本发明涉及工业危险固废无害化处理
技术领域：
，具体涉及一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法。
背景技术：
：铬渣，是指生产加工金属铬和铬盐、冶金、电镀、制革等工业活动中，产生的工业废渣。铬渣中含有的铬酸钙、六价铬等有毒物质具有强氧化性。其中六价铬离子对人体健康的毒害很大，它的化合物具有很强的氧化作用，对人体的消化道、呼吸道、皮肤和黏膜都有危害，更甚者会导致癌症的发生。铬渣一般呈粉末状，很容易随空气散发，一旦流失扩散，会对生态环境造成极大的污染危害，成为人类的健康杀手。目前我国的铬渣处理主要有三种途径，第一种是采取防渗并加盖防水的堆贮填埋方法，这种方法只是简单地封存，并不能对这种有害物质进行真正的处理；第二种方法是在铬渣中加入还原剂，经过化学反应将六价铬还原成三价铬，这种方法还原为三价铬容易再被氧化为六价铬，安全程度不高；还有一种是综合利用法，就是将铬渣经过去毒、无害化处理，再进行综合利用。中国专利cn101875987b公开了一种铬渣的综合利用法，目的将铬渣冶炼为低铬生铁，包括：将铬渣、铁矿粉与焦粉、石灰混合后造粒，造粒后用烧结机烧结为烧结矿，再将烧结矿送入高炉冶炼低铬生铁；该专利在利用铬渣冶炼低铬生铁时，加入了铁矿粉，且在工艺中先将造粒后的混合物颗粒烧结为烧结矿，再在高炉中冶炼低铬生铁，工艺复杂、成本高。技术实现要素：本发明为了解决上述存在的技术问题，旨在提供一种工艺简单、经济环保的将危废铬渣直接还原为铬铁的方法。本发明提供的技术方案如下：一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，包括如下步骤：步骤1：对铬渣进行预处理，将铬渣干燥至含水分7-10％，将干燥后的铬渣进行筛分；步骤2：将焦粉、石灰、碳酸钠与铬渣按比例混合均匀后造粒，制成球形冶炼颗粒；步骤3：将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下，并在600-800℃的温度下对冶炼颗粒进行预还原；步骤4：将预还原的冶炼颗粒输入电弧精炼炉中，在1600-1800℃的温度下精炼；步骤5：放出精炼炉内的铁水和废渣，并将铁水铸造成型为铬铁合金产品。在本发明一种优选方案中，所述步骤1中先将干燥后的铬渣过筛至50目，再用球磨机对铬渣进行球磨，球磨完成后筛分至160-200目。本发明提供的筛分处理包括过筛、研磨和再过筛三个步骤，第一次过筛去除危废铬渣中的杂质，研磨之后再过筛，将危废铬渣筛分至合适直径，有利于后续造粒成型等。在本发明一种优选方案中，所述步骤2中焦粉、石灰、碳酸钠的添加量分别占铬渣重量的5-9％，4-6％，2-5％。在本发明一种优选方案中，所述步骤2中球形冶炼颗粒的直径为6-12mm。在本发明一种优选方案中，所述步骤3中，利用所述电弧精炼炉的热量将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下。本发明利用电弧精炼炉的热量烘干冶炼颗粒，充分利用了工艺过程中的能量，有效节省工艺成本。在本发明一种优选方案中，所述步骤3中，冶炼颗粒在600-800℃的温度下的预还原时间为1.2-2.0h。在本发明一种优选方案中，所述步骤4中，在1600-1800℃的温度下精炼的时间为1.0-1.5h。本发明合理设置预还原与精炼的时间和温度，在降低工艺能耗和成本的情况下，达到危废铬渣中cr被充分还原，实现危废铬渣解毒和资源再利用目的。在本发明一种优选方案中，所述步骤5中的废渣制成建筑材料。在本发明一种优选方案中，所述铬铁合金中含60-80％fe和10-18％cr。综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果为：1、本发明提供的将危废铬渣直接还原为铬铁的工艺中，只用到电弧精炼矿热炉，通过一炉成型方式，直接将危废铬渣还原为铬铁合金，实现了危废铬渣无害化处理，并且制得的铬铁合金可作为钢铁等行业的直接原料来源。工艺产生的废渣经检测总cr和cr6 的含量很低，废渣经成分检测，可直接用于制备建筑材料。此外，在整个工艺中，除了造粒步骤加入还原剂、催化剂等物质外，无需在工艺的任何其他环节额外添加任何其他物质，节约了工艺成本，并且提高了工艺作业的安全性。2、本发明在步骤1中将铬渣干燥至合适的水分，有利于后续造粒过程，使得造粒过程不需要额外在添加水，且有利于造粒成型。本发明步骤2，将冶炼颗粒制成一定大小的球形颗粒，防止在利用精炼炉热气烘干颗粒时，冶炼颗粒被吹走，并且球形冶炼颗粒内部具有孔隙，在预还原和精炼过程中易于受热均匀，且有利于fe、cr在还原气氛下被充分还原。本发明在步骤3中，将冶炼颗粒烘干，并进行预还原，有利于降低精炼过程中能耗，缩短精炼时间，降低工艺成本。3、通过控制本发明工艺中预还原的温度和时间、精炼温度和时间、调整废渣预处理的过程以及选择合适配比的焦粉、石灰、碳酸钠的添加量等工艺参数和手段，本发明提供的工艺将危废铬渣主要处理为铬铁合金和可用作建筑材料的废渣两大部分，实现了危废铬渣的资源再利用，本发明危废铬渣资源利用率最高达到约97％。4、本发明工艺制备铬铁合金中cr与fe的比例可通过工艺中的参数来调节，其中所得铬铁合金中含60-80％fe和10-18％cr，可直接作为钢铁等行业的原料来源。综上，本发明提供的危废铬渣无害化及资源再利用处理工艺，资源利用率高、工艺简单、经济环保且能耗低。本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。附图说明图1示出本发明将危废铬渣还原为铬铁的工艺流程。具体实施方式下面结合实施例对本发明作进一步说明，但并不因此而限制本发明。下述实施例中涉及的操作方法，如无特别说明，均为常规方法。本发明成功将危废铬渣直接还原为铬铁，在整个工艺中，只用到电弧精炼矿热炉，通过一炉成型方式，直接将危废铬渣还原为铬铁，实现了危废铬渣完全无害化处理；此外，工艺产生的废渣经检测符合建筑材料的要求，可直接用于制备建筑材料，该工艺实现了危废铬渣的完全资源再利用，资源利用率达到约97％。并且在整个工艺中，除了造粒步骤加入还原剂等物质之外，无需在任何工艺环节额外添加任何其他物质，节约了工艺成本，并提高了工艺作业的安全性。本发明冶炼过程中回收的飞灰(含有部分cr)，再循环至工艺中，制成球形冶炼颗粒，再次冶炼。图1示出了本发明提供的工艺过程，具体地，本发明危废铬渣直接还原为铬铁的工艺，包括如下步骤：步骤1：对铬渣进行预处理，将铬渣干燥至含水分7-10％，对干燥后的铬渣进行筛分；步骤2：将焦粉、石灰、碳酸钠与铬渣按比例混合均匀后造粒，制成球形冶炼颗粒；步骤3：将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下，并在600-800℃的温度下对冶炼颗粒进行预还原；步骤4：将预还原的冶炼颗粒输入电弧精炼炉中，在1600-1800℃的温度下精炼；步骤5：放出精炼炉内的铁水和废渣，并将铁水铸造成型为铬铁产品。在本发明优选实施例中，所述步骤1的筛分步骤可包括：先将干燥后的铬渣过筛至50目，再用球磨机对铬渣进行球磨，球磨完成后筛分至160-200目。在本发明优选实施例中，所述步骤2中焦粉、石灰、碳酸钠的添加量分别占铬渣重量的5-9％，4-6％，2-5％。在本发明优选实施例中，所述步骤2中球形冶炼颗粒的直径为6-12mm。在本发明优选实施例中，所述步骤3中，利用所述电弧精炼炉的热量将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下。在本发明优选实施例中，所述步骤3中，冶炼颗粒在600-800℃的温度下的预还原时间为1.2-2.0h。在本发明优选实施例中，所述步骤4中，在1600-1800℃的温度下精炼的时间为1.0-1.5h。在本发明优选实施例中，所述步骤5中的废渣制成建筑材料。实施例1本实施例中，危废铬渣直接还原为铬铁的工艺，包括如下步骤：步骤1：对铬渣进行预处理，将2.5t铬渣干燥至含水分8％，将干燥后的铬渣过筛至50目，再用球磨机对铬渣进行球磨，球磨完成后筛分200目；步骤2：将焦粉、石灰、碳酸钠与铬渣按比例混合均匀后造粒，制成10mm球形冶炼颗粒，焦粉、石灰、碳酸钠的添加量分别占铬渣重量的7％，5％，3％；步骤3：利用电弧精炼炉的热量将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下，并在800℃左右的温度下对冶炼颗粒进行预还原1.8h；步骤4：将预还原的冶炼颗粒输入电弧精炼炉中，在1650℃左右的温度下精炼1.2h；步骤5：放出精炼炉内的铁水和废渣，并将铁水铸造成型为铬铁合金产品，废渣直接用作建筑材料。本实施例的铬渣中，包括41.14％三氧化二铁(fe2o3)，11.54％三氧化二铬(cr2o3)，铬渣的主要成分如下表：表1危废铬渣主要成分成分名称含量1灼烧减量(1025℃)3.432al2o321.823sio22.834fe2o341.145mgo12.576na2o3.977tio21.348zno0.119mno0.3410cr2o311.54本实施例制备的铬铁合金产品中含有70.8％fe和15.32％cr；对废渣进行全成分分析，结果显示处理后的废渣中含有2.44％fe2o3、1.21％cr2o3，本发明还采用火焰原子吸收光谱法和二苯碳酰二肼分光光度法分别对废渣中的总cr和cr6 进行了检测，检测结果显示废渣中总cr为0.29mg/l，废渣中cr6 的含量为0.016mg/l。本实施例中，2.5t危废铬渣经工艺处理后，得到约1.0t铬铁和1.42t可用作建筑材料的废渣，危废铬渣的资源综合利用率为96.8％。实施例2本实施例中，危废铬渣直接还原为铬铁的工艺，包括如下步骤：步骤1：对铬渣进行预处理，将2.5t铬渣干燥至含水分9％，将干燥后的铬渣过筛至80目，再用球磨机对铬渣进行球磨，球磨完成后筛分至150目；步骤2：将焦粉、石灰、碳酸钠与铬渣按比例混合均匀后造粒，制成10mm球形冶炼颗粒，焦粉、石灰、碳酸钠的添加量分别占铬渣重量的8％，6％，5％；步骤3：利用电弧精炼炉的热量将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下，并在750℃左右的温度下对冶炼颗粒进行预还原2.0h；步骤4：将预还原的冶炼颗粒输入电弧精炼炉中，在1700℃左右的温度下精炼1.4h；步骤5：放出精炼炉内的铁水和废渣，并将铁水铸造成型为铬铁合金产品，废渣直接用作建筑材料。本实施例的铬渣中，包括40.35％三氧化二铁(fe2o3)，12.61％三氧化二铬(cr2o3)，危废铬渣的主要成分如下表：表2危废铬渣主要成分成分名称含量1灼烧减量(1025℃)3.732al2o319.923sio22.894fe2o340.355cao2.156mgo11.617na2o3.778tio21.319v2o50.8210zno0.111mno0.312cr2o312.6113nio0.2114s3.35本实施例制备的铬铁合金产品中含有65.26％fe和13.44％cr；对处理后的废渣进行全成分分析，结果显示处理后的废渣中含有2.12％fe2o3、1.64％cr2o3，本发明还采用火焰原子吸收光谱法和二苯碳酰二肼分光光度法分别对废渣中的总cr和cr6 进行了检测，检测结果显示废渣中总cr为0.37mg/l，废渣中cr6 的含量为0.023mg/l。该实施例中，危废铬渣的资源综合利用率为93.4％。实施例3本实施例中，危废铬渣直接还原为铬铁的工艺，包括如下步骤：步骤1：对铬渣进行预处理，将2.5t铬渣干燥至含水分8％，将干燥后的铬渣过筛至80目，再用球磨机对铬渣进行球磨，球磨完成后筛分150目；步骤2：将焦粉、石灰、碳酸钠与铬渣按比例混合均匀后造粒，制成10mm球形冶炼颗粒，焦粉、石灰、碳酸钠的添加量分别占铬渣重量的9％，6％，5％；步骤3：利用电弧精炼炉的热量将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下，并在600℃的温度下对冶炼颗粒进行预还原2.0h；步骤4：将预还原的冶炼颗粒输入电弧精炼炉中，在1800℃的温度下精炼1.0h；步骤5：放出精炼炉内的铁水和废渣，并将铁水铸造成型为铬铁合金产品，废渣直接用作建筑材料。本实施例的铬渣成分与实施例1相同，包括41.14％三氧化二铁(fe2o3)，11.54％三氧化二铬(cr2o3)，铬渣的主要成分如表1所示。本实施例制备的铬铁合金产品中含有63.71％fe和12.01％cr；对废渣进行全成分分析，结果显示处理后的废渣中含有2.62％fe2o3、1.72％cr2o3，本发明还采用火焰原子吸收光谱法和二苯碳酰二肼分光光度法分别对废渣中的总cr和cr6 进行了检测，检测结果显示废渣中总cr为0.42mg/l，废渣中cr6 的含量为。0.047mg/l。该实施例中，危废铬渣的资源综合利用率为95.3％。实施例4本实施例中，危废铬渣直接还原为铬铁的工艺，包括如下步骤：步骤1：对铬渣进行预处理，将2.5t铬渣干燥至含水分10％，将干燥后的铬渣过筛至100目，再用球磨机对铬渣进行球磨，球磨完成后筛分200目；步骤2：将焦粉、石灰、碳酸钠与铬渣按比例混合均匀后造粒，制成12mm球形冶炼颗粒，焦粉、石灰、碳酸钠的添加量分别占铬渣重量的5％，4％，2％；步骤3：利用电弧精炼炉的热量将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下，并在650℃的温度下对冶炼颗粒进行预还原1.2h；步骤4：将预还原的冶炼颗粒输入电弧精炼炉中，在1600℃的温度下精炼1.5h；步骤5：放出精炼炉内的铁水和废渣，并将铁水铸造成型为铬铁合金产品，废渣直接用作建筑材料。本实施例的铬渣与实施例2的铬渣成分相同，包括40.35％三氧化二铁(fe2o3)，12.61％三氧化二铬(cr2o3)，铬渣的主要成分如表2所示。本实施例制备的铬铁合金产品中含有58.05％fe和14.43％cr；对废渣进行全成分分析，结果显示处理后的废渣中含有12.83％fe2o3、1.84％cr2o3；本发明还采用火焰原子吸收光谱法和二苯碳酰二肼分光光度法分别对废渣中的总cr和cr6 进行了检测，检测结果显示废渣中总cr为0.53mg/l，废渣中cr6 的含量为0.106mg/l。该实施例中，危废铬渣的资源综合利用率为94.7％。由本发明的结果可知，通过控制本发明工艺中预还原的温度和时间、精炼温度和时间、调整废渣预处理的过程以及选择合适配比的焦粉、石灰、碳酸钠的添加量等工艺参数和手段，危废铬渣主要处理为铬铁合金和可用作建筑材料的废渣两大部分，并且铬铁合金中cr与fe的比例可通过工艺中的参数来调节，其中所得铬铁合金中含60-80％fe和10-18％cr。另外，通过本发明工艺产生的废渣能够直接用作建筑材料，且废渣中cr6 的含量均很低。本发明工艺实现了危废铬渣的完全资源化利用。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。当前第1页1 2 3
技术特征：1.一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：对铬渣进行预处理，将铬渣干燥至含水分7-10％，将干燥后的铬渣进行筛分；
步骤2：将焦粉、石灰、碳酸钠与铬渣按比例混合均匀后造粒，制成球形冶炼颗粒；
步骤3：将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下，并在600-800℃的温度下对冶炼颗粒进行预还原；
步骤4：将预还原的冶炼颗粒输入电弧精炼炉中，在1600-1800℃的温度下精炼；
步骤5：放出精炼炉内的铁水和废渣，并将铁水铸造成型为铬铁合金产品。
2.根据权利要求1所述的一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，所述步骤1中先将干燥后的铬渣过筛至50目，再用球磨机对铬渣进行球磨，球磨完成后筛分至160-200目。
3.根据权利要求1所述的一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，所述步骤2中焦粉、石灰、碳酸钠的添加量分别占铬渣重量的5-9％，4-6％，2-5％。
4.根据权利要求1所述的一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，所述步骤2中球形冶炼颗粒的直径为6-12mm。
5.根据权利要求1所述的一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，所述步骤3中，利用所述电弧精炼炉的热量将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下。
6.根据权利要求1所述的一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，所述步骤3中，冶炼颗粒在600-800℃的温度下的预还原时间为1.2-2.0h。
7.根据权利要求1所述的一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，所述步骤4中，在1600-1800℃的温度下精炼的时间为1.0-1.5h。
8.根据权利要求1所述的一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，所述步骤5中的废渣制成建筑材料。
9.根据权利要求1所述的一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，其特征在于，所述铬铁合金中含60-80％fe和10-18％cr。
技术总结本发明公开一种危废铬渣直接还原为铬铁的方法，包括如下步骤：将铬渣干燥至含水分7‑10％，将干燥后的铬渣进行筛分；将焦粉、石灰、碳酸钠与铬渣按比例混合均匀后造粒，制成球形冶炼颗粒；将冶炼颗粒干燥至含水分3％以下，并在600‑800℃的温度下对冶炼颗粒进行预还原；将预还原的冶炼颗粒输入电弧精炼炉中，在1600‑1800℃的温度下精炼；放出精炼炉内的铁水和废渣，将铁水铸造成型为铬铁合金产品。本发明提供的将危废铬渣直接还原为铬铁的方法，实现了危废铬渣的无害化处理和资源再利用，资源利用率高、工艺简单、经济环保且能耗低。
技术研发人员：尚明东;贺海川;罗建;刘俊猷
受保护的技术使用者：贺海川;罗建;尚明东;刘俊猷
技术研发日：2020.01.17
技术公布日：2020.06.09
