一種鉻渣資源化清潔利用的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鉻渣處理技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉻渣資源化清潔利用的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 鉻鹽工業(yè)一直面臨著資源利用率低、能耗高、環(huán)境污染嚴重等問題。我國鉻鹽行 業(yè)主要采用傳統(tǒng)的有鈣焙燒工藝，鉻利用率只有76%，每生產(chǎn)1噸產(chǎn)品需排放2. 5~3噸毒性 鉻渣。國外最先進的無鈣焙燒工藝采用分選后的返渣替代含鈣輔料作為填料，鉻利用率率 可提高至90%，每噸鉻鹽產(chǎn)品的鉻渣排放量減少至0. 8噸，但仍未能徹底解決鉻渣的污染問 題。
[0003] 目前，有鈣焙燒已被國家強制淘汰，少鈣焙燒為國家限制類技術(shù)，無鈣焙燒為國家 鼓勵類技術(shù)。原料來源不同，所采用的生產(chǎn)技術(shù)不同，所得到的鉻渣成分也不相同。鉻渣中 的有害成分是水溶性鉻酸鈉，酸活性鉻酸鈣中德六價鉻離子，當(dāng)鉻渣遇水后，其中的六價鉻 離子流失擴散而構(gòu)成對生態(tài)環(huán)境的污染危害，是一種嚴重的鉻污染源，鉻渣的另一個危害 是堿性危害，它的化合物具有很強的氧化作用，對人體的消化道、呼吸道、皮膚和粘膜都有 危害，甚至有致癌作用。
[0004] 鉻渣解毒是一個世界性的難題，為了解決鉻渣的污染問題，國內(nèi)外相關(guān)企業(yè)和學(xué) 者都做過大量研究，目前常用的方法有封存、濕法處理、用于水泥原料、生物直接解毒等，但 這些方法均屬于"末端治理"，有的因為處理不徹底，有的因為處理成本太高都難以大面積 推廣應(yīng)用。
[0005] 目前對鉻渣進行處理主要有以下兩種方法：一種是采用火法將六價鉻轉(zhuǎn)為穩(wěn)定 的、毒性較小的三價鉻；另一種是采用濕法將鉻渣中水溶性和酸溶性的六價鉻溶解，加入還 原劑將其還原成三價鉻。其中，火法處理存在成本高且極易二次污染的問題，濕法處理存在 成本高、處理量少，均未能實現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用。
[0006] 中國專利CN101397607A提出了一種高爐還原法鉻渣處理工藝，采用高爐直接加 入法加入到具有還原性氣氛的高爐內(nèi)進行冶煉，得到的高爐渣可作為建材應(yīng)用，實現(xiàn)鉻渣 的解毒作用。該方法目的僅僅是為了實現(xiàn)鉻渣的解毒，但鉻渣中的鉻資源未能回收利用；且 高爐冶煉流程中產(chǎn)生的高爐渣在自然環(huán)境中依然存在被二次氧化污染環(huán)境的隱患，轉(zhuǎn)爐煉 鋼流程中在氧化性的氣氛中鉻組分進入鋼渣，鋼渣中的鉻也存在二次污染的隱患，不能實 現(xiàn)鉻渣的徹底解毒及利用。
[0007] 另一方面，我國又是一個鉻資源嚴重缺乏的國家，鉻資源對外依存度達到90% ;而 我國的釩鈦磁鐵礦種富含有大量鉻資源，總儲量達到900萬噸。釩、鉻在冶煉過程中共同 進入釩渣形成含鉻釩渣，推動含鉻釩渣中釩鉻高效清潔同步提取技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工程示 范，可充分利用釩鈦磁鐵礦中的鉻資源，解決我國鉻鐵礦資源匱乏的問題。并利用釩鈦磁鐵 礦冶煉企業(yè)煉鋼流程對鉻渣的消納能力，將含鉻廢渣通過煉鐵流程解毒，實現(xiàn)鉻鹽清潔生 產(chǎn)，形成以鋼鐵釩鈦產(chǎn)業(yè)為依托的鉻鹽行業(yè)發(fā)展新模式，推動重污染鉻鹽行業(yè)的綠色產(chǎn)業(yè) 化升級。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種鉻渣清潔利用的方法。為解決上述技術(shù)問 題，本發(fā)明采取下述工藝步驟： (1) 配燒結(jié)礦：將鉻渣用于釩鈦磁鐵礦的配礦燒結(jié)過程，制作成鉻渣燒結(jié)礦，所述鉻渣 含水率為0~20%，-120目粒度占50~90% ; (2) 高爐冶煉：鉻渣燒結(jié)礦用于高爐煉鐵流程，冶煉含鉻釩鐵水； (3) 轉(zhuǎn)爐吹釩鉻：含鉻釩鐵水經(jīng)過提釩轉(zhuǎn)爐吹氧，得到高鉻釩渣； (4) 亞熔鹽法提鉻：高鉻釩渣經(jīng)過亞熔鹽法氧化分解，得到釩酸鈉、鉻酸鈉產(chǎn)品。
[0009] 本發(fā)明所述步驟（1)中的配礦燒結(jié)過程為氧化燒結(jié)過程，所述氧化燒結(jié)過程的條 件為：混合料中CaO含量為3~13%，MgO含量為1~3%，熔劑A含量為0. 1~1%，碳粉含量為 1~10% ;所述熔劑A為石灰石、白云石、螢石、硅石、錳礦中的任意一種或幾種。
[0010] 本發(fā)明所述步驟（2)中的高爐煉鐵流程溫度為1400~1550°C。
[0011] 本發(fā)明所述步驟（3)中所述提釩轉(zhuǎn)爐吹氧工藝條件為：溫度1340°C ~1420°C，吹氧 壓力5~15公斤，吹氧量5~15m3/t鐵水，所述高鉻釩渣中Cr20 3品位>10%。
[0012] 本發(fā)明所述步驟（1)中的配礦燒結(jié)過程鉻渣配加量為l-100kg/t礦。
[0013] 本發(fā)明所述步驟（4)中所述的亞熔鹽法氧化分解工藝條件為：高鉻釩渣破碎粒度 為-120 目占 80~100%，NaOH 濃度為 40~60wt%，分解溫度為 100-200°C。
[0014] 本發(fā)明所述步驟（4)中釩酸鈉與鉻酸鈉的分離工藝為：NaOH濃度為200~400g/L冷 卻結(jié)晶釩酸鈉，NaOH濃度為500~800g/L蒸發(fā)結(jié)晶鉻酸鈉。
[0015] 本發(fā)明所述步驟（1)中的配礦燒結(jié)過程分為還原燒結(jié)過程，得到的鉻渣燒結(jié)礦用 于進入直接冶煉含鉻生鐵；用于直接還原流程的鉻渣FeO含量不低于40%，配加量為總投料 量的 10%-90%。
[0016] 本發(fā)明所述步驟（1)中的配礦燒結(jié)過程為還原燒結(jié)過程，所述還原燒結(jié)過程的 條件為：含鈉熔劑含量為〇. 1~5%，碳粉含量為5~50%，混合料進行造球，造球粘結(jié)劑含量為 1~3%。
[0017] 本發(fā)明所述步驟（1)中的鉻渣燒結(jié)礦直接進入還原流程，生產(chǎn)低鉻鐵合金，用于冶 煉合金鋼材；所述還原流程工藝條件為：選用還原焙燒窯，還原溫度900~1300°C，還原時間 l~4h。
[0018] 采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：本方法采用生產(chǎn)過程協(xié)同資源化利用 的方法，通過鉻鹽行業(yè)與鋼鐵冶金流程的協(xié)同聯(lián)合，利用鋼鐵冶金流程大規(guī)模消納鉻渣，實 現(xiàn)了鉻渣在高爐煉鐵過程的充分還原，有毒6價鉻及鐵元素還原進入了鐵水中，在轉(zhuǎn)爐提 鉻(釩）過程，得到高鉻（釩）渣，通過亞熔鹽法可以實現(xiàn)鉻(釩）提取利用，從而實現(xiàn)了鉻渣 中有價元素的資源化清潔利用，從源頭消納利用了鉻渣。該方法既能徹底解決鉻渣污染問 題，又能資源化綜合利用鉻渣中的Fe、Cr等元素，F(xiàn)e元素全流程收率高于90%，Cr元素全流 程收率高于60%。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明的工藝流程示意圖。
【具體實施方式】
[0020] 下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細的說明。
[0021] 實施例1 : 本方法的工藝步驟如下所述： 采用的鉻渣成分見表1 : 表1鉻渣成分分析
【主權(quán)項】
1. 一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于，該方法采用下述工藝步驟： (1) 配燒結(jié)礦：將鉻渣用于釩鈦磁鐵礦的配礦燒結(jié)過程，制作成鉻渣燒結(jié)礦，所述鉻渣 含水率為0~20%，-120目粒度占50~90% ; (2) 高爐冶煉：鉻渣燒結(jié)礦用于高爐煉鐵流程，冶煉含鉻釩鐵水； (3) 轉(zhuǎn)爐吹釩鉻：含鉻釩鐵水經(jīng)過提釩轉(zhuǎn)爐吹氧，得到高鉻釩渣； (4) 亞熔鹽法提鉻：高鉻釩渣經(jīng)過亞熔鹽法氧化分解，得到釩酸鈉、鉻酸鈉產(chǎn)品。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步驟 (1)中的配礦燒結(jié)過程為氧化燒結(jié)過程，所述氧化燒結(jié)過程的條件為：混合料中CaO含量為 3~13%，MgO含量為1~3%，熔劑A含量為0. 1~1%，碳粉含量為1~10% ;所述熔劑A為石灰石、 白云石、螢石、硅石、錳礦中的任意一種或幾種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步 驟（2)中的高爐煉鐵流程溫度為1400~1550°C。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步 驟（3)中所述提釩轉(zhuǎn)爐吹氧工藝條件為：溫度1340°C ~1420°C，吹氧壓力5~15公斤，吹氧量 5~15m3/t鐵水，所述高鉻釩渣中Cr20 3品位>10%。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步 驟（1)中的配礦燒結(jié)過程鉻渣配加量為l-l〇〇kg/t礦。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步 驟（4)中所述的亞熔鹽法氧化分解工藝條件為：高鉻釩渣破碎粒度為-120目占80~100%， NaOH濃度為40~60wt%，分解溫度為100-200°C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步 驟（4)中釩酸鈉與鉻酸鈉的分離工藝為：NaOH濃度為200~400g/L冷卻結(jié)晶釩酸鈉，NaOH濃 度為500~800g/L蒸發(fā)結(jié)晶鉻酸鈉。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步驟（1) 中的配礦燒結(jié)過程為還原燒結(jié)過程，得到的鉻渣燒結(jié)礦用于進入直接冶煉含鉻生鐵；用于 直接還原流程的鉻渣FeO含量不低于40%，配加量為總投料量的10-90wt%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步 驟（1)中的配礦燒結(jié)過程分為還原燒結(jié)過程，所述還原燒結(jié)過程的條件為：含鈉熔劑含量 為0. 1~5%，碳粉含量為5~50%，混合料進行造球，造球粘結(jié)劑含量為1~3%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1或8所述的一種鉻渣資源化清潔利用的方法，其特征在于：所述步 驟（1)中的鉻渣燒結(jié)礦直接進入還原流程，生產(chǎn)低鉻鐵合金，用于冶煉合金鋼材；所述還原 流程工藝條件為：選用還原焙燒窯，還原溫度900~1300°C，還原時間l~4h。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉻渣資源化清潔利用的方法，該方法采用下述工藝步驟：將鉻渣用于煉鐵配礦燒結(jié)過程，制作成鉻渣燒結(jié)礦，然后用于高爐煉鐵流程，冶煉含鉻釩鐵水；含鉻釩鐵水經(jīng)過提釩轉(zhuǎn)爐吹氧，得到高鉻釩渣，再經(jīng)過亞熔鹽法氧化分解，得到釩酸鈉、鉻酸鈉產(chǎn)品。本發(fā)明采用生產(chǎn)過程協(xié)同資源化利用的方法，通過鉻鹽行業(yè)與鋼鐵冶金流程的協(xié)同聯(lián)合，利用鋼鐵冶金流程大規(guī)模消納鉻渣，實現(xiàn)了鉻元素在鋼鐵冶金流程的資源化清潔利用，F(xiàn)e元素全流程收率高于90%，Cr元素全流程收率高于60%。
【IPC分類】C22B7-04, C22B34-32, C22B1-14, C21C5-28, C21B5-00
【公開號】CN104674014
【申請?zhí)枴緾N201510064272
【發(fā)明人】陳東輝, 李蘭杰, 白瑞國, 杜浩, 高明磊, 鄭詩禮
【申請人】河北鋼鐵股份有限公司承德分公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年2月9日