王樹軒,李 寧,李 波,李玉龍,2
(1.中國科學(xué)院青海鹽湖研究所,青海西寧 810008;2.中國科學(xué)院研究生院)
鉻鐵渣中水溶性六價(jià)鉻浸取研究*
王樹軒1,李 寧1,李 波1,李玉龍1,2
(1.中國科學(xué)院青海鹽湖研究所,青海西寧 810008;2.中國科學(xué)院研究生院)
研究了鉻鐵渣中水溶性六價(jià)鉻的浸取條件,確定了最佳的浸取條件:去離子水與鉻鐵渣的質(zhì)量比為8,溫度為80℃,采用回旋振蕩方式,振蕩頻率為150 r/min,浸取時(shí)間為5 h。在此條件下測(cè)得的水溶性六價(jià)鉻的量為每克鉻鐵渣中含2.78μg,含量極低。確定鉻鐵渣中水溶性鉻的浸出條件對(duì)評(píng)價(jià)鉻鐵渣對(duì)環(huán)境的危害提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
鉻鐵渣;水溶性;浸取;Cr6+
鉻鐵渣是在有色金屬硅鉻鐵合金的冶煉過程中,排出的一種含鉻冶煉廢渣[1]。鉻鐵渣中六價(jià)鉻具有較大的毒性,且極易溶于水,對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染[2-3]。由于鉻鐵渣中鉻的存在形態(tài)比較復(fù)雜,根據(jù)鐵合金冶煉過程特點(diǎn),將鉻鐵渣中鉻的存在形態(tài)分為水溶性、酸溶性、安全態(tài)和殘留態(tài)。鉻鐵渣中鉻以水溶態(tài)存在的量非常低,在冶煉工藝不出現(xiàn)問題時(shí),一般不對(duì)環(huán)境造成污染。但目前,中國對(duì)鉻鐵渣的處理仍以露天堆置為主,其危害不僅沒有消除,甚至還會(huì)因?yàn)槲廴疚锏拇罅慷丫鄱斐蓢?yán)重后果。因此,研究鉻鐵渣中水溶性鉻的浸出條件對(duì)評(píng)價(jià)鉻鐵渣對(duì)環(huán)境的危害提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)[4-5]。
鉻鐵渣:取自青海金廣鎳鉻材料有限公司。將鉻鐵渣破碎,粉碎成粒度為75μm備用。主要化學(xué)成分:w(SiO2)=29.91%,w(Al2O3)=19.05%,w(Fe2O3)=2.79%,w(TiO2)=3.72%,w(CaO)=5.58%,w(MgO)=33.38%, w(總鉻以Cr2O3計(jì))=3.68%
實(shí)驗(yàn)方法:準(zhǔn)確稱取5 g鉻鐵渣,用去離子水對(duì)鉻鐵渣中水溶性鉻進(jìn)行浸取,然后過濾,并將濾液在250mL容量瓶中定容,用二苯碳酰二肼光度法測(cè)定鉻[6]。
實(shí)驗(yàn)設(shè)備:SHY-2A水浴恒溫振蕩器,722S可見光光度計(jì)。
2.1 浸取劑用量的影響
設(shè)定浸取時(shí)間為5 h,水溫為20℃,采用回旋振蕩方式,振蕩頻率為150 r/min。浸取劑用量(去離子水與鉻鐵渣的質(zhì)量比,簡稱液固比)對(duì)浸取效果的影響如圖1所示。由圖1可知,液固比在2~8時(shí),隨著液固比的增大,浸取的Cr6+的量增加;但當(dāng)液固比在8~20時(shí),浸取的Cr6+的量變化不大。在這種浸取條件下,液固比為8即可滿足浸取要求。
圖1 浸取劑用量對(duì)浸取效果的影響
2.2 浸取時(shí)間的影響
液固比為8、水溫為20℃、采用回旋振蕩方式、振蕩頻率為150 r/min,設(shè)定不同的時(shí)間進(jìn)行浸取。浸取時(shí)間對(duì)浸取效果的影響如圖2所示。由圖2可知,浸取時(shí)間在1~5 h時(shí),隨著時(shí)間的延長,浸取的Cr6+的量增加;但在5~10 h時(shí),隨時(shí)間延長,浸取的Cr6+的量呈下降趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)表明,浸取時(shí)間為5 h即可滿足浸取要求。
圖2 浸取時(shí)間對(duì)浸取效果的影響
2.3 浸取溫度的影響
液固比為8、采用回旋振蕩方式、振蕩頻率為150 r/min、浸取時(shí)間為5 h,浸取溫度對(duì)浸取效果的影響如圖3所示。由圖3可知,溫度對(duì)浸取的影響很大,隨著溫度的升高,浸取的Cr6+的量增加。綜合考慮各方面因素,最佳的浸取溫度為80℃。
圖3 浸取溫度對(duì)浸取效果的影響
2.4 振蕩頻率的影響
液固比為8、水溫為80℃、采用回旋振蕩方式、浸取時(shí)間為5 h,不同振蕩頻率對(duì)浸取效果的影響如圖4所示。由圖4可以看出,最佳的振蕩頻率為150 r/min。
圖4 振蕩頻率對(duì)浸取效果的影響
確定了鉻鐵渣中水溶性Cr6+的最佳浸取條件,即去離子水與鉻鐵渣的質(zhì)量比為8,溫度為80℃,采用回旋振蕩方式,振蕩頻率為150 r/min,浸取時(shí)間為5 h。在此條件下測(cè)得的水溶性Cr6+的量為每克鉻鐵渣中含2.758μg,含量極低。確定鉻鐵渣中水溶性鉻的浸出條件對(duì)評(píng)價(jià)鉻鐵渣對(duì)環(huán)境的危害提供了實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
[1] 周慶磊,劉穎.工業(yè)鉻鐵廢渣在水泥行業(yè)中的應(yīng)用研究[J].四川地質(zhì)學(xué)報(bào),2007,27(4):300-304.
[2] 黎小華.含鉻廢渣的綜合利用[J].重慶環(huán)境科學(xué),1995,17(2):48-51.
[3] 常文越.含鉻(VI)廢物堆放場(chǎng)所土壤/地下水的污染特點(diǎn)及土著微生物的初步生物解毒試驗(yàn)研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué),2002,114(28):102-105.
[4] 劉世明.碳鉻渣綜合利用初探[J].鐵合金,2003(3):35-37.
[5] 邱會(huì)東,楊治立,蘭偉,等.高碳鉻鐵渣中鉻的存在形態(tài)研究[J].鐵合金,2008(6):29-31.
[6] GB/T15555.4—1995 固體廢物六價(jià)鉻的測(cè)定二苯碳酰二肼分光光度法[S].
Study on leachingwater-soluble Cr(Ⅵ)from ferrochrom e slag
Wang Shuxuan1,LiNing1,LiBo1,LiYulong1,2
(1.Qinghai Institute ofSalt Lakes,ChineseAcademy ofSciences,Xining 810008,China; 2.Graduate University,Chinese Academy of Sciences)
Leaching conditions ofwater-soluble Cr6+in ferrochrome slag were investigated.Optimal leaching conditionswere confirmed as follows:mass ratio of deionized water to ferrochrome slag was 8,leaching temperaturewas 80℃,frequency of swing oscillator was 150 r/min,and leaching time was 5 h.Under those conditions,the amount ofwater-soluble Cr6+in ferrochrome slagwas as low as 2.758μg per gram.Confirmation of leaching conditions ofwater-soluble Cr6+in ferrochrome slag provided experimentalbasis for the evaluation ofhazard of ferrochrome slag to the environment.
ferrochrome slag;water-solubility;leaching;Cr6+
TQ136.11
A
1006-4990(2012)07-0047-02
中國科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目(0812021010);中國科學(xué)院支青項(xiàng)目(0910101030)。
2012-01-10
王樹軒(1968— ),男,副研究員,本科,碩士生導(dǎo)師,主要研究方向?yàn)榻ㄖ牧虾望}湖化工。
聯(lián)系方式:wangsxuan@163.com