專利名稱：鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及鉻渣采用焙燒氧化綜合解毒清潔工藝。
背景技術：
我國目前各種鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)有鈣、少鈣與無鈣焙燒所產(chǎn)生的含鉻廢渣采取干濕法解毒后，渣中鉻化合物含量高，易發(fā)生可逆反應，特別是經(jīng)固化后的鉻渣用于生產(chǎn)建材過程中，三價鉻在高溫下又氧化為六價鉻，發(fā)生解毒不徹底，易發(fā)生二次污染并影響建材質量的等問題。鉻渣干法解毒工藝過程中，因解毒產(chǎn)量低、速度慢，解毒不徹底，解毒后綜合利用率低，無解毒渣填埋場及解毒成本高，不符合國家對環(huán)保要求。本發(fā)明提出了一種鉻渣采用焙燒氧化綜合解毒清潔工藝。浸提液作生產(chǎn)紅礬鈉產(chǎn)品的母液，解毒渣中總鉻含量低，綜合利用率高，解決傳統(tǒng)干濕法鉻渣解毒工藝存在的后處置問題。目前，國內(nèi)尚無此類處置工藝與方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是針對我國目前各種鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)有鈣、少鈣與無鈣焙燒所產(chǎn)生的含鉻廢渣采取干濕法解毒后，渣中鉻化合物含量高，易發(fā)生可逆反應，特別是經(jīng)固化后的鉻渣用于生產(chǎn)建材過程中，三價鉻在高溫下又氧化為六價鉻，發(fā)生解毒不徹底，易發(fā)生二次污染并影響建材質量等問題，為解決上述問題本發(fā)明提出了一種鉻渣采用焙燒氧化綜合解毒清潔工藝。浸提液作生產(chǎn)紅礬鈉產(chǎn)品的母液，解毒渣中總鉻含量低，綜合利用率高，解決了傳統(tǒng)干濕法鉻渣解毒工藝存在的后處置問題，并同生產(chǎn)相結合。為解決上述問題本發(fā)明采用的技術方案是鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝，其特征在于以鉻渣為原料，鉻鐵礦和純堿為輔料，物料比鉻渣鉻鐵礦純堿=2:1:0. 6， 在焙燒反應溫度1050°C，混和物料中三氧化二鉻在經(jīng)高溫焙燒氧化生成鉻酸鈉，轉化率為 80%以上，其中浸提液作生產(chǎn)紅礬鈉產(chǎn)品的母液，主工藝流程焙燒氧化+球磨浸取+板框壓濾脫水+液體生產(chǎn)紅礬鈉+濾餅二次打漿提取上清液+酸化固化+填埋或建材。所述的鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝，其特征在于其工藝步驟
(1)焙燒氧化
鉻渣，鉻鐵礦和純堿為輔料，鉻渣是原料，又代替白云石和石灰石作為輔料，混和物料三氧化二鉻在經(jīng)高溫焙燒氧化生成鉻酸鈉，轉化率為80%以上，物料比鉻渣鉻鐵礦純 M =2:1:0. 6，焙燒反應溫度1050°C ；
(2)球磨浸取
熟料進入濕式球磨機，浸提用水為被含鉻地下水和二次打漿上清液，料漿球磨溫度為 60 90 ；(1)利用殘余氧化物進一步進行氧化反應；
(2)利用熟料的易碎性和易磨性，提高水溶性六價鉻的溶出率，固液比為1:2，粒度為 200目以上，水溶性六價鉻溶出率為65%以上；
(3)板框壓濾脫水
洗滌脫水，水溶性六價鉻溶出率為65%以上，液體作為生產(chǎn)紅礬鈉母液輸入生產(chǎn)車間， 脫水后濾餅(含水量約20%)；
(4)紅礬鈉制作
將壓濾液體作為生產(chǎn)紅礬鈉母液輸入生產(chǎn)車間，經(jīng)濃縮、干燥等生產(chǎn)紅礬鈉；
(5)濾餅二次打漿提取上清液
脫水后濾餅經(jīng)二次調(diào)漿進入水溶與酸溶罐中進行溶出與固化階段，調(diào)漿攪拌時間為 30min，料漿中尚有30%-35%的水溶與酸溶性六價鉻，經(jīng)沉淀后水溶六價鉻溶出，上清液返球磨機作為球磨用水或作為回收氫氧化鉻的母液；
(6)酸化固化
水溶鉻和酸溶鉻在硫酸和硫酸亞鐵的作用下經(jīng)充分攪拌后酸溶鉻酸化溶出并進行陳化反應，還原為三價鉻后，引入到晶格中，用穩(wěn)定化藥劑硫酸亞鐵固定有害物質，通過形成晶格結構和化學鍵，將有害組份與基體結合到一起，降低危險廢物中有害組份的浸出毒性， 大幅度降低解毒后鉻渣中總鉻與總堿含量，pH值5 6，反應時間為12 20 h ；
(7)填埋或建材
解毒后鉻渣中總鉻與總堿含量大幅度降低，提高后處置的安全性和利用率，達標后可安全進行填埋或生產(chǎn)建材。解毒后的鉻渣達標后可進行填埋或生產(chǎn)各類建材。所述的鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝，其特征在于利用含鉻地下水和二次打漿上清液作為球磨浸提用水，生產(chǎn)廢水全部閉路。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的一種鉻渣采用焙燒氧化綜合解毒清潔工藝， 浸提液作生產(chǎn)紅礬鈉產(chǎn)品的母液，解毒渣中總鉻含量低，綜合利用率高，解決了傳統(tǒng)干
濕法鉻渣解毒工藝存在的成本高，易發(fā)生二次污染，后處置效率差問題。目前，國內(nèi)尚無此類處置工藝與方法，屬于鉻渣解毒工藝中的高新技術和先進領域。該方法同樣適用于鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)的有鈣、少鈣和無鈣焙燒生產(chǎn)，效果同樣顯著。對鉻渣采取煅燒氧化綜合解毒清潔工藝，有效解決了鉻渣的處置速度和效果。防止發(fā)生解毒后鉻渣中殘留水溶鉻溶出、]還原和二次污染，最大程度降低了解毒后渣中總鉻與六價鉻含量。確保經(jīng)該工藝處置后鉻渣的進行填埋和綜合利用時安全性與可靠性。完成國家和省市環(huán)保和相關部門的提出的任務與要求。該解毒工藝遵循技術先進，科學可靠、工藝合理可行、所產(chǎn)生的液、固物可為生產(chǎn)原輔料，整體工藝實現(xiàn)綜合利用、清潔生產(chǎn)和污染物達標排放，消除了在浸取進料時易發(fā)生浸取水崩濺，對生產(chǎn)環(huán)境和人造成污染和傷害的現(xiàn)象?？s短生產(chǎn)周期，改善工作環(huán)境，減輕工作強度，降低處置費用和生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。符合《中華人民共和國清潔生產(chǎn)促進法》(2003.01)中給出了 “清潔生產(chǎn)” (Cleaner Prduction)定義，即清潔生產(chǎn)是指不斷采取改進設計、使用清潔能源和原料、采取先進的工藝技術與設備、改善管理、綜合利用等措施、從源頭削減污染，提高資源利用率，減少或避免生產(chǎn)、服務和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放，以減輕或消除對人類健康和環(huán)境的危害的要求和目的。并從根本上解決解毒鉻渣只能達到一般工業(yè)固體廢物的二類標準，總鉻與總堿含量高，用于建材時在高溫條件下發(fā)生可逆反應，將還原的三價鉻重新氧化為六價鉻的現(xiàn)象。以鉻渣替代55%的原料和 30%白云石和石灰石輔料，提高轉化率，鉻酸鈉浸出率大于65%。全面實行源頭削減和對產(chǎn)品生產(chǎn)過程實施全過程控制。通過對生產(chǎn)過程一系列的技術改革，所產(chǎn)生的水、氣和固體廢物均在生產(chǎn)過程中進行消解并循環(huán)綜合利用，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)清潔生產(chǎn)，取得良好效果和達到全面實施循環(huán)經(jīng)濟的目的。這次生產(chǎn)工藝和設備的改變與革新，符合清潔生產(chǎn)中對固體廢物處置的無害化、資源化、減量化和再利用化的“四R”原則。做到自然資源和能源利用的最合理化，以最少的原輔材料和能源消耗，獲取最大的經(jīng)濟和環(huán)境效益。并最大限度做到自然資源和能源利用的最大合理化、經(jīng)濟效益最大化、對人類和環(huán)境的危害最小化。從根本上解決解毒后鉻渣只能按一般工業(yè)固體廢物填埋，綜合利用率低，易發(fā)生二次污染的問題。


圖1是鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝流程圖。以下結合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細說明。
具體實施例方式本發(fā)明的鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝，主工藝流程焙燒氧化+球磨浸取+板框壓濾脫水+液體生產(chǎn)紅礬鈉制作+濾餅二次打漿提取上清液+酸化固化+填埋或建材。1.鉻渣采取焙燒氧化綜合解毒清潔工藝主要反應機理原料為鉻渣，鉻鐵礦和純堿為輔料，鉻渣是原料，又代替白云石和石灰石作為輔料，物料在焙燒爐1050 下，高溫和純堿與鉻渣中殘留的三價鉻經(jīng)高溫焙燒氧化為六價鉻，轉化率為80%以上，出料溫度 SOO0C,經(jīng)冷卻窯冷卻至90 以下進入濕式球磨機，固液比為1 :2，物料粒度為200目，中溫
濕式球磨讓鉻渣在一定溫度帶溫進行球磨,①利用殘余氧化物進一步進行氧化反應，提
高轉化率，增加的吸塵與鉻酸霧吸附裝置消除了進料與球磨反應所產(chǎn)生的少量揚塵與微量
鉻酸霧現(xiàn)象；@利用熟料的易碎性和易磨性，提高生產(chǎn)效率；③提高水溶性六價鉻的溶出
率，轉入中轉料漿罐經(jīng)板框壓濾機洗滌脫水，水溶性六價鉻溶出率為65%以上。液體作為生產(chǎn)紅礬鈉母液輸入生產(chǎn)車間，脫水后濾餅(含水量約22%)經(jīng)二次調(diào)漿進入水溶與酸溶罐中進行溶出與固化階段，料漿中尚有35%左右水溶與酸溶性六價鉻，水溶六價鉻經(jīng)沉淀后，上清液返球磨機作為球磨用水或作為回收氫氧化鉻的母液。生產(chǎn)過程實現(xiàn)工藝廢水零排放。 料漿中尚殘留0. 5%水溶與酸溶鉻，0. 5%殘存約酸溶性六價鉻加入酸化劑溶出，水溶鉻和酸溶鉻在藥劑的作用下經(jīng)充分攪拌后進行陳化反應，還原為三價鉻后，引入到晶格中，用穩(wěn)定化藥劑固定有害物質，通過形成晶格結構和化學鍵，將有害組份與基體結合到一起，降低危險廢物中有害組份的浸出毒性。大幅度降低解毒后鉻渣中總鉻與總堿含量，達標后可進行填埋或生產(chǎn)建材。保證解毒后鉻渣的安全綜合利用質量和環(huán)境安全。主反應式 (1)焙燒氧化
Cr203+2Na2C03+302+ Δ H= 2Na2Cr04+2C02+ Δ H(2)還原與固化
①金屬氧化物的中和
MO (金屬氧化物)+H2SO4 — MS04+H20
酸溶性鉻的溶解
2CaCr04 + 2H2S04 — 2CaS04 I + H2Cr2O7 + H2O
(|)六價鉻的還原解毒
CrO42-+ 3Fe2++ 8 H+ — 3 Fe3+ + Cr3++ 4H20
4CrO廣 + 3 S2O52- + 14 H+ — 4Cr3+ + 6S0廣 + 7H20
水溶性三價鉻的沉淀 Cr3++30F — Cr (OH) 3 I 水溶性三價鐵的沉淀 Fe3+ + 30F — Fe (OH) 3 I 過量硫酸鹽的沉淀 SO, + Ca2+ + CaSO4 I 2.濕式球磨機替代浸取槽
將原始浸取槽改為濕式球磨提取，經(jīng)焙燒氧化的熟料，經(jīng)冷卻窯冷卻出窯后繼續(xù)冷卻至90 以下，用板機輸送到球磨機進料斗中，加入噴淋水，調(diào)整物料的液固，這些產(chǎn)生的微
量粉塵和鉻酸霧廢氣通過集塵凈化裝置凈化達標排放。并具備如下特點①經(jīng)變換設備大幅度提高鉻酸鈉的浸出濃度與浸出量，縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。@生產(chǎn)過程實現(xiàn)工
藝廢水零排放，廢氣達標排放，工藝廢水和解毒后鉻渣均進行綜合利用。③改善工作環(huán)境，
降低工作強度，減少占地面積，降低工作危險程度。3.板框壓濾機替代自然浸取
經(jīng)板框壓濾洗滌脫水后，降低渣中水溶性六價鉻的含量，濾餅中殘存的鉻化合物約35% 左右，含水率約20%。該工藝解決了以上各工藝工鉻渣解毒發(fā)生的一系列問題，還有幾個特點①將焙
燒還原為焙燒氧化，提高三價鉻轉化為六價鉻的轉化率，(|)干法焙燒還原出料時，三價鉻遇空氣氧化為六價鉻的問題；③使渣中三價鉻在高溫和強氧化劑作用下反應完全，由三價
鉻氧化為六價鉻的轉化率高；@物料在90 以下進入濕式球磨至200目以上的物料經(jīng)緩沖
打漿提高水溶性六價鉻的溶出率，這里會有少量的鉻酸霧產(chǎn)生，在進料處加吸塵與鉻酸霧吸附裝置，該裝置起到一是防治進料時微量揚塵；二是吸附去除熟料在90 以下濕式球磨所產(chǎn)生的鉻酸霧進行集中收集處理微量鉻酸霧達標排放，當吸附液達到飽和時，可作為球磨用水或作為生產(chǎn)氫氧化鉻母液輸送到鉻資源回收車間；三是原浸取過程中因溫度過高鉻酸霧為無組織排放對周邊環(huán)境和人員造成污染和危害現(xiàn)象； 經(jīng)板框壓濾洗滌脫水后，降
低渣中水溶性六價鉻的含量，濾餅中殘存的鉻化合物約35%左右，含水率約20% 經(jīng)反應
陳化罐對殘存水溶六價鉻進行攪拌沉淀后上清液作為磨球用水，料漿經(jīng)酸化陳化反應對料漿中殘留約0. 5%的水溶與酸溶鉻濾餅加藥進行固化，而后用板框壓濾洗滌脫水，進入解毒后鉻渣堆放場，濾液進入廢水處理站，處理達標后用于球磨浸提用水或外排。
權利要求
1.一種鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝，其特征在于以鉻渣為原料，鉻鐵礦和純堿為輔料，物料比鉻渣鉻鐵礦純堿=2:1:0. 6，在焙燒反應溫度1050°C，混和物料中三氧化二鉻在經(jīng)高溫焙燒氧化生成鉻酸鈉，轉化率為80%以上，其中浸提液作生產(chǎn)紅礬鈉產(chǎn)品的母液，主工藝流程焙燒氧化+球磨浸取+板框壓濾脫水+液體生產(chǎn)紅礬鈉+濾餅二次打漿提取上清液+酸化固化+填埋或建材。
2.根據(jù)權利要求1所述的鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝，其特征在于，其工藝步驟(1)焙燒氧化鉻渣，鉻鐵礦和純堿為輔料，鉻渣是原料，又代替白云石和石灰石作為輔料，混和物料三氧化二鉻在經(jīng)高溫焙燒氧化生成鉻酸鈉，轉化率為80%以上，物料比鉻渣鉻鐵礦純 M =2:1:0. 6，焙燒反應溫度1050°C ；(2)球磨浸取熟料進入濕式球磨機，浸提用水為被含鉻地下水和二次打漿上清液，料漿球磨溫度為 60 90 ；①利用殘余氧化物進一步進行氧化反應；②利用熟料的易碎性和易磨性，提高水溶性六價鉻的溶出率，固液比為1:2，粒度為 200目以上，水溶性六價鉻溶出率為65%以上；(3)板框壓濾脫水洗滌脫水，水溶性六價鉻溶出率為65%以上，液體作為生產(chǎn)紅礬鈉母液輸入生產(chǎn)車間， 脫水后濾餅(含水量約20%)；(4)紅礬鈉制作將壓濾液體作為生產(chǎn)紅礬鈉母液輸入生產(chǎn)車間，經(jīng)濃縮、干燥等生產(chǎn)紅礬鈉；(5)濾餅二次打漿提取上清液脫水后濾餅經(jīng)二次調(diào)漿進入水溶與酸溶罐中進行溶出與固化階段，調(diào)漿攪拌時間為 30min，料漿中尚有30%-35%的水溶與酸溶性六價鉻，經(jīng)沉淀后水溶六價鉻溶出，上清液返球磨機作為球磨用水或作為回收氫氧化鉻的母液；(6)酸化固化水溶鉻和酸溶鉻在硫酸和硫酸亞鐵的作用下經(jīng)充分攪拌后酸溶鉻酸化溶出并進行陳化反應，還原為三價鉻后，引入到晶格中，用穩(wěn)定化藥劑硫酸亞鐵固定有害物質，通過形成晶格結構和化學鍵，將有害組份與基體結合到一起，降低危險廢物中有害組份的浸出毒性， 大幅度降低解毒后鉻渣中總鉻與總堿含量，pH值5 6，反應時間為12 20 h ；(7)填埋或建材解毒后鉻渣中總鉻與總堿含量大幅度降低，提高后處置的安全性和利用率，達標后可安全進行填埋或生產(chǎn)建材。
3.解毒后的鉻渣達標后可進行填埋或生產(chǎn)各類建材。
4.根據(jù)權利要求1所述的鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝，其特征在于利用含鉻地下水和二次打漿上清液作為球磨浸提用水。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉻渣采用焙燒氧化綜合解毒清潔工藝。采用的技術方案是一種鉻渣焙燒氧化綜合解毒清潔工藝，其特征在于以鉻渣為原料，鉻鐵礦和純堿為輔料，物料比:鉻渣:鉻鐵礦:純堿=2:1:0.6,在焙燒反應溫度1050℃，混和物料中三氧化二鉻在經(jīng)高溫焙燒氧化生成鉻酸鈉，轉化率為80%以上，浸提液作生產(chǎn)紅礬鈉產(chǎn)品的母液，主工藝流程焙燒氧化+球磨浸取+板框壓濾脫水+液體生產(chǎn)紅礬鈉制作+濾餅二次打漿提取上清液+酸化固化+填埋或建材。解毒渣中總鉻含量低，綜合利用率高，解決了傳統(tǒng)干濕法鉻渣解毒工藝存在的后處置問題，成本低。該方法同樣適用于鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)的有鈣、少鈣和無鈣焙燒生產(chǎn)，效果同樣顯著。
文檔編號C04B18/30GK102285688SQ20111015809
公開日2011年12月21日 申請日期2011年6月14日 優(yōu)先權日2011年6月14日
發(fā)明者史建斌, 姜桂榮, 郭秀清 申請人:姜桂榮, 青海省中星化工有限公司