 O7113 23 0，93106 53ll 3 2 0，
9、49O93 3341186 3 09848粗烟尘 7976 048 111812化学成分及矿相组成表3列出了国内外铬铁合金冶炼厂废渣的化学成分。由表3可以看出，国内外铬铁合金渣成分相近，主要由SiO：。MgO和A1；0，组成。其中的有价元素主要是铬，还含有少量的铁。有研究表明犬约725的Crz03存在于粒径大于2 mm的颗粒们表3高碳铬铁渣自4饱掌成分“1 9“。X化学成分 C0203 Si02 MgO A1203 Fe0 CaO国F勾4,11-13 1860 28637 318540 1625。 0830 2O48美国【14】 3580 27832 29235 23832 4O瑞典【5】 3
10、。96 34 2975 2456 3。69 344铬铁合金渣包含的矿物相主要有镁铝尖晶石、镁橄榄石、玻璃相、金属珠、钙镁橄榄石和铬尖品石等。其中尖晶石稻跫铬铁合金渣中f挎主要矿相，其晶粒尺寸一般从小于20 u m到大约2 000 u m1。铬铁合金渣中元素的浸出能力除钾达到16#b，其他元素的可浸出率都较低，其中可浸出铬、镍和锌分别占总铬、总镍和总锌的00317、4664和33锈59引。表4列出了铬铁合金烟尘的化学成分范围和所含有的晶体相【9”。“。从表4 r中可以看出，铬铁合金粗烟尘含有大量j勺铬、硅、铁、铝、镁和碳。而铬铁合金细艄尘蝌富含硅、锌，钠、镡、镁、硫和氯，与粗烟尘相比，其铬、铁和
11、碳含量较低。铬铁合金粗烟尘的主要物相是铬尖晶石、石英、钙长石和非晶型碳质材料，而绪滔尘螂主要与氰化钠、氧化锌等物质的蒸发以及二氧化硅、氧化镁等氧化物的高温还原紧密相关1。在铬铁合金细烟尘中还发现了少量的含结晶水的化合物， 如 Na。(sot)C1(0H)。6H：0 和ZnSOt(oH)乱5Hz0。此外，研究表明可浸出的六价铬集中在铬铁合金细烟尘中，采用敞开式埋弧炉冶炼烟尘中六价铬含量高达7 000 ppm，远远超过了各国对六价铬的含量限制一8t,Zl J第1 7届全国铁合金学术研讨会论文集表4铬铁合金烟尘的化学成分范围和所包含的晶体相阳删化学成分 含该元素的晶体相元素铬铁粗烟尘 铬铁细烟尘 铬
12、铁粗烟尘 铬铁细烟尘Cr 1314171 I 19274 铬尖晶石 铬尖晶石和FeCrSi 9151386 1645342 石英和钙长石 石英、镁橄榄石、M93A12Si3012和A12Si05AI 56l664 106562 铬尖晶石和钙长石 铬尖晶石Ca 07l172 O14057 白云石和钙长石Zn O59O64 1371213 ZnO，NaZn4(S04)CI(OH)66H20，Zn4S04(OH)65H20Fe 5-371058 O6l30l 铬尖晶石和FeCr 铬尖品石和FeCrMn 01l018 O23O58Mg 414716 10l1392 白云石和铬尖晶石 镁橄榄石MgO和铝
13、S 028076 09634 NaZn4(s04)CI(OH)66H20和Zn4S04(OH)65H20Cl O89 095332 NaCI，NaZn4(S04)CI(OH)66H20Na 132189 17l594 NaCl，NaZna(S04)CI(OH)66H20K 08409 l 1O758C 99715，5 1I158 煤、焦碳和木炭 煤、焦碳和木炭Ga 0015 00260392铬铁合金厂固体废弃物处理技术21铬铁合金渣处理工艺表5列出了国内外铬铁合金渣处理工艺。归结起来，主要包括回收合金或铬精矿的工艺和循环回收利用工艺等。其中回收合金或铬精矿的工艺是采用磁选、重选等方法来回收，而
14、循环回收利用工艺是用铬铁合金渣为原料生产耐火材料、造渣剂或用于水泥掺合料和铺路。表5铬铁合金渣处理工艺叭。“”时铁合金厂 废渣类别 主要工艺或用途 主要产品 其它产品印度某高碳铬铁合金厂【6】 高碳铬铁渣 中低强度磁选 铬精矿 非磁性尾矿阿克苏斯克铁合金厂【7】 高碳铬铁渣 强磁选 铬精矿 非磁性碎石吉林铁合金厂f13】 高碳铬铁渣 湿磁选 铬矿和金属 尾矿上海铁合金厂【”J 微碳铬铁渣 筛选+磁选 微碳铬铁 粉状尾渣津巴布韦铬铁公司f16J 铬铁合会渣 重选(跳汰+螺旋溜槽) 金属 尾矿希腊Hellenic铁合金公司【26】 铬铁合金渣 重选(跳汰+摇床) 金属 尾矿印度Bamnilal铁合
15、金厂f15】 铬铁合金渣 重选(跳汰+摇床) 铁合金 尾矿重钢集团铁合金公司【12】 铬铁合金渣 重选(跳汰) 铁合金 尾渣锦州铁合金厂【27】 铬铁合金渣 重选(跳汰) 金属 尾渣上海铁合金厂f281 高碳铬铁渣 重选(跳汰) 铬精矿 粉状尾渣上海冶金技术开发研究中，i,291 高碳铬铁渣 耐火材料生产 不烧镁铬砖辽宁某铁合金厂【10l 高碳铬铁渣 耐火材料生产 不烧镁砖川投峨眉铁合金集团公司c30】 高碳铬铁渣 耐火材料生产 精炼炉堵眼粉211回收合金或含铬精矿的工艺 2111磁选上艺第17届全国铁合金学术研讨会论文集由于高碳铬铁渣中的残余铬矿具有弱磁性，而铬铁合金具有强磁性。因此，可以采用磁选的工艺来回收渣中的铬铁合金颗粒和残余铬矿。在印度，曾采用干式弱磁选法来处理产生的高碳铬铁渣哺1。采用的主要设备是带式磁选机。半工业试验和工业试验都表明采用该法可以回收高碳铬铁渣中的有价组分，在工业试验中采用两级磁选可获得含Crz0。为571的精矿，产率为15。2003年，哈萨克斯坦的阿克苏铁合金厂采用钕铁硼永磁铁制造的C M B 1-63100-H型疆磁场鼓式磁选机来选别铬铁合金渣川。磁选机磁感应强度可达到O7 T，生产能力可达30th。其生产工艺简单，只需将废渣破碎、筛分成-40+20mm，一20+5 null和一5
