本發(fā)明涉及鉻渣的再利用方法，尤其涉及利用鉻渣制備致密耐火材料的方法以及實現該方法的專用系統(tǒng)，屬于鉻渣的無害化再利用領域。

背景技術：

鉻是現代工業(yè)最重要的原料之一，廣泛應用于化工、陶瓷、電子工業(yè)、防腐劑和催化劑等領域。鉻渣是金屬鉻和鉻鹽生產過程中排放的廢渣，通常每生產1t金屬鉻會排放約10t鉻渣，每生產1t鉻鹽排放3～5t鉻渣。我國年排放鉻渣約20萬t，迄今堆存的鉻渣已超過300萬t以上，其中，六價鉻的含量(以Cr₂O₃計質量份數)為2.37％，即含六價鉻1.62％。鉻鹽渣隨意大量堆存，不僅造成土地資源的占用，而且鉻渣對堆存區(qū)的地下水和土壤也會造成嚴重的污染，地下水中Cr(VI)濃度超標可達上千倍，而堆存區(qū)土壤中的總鉻含量也超過當地背景值的數倍到數十倍。鉻渣對環(huán)境造成的危害已越來越引起人們的廣泛注意，重視鉻渣污染，開展其污染治理和綜合利用就成為一項勢在必行的任務。

申請?zhí)枮?01010120358.X的中國發(fā)明專利提供了一種鉻渣解毒方法以及解毒后鉻渣的綜合利用方案，其具體方案為將含鉻廢渣通過濕法球磨成鉻渣粉后，將水加入鉻渣粉后制成鉻渣料漿；在料漿中加入酸制成鉻渣料漿溶液，同時充分攪拌鉻渣料漿溶液，使鉻渣料漿在酸中進行浸溶；在浸溶后的鉻渣料漿溶液中加入還原劑直至浸溶后的鉻渣料漿溶液中無六價鉻存在；將無六價鉻存在的鉻渣料漿溶液進行熟化，再進行固液分離，最后將濾渣進行干燥并粉碎，即可得到不含六價鉻的解毒鉻渣，解毒后的鉻渣再用于建材磚原料中或者水泥熟料中或者水泥生產原料中。該綜合利用方法所存在的主要問題如下：

1)該技術為濕法解毒工藝，工藝條件控制嚴格，需要添加鹽酸或者硫酸來調節(jié)PH值，對設備腐蝕嚴重；

2)解毒后的鉻渣還需要繼續(xù)處理，才能實現綜合利用；

3)濕法解毒后排出含六價鉻廢水，存在一定的環(huán)境污染；

4)不溶性六價鉻離子無法被徹底還原成三價鉻離子，導致濕法解毒不徹底。

申請?zhí)枮?00810045337.9的中國發(fā)明專利提供了一種用一氧化碳解毒鉻渣的方法，其具體方案為將鉻渣和煤擠壓成鉻渣煤坯塊，然后進行煅燒，煅燒完后用乙醇溶液進行水淬，即獲得解毒后的鉻渣；該綜合利用方法所存在的主要問題如下：

1)該技術方案在煅燒后為防止二次氧化和鉻離子進入水中，采用乙醇溶液進行水淬，乙醇易揮發(fā)，會導致乙醇用量過大，解毒成本增高；

2)采用濕磨方式處理鉻渣，容易將可溶性六價鉻進入水中；

3)解毒后的鉻渣沒有得到有效利用。

綜合上述可見，提供一種成本低、工藝簡單、解毒徹底、能夠實現鉻渣利用價值最大化的利用鉻渣制備致密耐火材料的方法將具有重要的應用前景。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種利用鉻渣制備致密耐火材料的方法，該方法一方面實現鉻渣解毒，將鉻渣中的六價鉻還原為三價鉻，另一方面對解毒后鉻渣綜合利用，實現利用價值的最大化；

本發(fā)明的目的之二是提供一種由上述利用方法所得到的鉻渣致密耐火材料；

本發(fā)明的目的之三是提供一種實現所述利用鉻渣制備致密耐火材料的方法的專用系統(tǒng)。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術方案來實現的：

一種利用鉻渣制備致密耐火材料的方法，包括：

(1)分別將鉻渣和還原煤磨細后再與粘結劑和水混合得到混合物料，將混合物料壓制成濕磚坯；其中，所述鉻渣的粒度為100目～200目；所述還原煤的粒度為80目～150目；

(2)濕磚坯干燥后在高溫窯爐中進行還原焙燒，焙燒結束后隨爐冷卻，得到鉻渣質耐火材料。

為了達到更好的技術效果，步驟(1)中將鉻渣、還原煤、粘結劑和水按照100：(8～20)：(3～12)：(5～14)的質量比例進行混合。

所述鉻渣磨細處理的方式優(yōu)選采用干磨的方式，能防止可溶性六價鉻進入水中以減少環(huán)境污染，鉻渣干磨后且保持鉻渣的粒度100目～200目左右，此外，還便于與還原劑接觸充分，在高溫焙燒時使六價鉻得到充分還原。

為便于與鉻渣形成一定粒度分布便于成型以及提高與鉻渣的接觸面積與鉻渣充分和快速反應，所述還原煤采用磨細處理，磨細處理后的粒度控制為80目～150目為較佳；進一步優(yōu)選的，磨碎后的還原煤中，粒度為80目～100目的還原煤占10％～20％，粒度為100目～150目的還原煤占80％～90％。

所述還原煤包括但不限于長煙煤、褐煤或者蘭炭中的任何一種或者一種以上按照任意比例組成的混合物；所述粘結劑優(yōu)選是水玻璃。

步驟(2)將濕磚坯干燥至水分小于1％的成型干坯料后在高溫窯爐中進行還原焙燒；所述的還原焙燒條件優(yōu)選為：焙燒溫度為1200℃～1400℃，焙燒時間為1h～4h；在還原焙燒過程中，在還原劑的作用下，六價鉻被還原為三價鉻或鉻的碳化物，進而解毒；多余的還原劑可結合窯爐內的氧氣生產CO，防止還原后的鉻再次被氧化，由于還原劑本身粒度較細不會形成大的氣孔，再加上高溫的燒結收縮作用，使磚坯變得更致密，強度和硬度也得到提高。

步驟(2)中所述的隨爐冷卻是指隨爐冷卻至100℃左右。

采用本發(fā)明方法可得到鉻渣質致密耐火材料，譬如，可以是鉻渣質致密耐火磚。經過檢測，本發(fā)明方法所得到的鉻渣質致密耐火磚的比重為2.3～2.7g/m³，六價鉻含量小于2ppm，耐1300℃高溫。

本發(fā)明進一步提供了一種實現所述方法的專用系統(tǒng)，包括：

原料處理系統(tǒng)，所述原料處理系統(tǒng)實現原料的破碎和磨細處理，以便獲得適合成型要求的原料；

原料混合和成型系統(tǒng)，所述成型系統(tǒng)實現所有原料的配料、混合、成型和干燥以便獲得滿足入爐的干坯料；

以及還原焙燒系統(tǒng)，所述還原焙燒系統(tǒng)實現干坯料的還原焙燒，同時制得產品鉻渣質耐火磚。

其中，原料處理系統(tǒng)的出口與原料混合和成型系統(tǒng)的入口相連，原料混合和成型系統(tǒng)的出口與還原焙燒系統(tǒng)的進料口相連；

優(yōu)選的，所述原料處理系統(tǒng)包括干磨設備和粉碎設備；

優(yōu)選的，所述原料混合和成型系統(tǒng)包括混合設備、壓制濕磚坯設備以及干燥濕磚坯干燥設備，其中，原料混合和成型系統(tǒng)的混合設備的進料口與干磨設備的出料口以及粉碎設備的出料口相連；混合設備的出料口與壓制濕磚坯設備的進料口相連，壓制濕磚坯設備的出料口與干燥濕磚坯的干燥設備的進料口相連；

優(yōu)選的，所述的還原焙燒系統(tǒng)包括高溫窯爐，所述高溫窯爐的進料口與原料混合和成型系統(tǒng)的干燥濕磚坯的干燥設備的出料口相連。

本發(fā)明以廢棄的鉻渣為主要原料，采用火法處理工藝，將鉻渣制成致密耐火磚，所制備的鉻渣質耐火磚比重為2.3～2.7g/m³，六價鉻含量小于2ppm，能耐1300℃高溫。本發(fā)明方法操作簡單，工藝可行，鉻渣解毒較為徹底，實現了鉻渣的充分再利用。

附圖說明

圖1本發(fā)明的實現利用鉻渣制備致密耐火材料的方法的專用系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2本發(fā)明的利用鉻渣制備致密耐火材料的方法的工藝流程圖。

具體實施方式

下面結合具體實施例來進一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點和特點將會隨著描述而更為清楚。但是應理解所述實施例僅是范例性的，不對本發(fā)明的范圍構成任何限制。本領域技術人員應該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對本發(fā)明技術方案的細節(jié)和形式進行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發(fā)明的保護范圍。

參考圖1，本發(fā)明所提供的一種實現鉻渣無害化的綜合利用方法的專用系統(tǒng)，包括：原料處理系統(tǒng)S100，所述原料處理系統(tǒng)S100實現原料的破碎和磨細處理，以便獲得適合成型要求的原料；

原料混合和成型系統(tǒng)S200，所述成型系統(tǒng)S200實現所有原料的配料、混合、成型和干燥以便獲得滿足入爐的干坯料；

以及還原焙燒系統(tǒng)S300，所述還原焙燒系統(tǒng)S300實現干坯料的還原焙燒，同時制得產品鉻渣質耐火磚。

其中，原料處理系統(tǒng)S100的出口與原料混合和成型系統(tǒng)S200的入口相連，原料混合和成型系統(tǒng)S200的出口與還原焙燒系統(tǒng)S300的進料口相連。

作為本專用系統(tǒng)一種優(yōu)選的結構，所述原料處理系統(tǒng)S100包括干磨設備和粉碎設備；所述原料混合和成型系統(tǒng)S200包括混合設備、壓制濕磚坯設備以及干燥濕磚坯干燥設備，其中，原料混合和成型系統(tǒng)S200的混合設備的進料口與干磨設備的出料口以及粉碎設備的出料口相連；混合設備的出料口與壓制濕磚坯設備的進料口相連，壓制濕磚坯設備的出料口與干燥濕磚坯的干燥設備的進料口相連；所述的還原焙燒系統(tǒng)S300包括高溫窯爐，所述高溫窯爐的進料口與原料混合和成型系統(tǒng)S200的干燥濕磚坯的干燥設備的出料口相連。

以下結合具體的實施例對本發(fā)明的鉻渣無害化的綜合利用方法進行具體說明

實施例1

將鉻渣在干磨設備中進行干磨處理，保持鉻渣的粒度在180目～200目。取長煙煤作為還原劑，磨細后粒度控制在80目～150目，其中粒度80目～100目的顆粒保持在10％，粒度為100目～150目的顆粒控制為90％左右。

取干磨磨細后的鉻渣100份，磨細后的長煙煤12份，水玻璃8份和水13份在混合裝置中進行混合，混合均勻后壓制成磚坯狀。在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內，在1350℃下還原焙燒3h，隨爐冷卻至100℃左右后即獲得成品鉻渣質致密耐火磚。

經檢驗，所制備的成品鉻渣質致密耐火磚樣品中六價鉻含量小于1ppm，磚較為致密，比重為2.58g/m³，鉻渣質致密耐火磚可以在1300℃以下長期使用。

實施例2

將鉻渣在干磨設備中進行干磨處理，控制鉻渣的粒度在180目～200目。取蘭炭作為還原劑，磨細后粒度控制在80目～150目，其中粒度為80目～100目的顆?？刂圃?0％，粒度為100目～150目的顆?？刂茷?0％。

取干磨磨細后的鉻渣100份，磨細后的蘭炭12份，水玻璃8份和水9份在混合裝置中進行混合，混合后壓制成磚坯狀。在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內，在1280℃下焙燒3h，隨爐冷卻后即獲得成品鉻渣質致密耐火磚。

經檢驗，所制備的成品鉻渣質致密耐火磚樣品中六價鉻含量小于1ppm，磚較為致密，比重為2.46g/m³，鉻渣質致密耐火磚可以在1300℃以下長期使用。

實施例3

將鉻渣在干磨設備中進行干磨處理，控制鉻渣的粒度在180目～200目。取長煙煤作為還原劑，磨細后粒度在80目～150目，其中粒度為80目～100目的顆?？刂圃?0％，粒度為100目～150目的顆粒控制為90％。

取干磨磨細后的鉻渣100份，磨細后的長煙煤12份，水玻璃8份和水6份在混合裝置中進行混合，混合后壓制成磚坯狀。在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內，在1200℃下焙燒4h，隨爐冷卻后即獲得成品鉻渣質致密耐火磚。

經檢驗，所制備的成品鉻渣質致密耐火磚樣品中六價鉻含量小于2ppm，磚較為致密，比重為2.42g/m³，鉻渣質致密耐火磚可以在1300℃以下長期使用。

實施例4

將鉻渣在干磨設備中進行干磨處理，保持鉻渣的粒度在180目～200目。取蘭炭作為還原劑，磨細后粒度在80目～150目，其中粒度為80目～100目的顆?？刂圃?0％，粒度為100目～150目的顆?？刂茷?0％。

取磨細后的鉻渣100份，磨細后的長煙煤8份，水玻璃3份，水5份，進行混合，混合后壓制成磚坯狀。在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內，在1300℃下焙燒3h，隨爐冷卻后即獲得成品鉻渣質致密耐火磚。

經檢驗，所制備的成品鉻渣質致密耐火磚樣品中六價鉻含量小于2ppm，且磚較為致密，比重為2.36g/m³，鉻渣質致密耐火磚可以在1300℃以下長期使用。

實施例5

將鉻渣在干磨設備中進行干磨處理，保持鉻渣的粒度在180目～200目。取褐煤作為還原劑，磨細后粒度在80目～150目，其中粒度80目～100目的顆粒保持在15％，粒度為100目～150目的顆?？刂茷?5％。

取干磨磨細后的鉻渣100份，磨細后的褐煤20份，水玻璃12份和水14份在混合裝置中進行混合，混合后壓制成磚坯狀。在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內，在1400℃下焙燒1h，隨爐冷卻后即獲得成品鉻渣質致密耐火磚。

經檢驗，所制備的成品鉻渣質致密耐火磚樣品中六價鉻含量小于1ppm，且磚較為致密，比重為2.31g/m³，鉻渣質致密耐火磚可以在1300℃以下長期使用。

實施例6

將鉻渣在干磨設備中進行干磨處理，保持鉻渣的粒度在180目～200目。取長煙煤作為還原劑，磨細后粒度在80目～150目，其中，粒度80目～100目的顆粒保持在10％，粒度100目～150目的顆粒為90％。

取磨細后的鉻渣100份，磨細后的長煙煤10份，水玻璃3份和水6份在混合裝置中進行混合，混合后壓制成磚坯狀。在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內，在1200℃下焙燒4h，隨爐冷卻后即獲得成品鉻渣質致密耐火磚。

經檢驗，所制備的成品鉻渣質致密耐火磚樣品中六價鉻含量小于2ppm，且磚較為致密，比重為2.35g/m³，鉻渣質致密耐火磚可以在1300℃以下長期使用。