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[摘 要]铬渣是社会公认的有害工业废渣。烧结将铬渣作为一种烧结辅料在生产中回收利用，经过烧结机高温焙烧后，将其中的Cr+6还原为Cr+3，从而达到无害化处理的目的。酒钢1#、2#烧结机完成了了河西地区化工厂历史堆存10万吨铬渣还原解毒，同时周边居民生活环境得带显著改善，逐步降低地下水污染的危害，带来巨大社会效益。
[关键词]铬渣；熔剂；污染；烧结矿
中图分类号：TO584.2 文献标识码：A 文章編号：1009-914X（2017）40-0088-02
1 引言
铬盐广泛应用于国民经济的各个领域，而且大多数是必不可少的消耗性化工原料。铬渣中因含有1～2%的具有致癌特性的铬酸钙和0.5～1%水溶性剧毒Cr6+而成为有毒的危险废物。铬渣中的有害成分主要是水溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬离子。铬渣在露天堆存时，经长期雨水冲淋后大量的Cr6+随雨水溶渗、流失、渗入地表，从而污染地下水，也污染了江河、湖泊，进而危害农田、水产和人体健康。Cr6+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、皮肤和粘膜都有危害。
2 理论依据
2.1 铬渣的处理依据
铬渣进行无害化处理的基本原理主要是：根据铬渣中的Cr6+在高温下可以逐步还原为Cr3+，而使毒性下降以至消失。烧结过程完全具备铬渣解毒的动力学和热力学条件。通过烧结工艺把铬渣中的Cr6+还原成Cr3+，基本清除了铬渣对环境和人体的危害，具有显著的环境效益和社会效益。
3 技术方案
3.1 工艺原理
铬渣在烧结工艺中的还原解毒机理：烧结机配加铬渣烧结，将铬渣作为一种烧结辅料在生产中回收利用，经过烧结机高温焙烧后，铬渣中的Cr6+在烧结高温、还原气氛下被还原成Cr3+，其主要反应有：
2Na2CrO4+3COCr2O3+2Na2O+3CO2 （1）
2CaCrO4+3COCr2O3+2CaO+3CO2 （2）
2CrO3+3COCr2O3+3CaO （3）
3.2 配料方案
铬渣系化工厂以铬盐制成红矾钠后的废弃渣，其中含有较高的CaO和MgO，可以作为烧结熔剂配料，取代部分消石灰和白云石。铬渣在实际生产组织过程中，以一种熔剂参与配料作业，具体化学成分见表1，配料各原料成分见表2，配料结构见表3。
从表1数据分析看，铬渣含有28.26%的CaO和25.46%的MgO，可以替代部分熔剂；同时由于铬渣铁品位低、Al2O3含量较高，生产过程中需要合理控制铬渣配比，减少配入后对烧结矿质量及高炉炉况的影响。
3.3 工艺流程
铬渣工艺流程图略。
3.4 烧结烧结杯试验分析
3.4.1 烧结混合料粒度组成分析
从表4可以看出：烧结混合料粒度组成中<1mm含量较基准期分别上升了3.40%，说明在同等原料工艺条件下，铬渣的成球性能较差。
3.4.2 烧结矿主要质量及技经指标对比分析
从上表5可以看出，在原燃料生产和同等料层条件下，相比基准期，配加3%铬渣烧结生产，烧结机利用系数下降0.107t/m2·h，烧结矿转鼓指数下降1.38%，配加3%铬渣烧结生产不利于烧结矿产能的提高，同时对烧结矿的转鼓强度及成品率都有一定程度的负面影响，主要原因是铬渣的成分不稳定，SiO2含量较高，烧结性能差所致。
4 实施过程中存在的问题及解决措施
4.1 根据实验室试验结果分析，配加3%的铬渣对烧结矿的品位影响较大，在其它配料结构不变的前提下，配3.0%的铬渣，烧结矿品位降低0.84个百分点，Al2O3含量平均上升0.31个百分点，对高炉的入炉品位造成负面影响，建议铬渣配比不宜超过3%。
4.2 为确保烧结矿质量可控，要求铬渣质量标准控制：CaO基准值±1.0%、MgO基准值±1.0%、Al2O3基准值±1.0%；铬渣的水分控制在5%～8%；粒度要求：>6mm含量和<1mm粒级含量均小于10%。
4.3 在工艺参数的控制和检测过程中，严格执行《铬渣生产安全操作规程》等相关规定，杜绝违章操作；在配矿过程中严格执行配料比，确保烧结矿成分稳定；烧结主管温度在现有控制标准的基础上提高5℃，确保机尾烧透。
5 铬渣对烧结生产的影响
5.1 烧结混合料粒度组成分析
从上表6可以看出，由于铬渣成分CaO和MgO已经经过遇水参与消化放热反应，几乎没有活性度，相比基准期，混合料-3mm粒级含量上升约4.50%，对烧结混合料预热及制粒带来一的负面影响。
因铬渣自身粒度组成较差，结合烧结混合料粒度及成球性能较配加铬渣前明显变差的因素，从表7分析，配加铬渣烧结机料层控制都有不同程度的下调；另一方面，配加2%铬渣后烧结机台时产量不大幅下滑，机速控制较配加前都有不同程度的提高。
试验期与基准期烧结机主管温度均控制在100-130℃，配加铬渣生产后，为保证烧结机机尾烧透，对铬渣进行彻底解毒，试验期主管温度控制下限比基准期提高了5℃。
5.2 烧结矿成分及技经指标
从表8可以看出，配加2.0%铬渣生产，烧结矿计算品位下降0.53%，实际品位通过提高高品铁料配比，将铁品位影响降低至最小，同样从表8可以看出，配加2.0%铬渣生产，由于烧结矿的烧结性能差，烧结过程垂直速度下降影响烧结机台时产量下降0.92t/h。同时烧结矿的成品率和转鼓指数都有不同程度的恶化，转鼓指数试验期较基准期下降了0.70%；为保证烧结矿质量基本满足高炉需求，操作上主要采取了降低烧结料层，增加燃料配比的措施导致含返燃耗上升了1.82kg/t。
6 结论
6.1 因铬渣自身粒度组成较差，对烧结混合料成球性、烧结性能以及烧结矿质量带来了一定的负面影响；生产操作上通过提高高品铁料比例、降低烧结机料层以及提高主管温度参数控制，将铬渣对烧结生产影响降低至最小，致使固体燃料消耗升高了1.82kg/t；
6.2 铬渣经烧结工艺高温灼烧解毒后，消除了影响居民生活环境的重大污染源，将永久消除铬渣对河西地区周围地表水、地下水、土壤造成的环境污染，保证河西地区饮水安全，社会效益显著。
参考文献
[1] 游晓光.铬渣在烧结炼铁中的应用.南方金属，2006.06.第150期：46-49.
[2] 伍雁梅.鉻渣无害化烧结生产处理实践。2013烧结球团论文集.
[3] 陈铁军.《铁矿烧结理论与实践》武汉：武汉科技大学出版社.
作者简介
马明（1986-02）男，撒拉，工程师，2008年毕业于武汉科技大学，现工作单位新疆国际招标中心（有限公司）。
[关键词]铬渣；熔剂；污染；烧结矿
中图分类号：TO584.2 文献标识码：A 文章編号：1009-914X（2017）40-0088-02
1 引言
铬盐广泛应用于国民经济的各个领域，而且大多数是必不可少的消耗性化工原料。铬渣中因含有1～2%的具有致癌特性的铬酸钙和0.5～1%水溶性剧毒Cr6+而成为有毒的危险废物。铬渣中的有害成分主要是水溶性铬酸钠、酸溶性铬酸钙等六价铬离子。铬渣在露天堆存时，经长期雨水冲淋后大量的Cr6+随雨水溶渗、流失、渗入地表，从而污染地下水，也污染了江河、湖泊，进而危害农田、水产和人体健康。Cr6+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、皮肤和粘膜都有危害。
2 理论依据
2.1 铬渣的处理依据
铬渣进行无害化处理的基本原理主要是：根据铬渣中的Cr6+在高温下可以逐步还原为Cr3+，而使毒性下降以至消失。烧结过程完全具备铬渣解毒的动力学和热力学条件。通过烧结工艺把铬渣中的Cr6+还原成Cr3+，基本清除了铬渣对环境和人体的危害，具有显著的环境效益和社会效益。
3 技术方案
3.1 工艺原理
铬渣在烧结工艺中的还原解毒机理：烧结机配加铬渣烧结，将铬渣作为一种烧结辅料在生产中回收利用，经过烧结机高温焙烧后，铬渣中的Cr6+在烧结高温、还原气氛下被还原成Cr3+，其主要反应有：
2Na2CrO4+3COCr2O3+2Na2O+3CO2 （1）
2CaCrO4+3COCr2O3+2CaO+3CO2 （2）
2CrO3+3COCr2O3+3CaO （3）
3.2 配料方案
铬渣系化工厂以铬盐制成红矾钠后的废弃渣，其中含有较高的CaO和MgO，可以作为烧结熔剂配料，取代部分消石灰和白云石。铬渣在实际生产组织过程中，以一种熔剂参与配料作业，具体化学成分见表1，配料各原料成分见表2，配料结构见表3。
从表1数据分析看，铬渣含有28.26%的CaO和25.46%的MgO，可以替代部分熔剂；同时由于铬渣铁品位低、Al2O3含量较高，生产过程中需要合理控制铬渣配比，减少配入后对烧结矿质量及高炉炉况的影响。
3.3 工艺流程
铬渣工艺流程图略。
3.4 烧结烧结杯试验分析
3.4.1 烧结混合料粒度组成分析
从表4可以看出：烧结混合料粒度组成中<1mm含量较基准期分别上升了3.40%，说明在同等原料工艺条件下，铬渣的成球性能较差。
3.4.2 烧结矿主要质量及技经指标对比分析
从上表5可以看出，在原燃料生产和同等料层条件下，相比基准期，配加3%铬渣烧结生产，烧结机利用系数下降0.107t/m2·h，烧结矿转鼓指数下降1.38%，配加3%铬渣烧结生产不利于烧结矿产能的提高，同时对烧结矿的转鼓强度及成品率都有一定程度的负面影响，主要原因是铬渣的成分不稳定，SiO2含量较高，烧结性能差所致。
4 实施过程中存在的问题及解决措施
4.1 根据实验室试验结果分析，配加3%的铬渣对烧结矿的品位影响较大，在其它配料结构不变的前提下，配3.0%的铬渣，烧结矿品位降低0.84个百分点，Al2O3含量平均上升0.31个百分点，对高炉的入炉品位造成负面影响，建议铬渣配比不宜超过3%。
4.2 为确保烧结矿质量可控，要求铬渣质量标准控制：CaO基准值±1.0%、MgO基准值±1.0%、Al2O3基准值±1.0%；铬渣的水分控制在5%～8%；粒度要求：>6mm含量和<1mm粒级含量均小于10%。
4.3 在工艺参数的控制和检测过程中，严格执行《铬渣生产安全操作规程》等相关规定，杜绝违章操作；在配矿过程中严格执行配料比，确保烧结矿成分稳定；烧结主管温度在现有控制标准的基础上提高5℃，确保机尾烧透。
5 铬渣对烧结生产的影响
5.1 烧结混合料粒度组成分析
从上表6可以看出，由于铬渣成分CaO和MgO已经经过遇水参与消化放热反应，几乎没有活性度，相比基准期，混合料-3mm粒级含量上升约4.50%，对烧结混合料预热及制粒带来一的负面影响。
因铬渣自身粒度组成较差，结合烧结混合料粒度及成球性能较配加铬渣前明显变差的因素，从表7分析，配加铬渣烧结机料层控制都有不同程度的下调；另一方面，配加2%铬渣后烧结机台时产量不大幅下滑，机速控制较配加前都有不同程度的提高。
试验期与基准期烧结机主管温度均控制在100-130℃，配加铬渣生产后，为保证烧结机机尾烧透，对铬渣进行彻底解毒，试验期主管温度控制下限比基准期提高了5℃。
5.2 烧结矿成分及技经指标
从表8可以看出，配加2.0%铬渣生产，烧结矿计算品位下降0.53%，实际品位通过提高高品铁料配比，将铁品位影响降低至最小，同样从表8可以看出，配加2.0%铬渣生产，由于烧结矿的烧结性能差，烧结过程垂直速度下降影响烧结机台时产量下降0.92t/h。同时烧结矿的成品率和转鼓指数都有不同程度的恶化，转鼓指数试验期较基准期下降了0.70%；为保证烧结矿质量基本满足高炉需求，操作上主要采取了降低烧结料层，增加燃料配比的措施导致含返燃耗上升了1.82kg/t。
6 结论
6.1 因铬渣自身粒度组成较差，对烧结混合料成球性、烧结性能以及烧结矿质量带来了一定的负面影响；生产操作上通过提高高品铁料比例、降低烧结机料层以及提高主管温度参数控制，将铬渣对烧结生产影响降低至最小，致使固体燃料消耗升高了1.82kg/t；
6.2 铬渣经烧结工艺高温灼烧解毒后，消除了影响居民生活环境的重大污染源，将永久消除铬渣对河西地区周围地表水、地下水、土壤造成的环境污染，保证河西地区饮水安全，社会效益显著。
参考文献
[1] 游晓光.铬渣在烧结炼铁中的应用.南方金属，2006.06.第150期：46-49.
[2] 伍雁梅.鉻渣无害化烧结生产处理实践。2013烧结球团论文集.
[3] 陈铁军.《铁矿烧结理论与实践》武汉：武汉科技大学出版社.
作者简介
马明（1986-02）男，撒拉，工程师，2008年毕业于武汉科技大学，现工作单位新疆国际招标中心（有限公司）。