摘要：為實(shí)現(xiàn)鉻渣的環(huán)境友好處理，對鉻渣進(jìn)行了無害化及資源化處理試驗(yàn)研究。試驗(yàn)結(jié)果表明，在活性炭投加量為1%、鉻還原劑投加量與六價(jià)鉻的比值為2.0、鈉水玻璃投加量為10%的條件下，對鉻渣進(jìn)行無害化處理，可以將鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度降低至5 mg/L以下，達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)；鐵鋁基復(fù)合材料中的鐵、鋁、鎂、鈣、硫、抗壓強(qiáng)度、10～50 mm粒度范圍比例、六價(jià)鉻濃度及總鉻濃度等指標(biāo)均符合相關(guān)要求。

關(guān)鍵詞：鉻渣；無害化處理；資源化利用

中圖分類號：X758 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）06-00-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.06.013

Experimental Study on Harmless Treatment and Resource Utilization of Chromium Residue

GUI Yinglian

（Shenyang Green Ring Solid Resources Comprehensive Utilization Co.， Ltd.， Shenyang 110000， China）

Abstract： In order to achieve environmentally friendly treatment of chromium slag， harmless and resourceful treatment experiments were conducted on chromium slag hazardous waste. The experimental results show that under the conditions of 1% activated carbon dosage， 2.0 chromium reducing agent dosage， and 10% sodium silicate dosage， harmless treatment of chromium slag hazardous waste can reduce the concentration of hexavalent chromium in chromium slag to below 5 mg/L， meeting the environmental discharge standards. The indicators of iron， aluminum， magnesium， calcium， sulfur， compressive strength， particle size range ratio of 10～50 mm， hexavalent chromium concentration， and total chromium concentration in iron aluminum based composite materials all meet the relevant requirements.

Keywords： chromium slag; harmless treatment; resource utilization

鉻渣屬于危廢，主要來源于冶煉過程，含大量六價(jià)鉻，其在環(huán)境中不能自然降解，對環(huán)境和人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅[1]。傳統(tǒng)鉻渣處理方法有干法和濕法兩類，多側(cè)重簡單固化和填埋，減少了對環(huán)境的直接污染，同時(shí)浪費(fèi)了鉻渣中潛在的資源[2-5]。本研究提出一種新的鉻渣無害化及資源化處理工藝，實(shí)現(xiàn)鉻渣的環(huán)境友好處理，通過制備鐵鋁基復(fù)合材料，為鉻渣資源化提供新途徑。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

鉻渣來源于不銹鋼生產(chǎn)企業(yè)的電渣爐和轉(zhuǎn)爐。鉻渣成分：總鉻8.5%～9.5%、六價(jià)鉻0.07%～0.08%、硅5.5%～6%、鐵37%～39%、鋁16.5%～18.0%、鎂0.8%～1.1%、鈣1.7%～1.9%。輔助材料為活性炭、鉻還原劑、鈉水玻璃、白云石粉、膨潤土、硅石及濃硫酸[6-8]。

1.2 試驗(yàn)原理

首先，解毒前向鉻渣中加入活性炭，吸附鉻渣中的氧化鋁和氧化鐵。其次，加入鉻還原劑對鉻渣解毒，將六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化成Cr（OH）3。最后，在解毒鉻渣中加入鈉水玻璃生成硅膠物質(zhì)吸附Cr（OH）3，實(shí)現(xiàn)對三價(jià)鉻的包裹鈍化，實(shí)現(xiàn)對鉻渣的長效解毒，為資源化利用打下基礎(chǔ)[9-10]。

1.3 試驗(yàn)裝置及流程

試驗(yàn)裝置由制漿、無害化、壓濾、烘干、混料、成球及二次烘干等單元組成，試驗(yàn)流程如下：鉻渣→制漿罐（活性炭加藥裝置+濃硫酸加藥裝置）→解毒反應(yīng)罐（鉻還原劑加藥裝置+鈉水玻璃加藥裝置）→板框壓濾機(jī)（濾液至濾液罐）→烘干機(jī)（鉻餅）→雙軸攪拌機(jī)（輔料投料裝置）→對輥壓球機(jī)→隧道窯。

1.4 試驗(yàn)方法

將預(yù)先干燥及篩選的一定量鉻渣置于制漿罐，加入水，將溫度控制在70 ℃，攪拌器攪拌45 min。調(diào)節(jié)活性炭投加量，加入濃硫酸調(diào)節(jié)pH為6。在解毒罐調(diào)節(jié)鉻還原劑和鈉水玻璃的投加量，攪拌反應(yīng)3 h，取樣檢測。取解毒后鉻渣，低溫烘干后加入白云石粉、膨潤土、硅石，攪拌30 min，進(jìn)入隧道窯在310 ℃烘干4 h，取樣檢測[11-13]。

1.5 分析方法

采用堿消解/火焰原子吸收分光光度法測定鉻渣中的六價(jià)鉻，采用《鉻渣產(chǎn)鐵鋁基煉鋼復(fù)合材料（FA型復(fù)合材料）》（T/CPCIF 0047—2020）中的方法檢測產(chǎn)品指標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

2.1 活性炭投加量對鉻渣解毒效果的影響

在其他試驗(yàn)條件一致的情況下，采用不同活性炭投加量（0%、0.5%、1.0%、1.5%、2%）進(jìn)行試驗(yàn)，解毒后鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度為225.56 mg/L、31.98 mg/L、3.70 mg/L、1.22 mg/L及1.11 mg/L。

活性炭投加量從0%增加至2%的過程中，解毒后鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度先下降后趨于穩(wěn)定。在活性炭投加量為1%時(shí)，解毒后鉻渣浸出液中六價(jià)鉻濃度已下降至3.70 mg/L，符合《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)" 浸出毒性鑒別》（GB 5085.3—2007）中關(guān)于六價(jià)鉻含量低于5 mg/L的要求。當(dāng)活性炭投加量從1.5%增加至2%的過程中，解毒后鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度僅從1.22 mg/L降低至1.11 mg/L，鉻渣解毒效果變化較小。

活性炭特有的孔結(jié)構(gòu)能提供大量吸附位點(diǎn)，有效捕捉和吸附鉻渣中的氧化鐵和氧化鋁，能有效促進(jìn)六價(jià)鉻的還原反應(yīng)。綜合運(yùn)行成本因素，確定試驗(yàn)中的活性炭最佳投加量為1%。

2.2 鉻還原劑投加量對鉻渣解毒效果的影響

鉻還原劑能有效將有毒的六價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為毒性較低的三價(jià)鉻，選擇合適的鉻還原劑投加量對于實(shí)現(xiàn)成本效益和環(huán)境保護(hù)的雙重目標(biāo)至關(guān)重要?；钚蕴孔罴淹都恿繛?%，在其他試驗(yàn)條件一致的情況下，采用不同鉻還原劑投加量（鉻還原劑與六價(jià)鉻的比值為0.5、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0及3.5）進(jìn)行試驗(yàn)，解毒后鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度分別為319.12 mg/L、88.83 mg/L、4.19 mg/L、2.30 mg/L、1.86 mg/L、0.90 mg/L及0.74 mg/L。

隨著鉻還原劑投加量的增加，解毒后鉻渣浸出液中六價(jià)鉻濃度先快速下降后趨于穩(wěn)定。在鉻還原劑投加量與六價(jià)鉻的比值為1.5時(shí)，解毒后鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度已下降至4.19 mg/L，符合《危險(xiǎn)廢物鑒別標(biāo)準(zhǔn)" 浸出毒性鑒別》（GB 5085.3—2007）中關(guān)于六價(jià)鉻含量低于5 mg/L的要求。當(dāng)鉻還原劑投加量與六價(jià)鉻的比值從3.0增加至3.5的過程中，解毒后鉻渣浸出液中六價(jià)鉻濃度僅從0.90 mg/L降低至0.74 mg/L，鉻渣解毒效果變化較小。

在鉻渣無害化及資源化處理試驗(yàn)中，鉻還原劑主要用于與有毒六價(jià)鉻進(jìn)行反應(yīng)，將六價(jià)鉻還原成無毒三價(jià)鉻，實(shí)現(xiàn)鉻渣的無害化處理。綜合運(yùn)行成本的因素，確定試驗(yàn)中鉻還原劑最佳投加比為2.0，能夠有效平衡成本與六價(jià)鉻去除效率。

2.3 鈉水玻璃投加量對鉻渣解毒效果的影響

鈉水玻璃具有很好的黏結(jié)性和化學(xué)穩(wěn)定性，在鉻渣的無害化處理中，主要用于三價(jià)鉻包裹鈍化，達(dá)到長效解毒的目的。活性炭投加量為1%、鉻還原劑投加量與六價(jià)鉻的比值為2.0，在其他試驗(yàn)條件一致的情況下，采用不同的鈉水玻璃投加量（0%、5%、10%、15%、20%）進(jìn)行試驗(yàn)。

試驗(yàn)結(jié)果表明，剛解毒（存放0 d）后鉻渣浸出中的六價(jià)鉻濃度為2.05～2.64 mg/L，差異較小，均低于5 mg/L；隨著存放時(shí)間增加，鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度差異開始變大；當(dāng)存放時(shí)間為60 d后，鈉水玻璃投加量為0%、5%、10%、15%、20%時(shí)，鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度分別為128.41 mg/L、73.52 mg/L、4.18 mg/L、2.29 mg/L、2.11 mg/L；鈉水玻璃投加量為0%和5%時(shí)，存放60 d后鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度超過5 mg/L；鈉水玻璃投加量從15%增加至20%時(shí)，存放60 d后鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度從2.29 mg/L降低至2.11 mg/L，六價(jià)鉻濃度變化不明顯。

鉻渣解毒后，鈉水玻璃在酸性條件下生成硅膠物質(zhì)，將吸附還原后的三價(jià)鉻，同時(shí)將還原后的無毒三價(jià)鉻進(jìn)行包裹鈍化，能有效防止無毒三價(jià)鉻轉(zhuǎn)化為有毒六價(jià)鉻，鈉水玻璃投加量為鉻渣長期解毒的關(guān)鍵因素。綜合運(yùn)行成本因素，確定試驗(yàn)中鈉水玻璃的最佳投加量為10%，此時(shí)鉻渣浸出液中的六價(jià)鉻濃度為4.18 mg/L。

2.4 生產(chǎn)鐵鋁基復(fù)合材料的實(shí)際運(yùn)行效果

在活性炭投加量為1%、鉻還原劑投加量與六價(jià)鉻的比值為2.0、鈉水玻璃投加量為10%的試驗(yàn)條件下，對鉻渣進(jìn)行無害化處理。將無害化處理后的鉻渣烘干，直至其含水率為14.3%左右。在鉻渣中加入8%白云石粉、2.5%膨潤土、15%硅石，均勻攪拌后將混合料送至隧道窯進(jìn)行烘干處理，烘干溫度為310 ℃，烘干4 h，將其制備成鐵鋁基復(fù)合材料。

經(jīng)檢測，鐵鋁基復(fù)合材料中的鐵含量為36.5%、鋁含量為16.3%、鎂含量為0.9%、鈣含量為2.3%、硫含量為0.2%、10～50 mm粒度范圍比例為93.1%、浸出液的六價(jià)鉻濃度為1.5 mg/L、浸出液的總鉻濃度為5.3 mg/L。生產(chǎn)的鐵鋁基復(fù)合材料各項(xiàng)性能指標(biāo)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，能有效實(shí)現(xiàn)鉻渣的資源化利用。

3 結(jié)論

開發(fā)了一種針對鉻渣的無害化及資源化處理工藝，通過綜合運(yùn)用制漿、活化解毒、固液分離、混合配料、壓制成型及烘干等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了鉻渣中有害元素的有效穩(wěn)定和資源化利用。本研究表明鉻渣無害化處理和資源化利用的可行性，為鉻渣的資源化利用提供了技術(shù)支持。

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作者簡介：桂英蓮（1991—），女，遼寧鞍山人，工程師。研究方向：環(huán)境工程。