諶 戡，李 聰，顧建強，何小芬，田志強

(1.四川久遠環(huán)境技術(shù)有限公司，四川 綿陽 621000； 2.四川銀河科城環(huán)保有限責(zé)任公司，四川 綿陽 621000)

前 言

鉻鐵合金生產(chǎn)企業(yè)在原料粉碎及煅燒過程中，會產(chǎn)生大量的含鉻化合物粉塵。該粉塵屬于《國家危險廢物名錄2021》中HW21含鉻廢物，廢物代碼：314-002-21。該含鉻粉塵對人體有毒害作用主要對皮膚及呼吸器官的損害，當(dāng)含鉻粉塵隨風(fēng)飄散到農(nóng)田內(nèi)，會導(dǎo)致農(nóng)作物產(chǎn)生不同程度的枯萎或死亡[1]。對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的含鉻粉塵，企業(yè)通常采取維持生產(chǎn)設(shè)施負壓和機械除塵裝置的方式進行防治[2]。目前收集的含鉻粉塵常采用直接循環(huán)回收或固化/穩(wěn)定化工藝生產(chǎn)水泥或黏土磚進行最終的處置[3]。直接循環(huán)回收可將粉塵中的有價金屬直接回收利用，但含鉻粉塵中含有揮發(fā)性物質(zhì)，這類物質(zhì)會在煙道中循環(huán)富集，導(dǎo)致尾氣管損壞或堵塞，從而影響企業(yè)生產(chǎn)；固化/穩(wěn)定化工藝具有運輸費用低，二次污染少，資金投入低等優(yōu)點，但含鉻粉塵中含有約15%～30%的Cr2O3和0.1%～0.5%的六價鉻，采用該方法處置，粉塵中的鉻并未得到資源化利用，而我國是鉻礦產(chǎn)資源嚴重短缺的國家，因此固化/穩(wěn)定化工藝將造成鉻資源的浪費。

為解決鉻鐵合金含鉻粉塵處置過程中存在的鉻資源浪費問題，以鉻鐵礦無鈣焙燒工藝為理論基礎(chǔ)[4-5]，采用“氧化焙燒+中性液真空多級洗滌”方法回收含鉻粉塵中鉻，通過分析總鉻回收率以及分離出的鉻渣中總鉻含量評判含鉻粉塵中鉻回收效果。在試驗過程中探究不同提鉻返渣投加量、純堿投加量、反應(yīng)溫度對含鉻粉塵中鉻回收效果的影響，為鉻鐵合金含鉻粉塵中鉻資源化利用提供一定理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗原料

試驗所用含鉻粉塵來源于福建某特殊鋼材廠，成份指標見表1。碳酸鈉、氫氧化鈉購于天津大茂化學(xué)試劑廠，提鉻返渣來源于四川某化學(xué)公司。

表1 含鉻粉塵成份指標 Tab.1 Composition index of chromium containing dust (%)

1.2 試驗方法

按配比稱取含鉻粉塵、純堿、提鉻返渣，充分攪拌得到生料；將生料送至高溫爐內(nèi)煅燒，控制燒成段溫度，煅燒2h，獲得熟料；將熟料進行濕法研磨至粒徑約100目；將研磨后的熟料采用等量中性液真空多級洗滌，經(jīng)固液分離后取樣分析，根據(jù)總鉻回收率、處理后鉻渣總鉻含量獲得最佳處理條件。

1.3 分析方法

六價鉻按照《固體廢物六價鉻的測定二苯碳酰二肼分光光度法》進行測定，總鉻按照《固體廢物總鉻的測定火焰原子吸收分光光度法》進行測定，浸出液總鉻按照《固體廢物浸出毒性浸出方法硫酸硝酸法》進行測定。

2 結(jié)果與討論

2.1 提鉻返渣投加量影響

將含鉻粉塵、純堿、提鉻返渣按表2進行配比，燒成帶溫度1 000℃，煅燒時間2h，研磨粒徑100目，濾液中鉻酸鈉的濃度控制在200g/L左右，試驗效果見圖1。

表2 不同提鉻返渣投加量的生料配比Tab.2 Ratio of raw meal with different dosage of chromium recovery slag (%)

圖1 不同提鉻返渣投加量下鉻回收效果對比Fig.1 Comparison of chromium recovery effect under different dosage of chromium recovery slag

由圖1可知，當(dāng)提鉻返渣投加量從10%增加到25%時，總鉻回收率增加明顯，處理后鉻渣中總鉻含量降低明顯；當(dāng)提鉻返渣投加量大于20%時，總鉻回收率大于70%，處理后鉻渣中總鉻含量低于5%；當(dāng)提鉻返渣投加量從25%增加到30%時，總鉻回收率和處理后鉻渣中總鉻含量變化不大；分析其原因，提鉻返渣的投加可降低物料的熔鹽量，增加物料的疏松度，利于氧化反應(yīng)，但提鉻返渣中總鉻含量為7%～9%，從表2可知，生料中總鉻含量隨著提鉻返渣投加量增加而降低，經(jīng)濟效益也將逐漸降低；因此提鉻返渣最佳投加量為20%～25%。

2.2 純堿投加量影響

將含鉻粉塵、純堿、提鉻返渣按表3進行配比，燒成帶溫度1 000℃，煅燒時間2h，研磨粒徑100目，濾液中鉻酸鈉的濃度控制在200g/L左右，試驗效果見圖2。

表3 不同純堿投加量的生料配比Tab.3 Raw meal ratio of different soda dosage (%)

圖2 不同純堿投加量下鉻回收效果對比Fig.2 Comparison of chromium recovery effect under different dosage of soda ash

由圖2可知，當(dāng)純堿投加量從10%增加到25%時，總鉻回收率增加明顯，處理后鉻渣中總鉻含量降低明顯；當(dāng)純堿投加量大于20%時，總鉻回收率大于70%，處理后鉻渣中總鉻含量低于5%；當(dāng)純堿投加量從25%增加到30%時，總鉻回收率和處理后鉻渣中總鉻含量變化不大；分析其原因，純堿作為鉻回收氧化反應(yīng)的重要物料，總鉻回收率隨其投加量增加而增加，當(dāng)投加量過大時，將造成窯內(nèi)掛壁、爐瘤或結(jié)圈，從而影響氧化反應(yīng)；因此純堿最佳投加量為20%～25%。

2.3 反應(yīng)溫度影響

生料按純堿∶提鉻返渣∶含鉻粉塵=20%∶20%∶60%進行配比，燒成帶溫度分別控制在900℃、1 000℃、1 100℃、1 200℃、1 300℃，煅燒時間2h，研磨粒徑100目，濾液中鉻酸鈉的濃度控制在200g/L左右，試驗效果見圖3。

圖3 不同反應(yīng)溫度下鉻回收效果對比Fig.3 Comparison of chromium recovery effect under different reaction temperatures

由圖3可知，當(dāng)反應(yīng)溫度從900℃增加到1 200℃時，總鉻回收率增加明顯，處理后鉻渣中總鉻含量降低明顯；當(dāng)反應(yīng)溫度大于1 000℃時，總鉻回收率大于70%，處理后鉻渣中總鉻含量低于5%；當(dāng)反應(yīng)溫度從1 200℃升高到1 300℃時，總鉻回收率降低，處理后鉻渣中總鉻含量升高；分析其原因，當(dāng)溫度從1 200℃升高到1 300℃，在高溫條件下，熟料板結(jié)不利于后期水浸溶出，回收率將降低，因此最佳反應(yīng)溫度為1 000～1 200℃。

3 結(jié) 論

3.1 當(dāng)純堿投加量為20%，提鉻返渣投加量從10%逐漸增加至30%，余量為含鉻粉塵，總鉻回收率隨著提鉻返渣投加量增加而增大，鉻渣中總鉻含量隨提鉻返渣投加量增加而降低，當(dāng)提鉻返渣投加量大于20%時，總鉻回收率大于70%，處理后鉻渣中總鉻含量低于5%，當(dāng)提鉻返渣投加量大于25%時，總鉻回收率和鉻渣中總鉻含量變化不大。

3.2 當(dāng)提鉻返渣投加量為20%，純堿投加量從10%逐漸增加至30%，余量為含鉻粉塵，總鉻回收率隨著純堿投加量增加而增大，鉻渣中總鉻含量隨純堿投加量增加而降低，當(dāng)純堿投加量大于20%時，總鉻回收率大于70%，處理后鉻渣中總鉻含量低于5%，當(dāng)純堿投加量大于25%時，總鉻回收率和處理后鉻渣中總鉻含量變化不大。

3.3 當(dāng)生料按純堿∶提鉻返渣∶含鉻粉塵=20%∶20%∶60%進行配比，燒成帶溫度從900℃增至1 300℃，總鉻回收率隨著溫度增加而增大，處理后鉻渣中總鉻含量隨穩(wěn)定增加而降低，當(dāng)溫度大于1 200℃時，總鉻回收率逐漸降低，處理后鉻渣中總鉻含量逐漸增加。

3.4 綜合考慮處理效果及運行成本，確定提鉻返渣最佳投加量20%～25%；純堿最佳投加量20%～25%；反應(yīng)最佳溫度為1 000～1 200℃，處理后總鉻回收率達70%以上，分離出的鉻渣中總鉻含量低于5%。從處理效果來看，采用“高溫氧化+中性液真空多級洗滌”方法對含鉻粉塵進行處理，能夠?qū)崿F(xiàn)含鉻粉塵中鉻資源化利用，對于降低含鉻粉塵的存量及緩解鉻資源短缺具有重要的意義。