摘要 ：對(dui)不銹鋼廠污(wu)泥(ni)和煙道灰進(jin)行了取(qu)樣分析，介紹(shao)了用火法(fa)冶煉的方(fang)法(fa)回(hui)收利用不銹鋼廠污(wu)泥(ni)和煙道灰中的鉻(ge)及其他有價(jia)元素，確定了在此(ci)工(gong)藝(yi)(yi)條件下污(wu)泥(ni)和煙道灰能夠滿足冶煉要(yao)求的合適(shi)工(gong)藝(yi)(yi)參數以及該(gai)工(gong)藝(yi)(yi)的實驗室研(yan)究結果。研(yan)究結果表明：與傳(chuan)統工(gong)藝(yi)(yi)相比，新工(gong)藝(yi)(yi)不僅可(ke)以創造環保效益，實現資(zi)源的循環利用，避免(mian)二次污(wu)染，而且可(ke)以創造一定的經(jing)濟效益。

隨著不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)產業的(de)(de)(de)(de)(de)發展(zhan)，鉻(ge)(ge)(ge)及其(qi)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)得(de)到廣泛的(de)(de)(de)(de)(de)應用(yong)(yong)。大量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)鉻(ge)(ge)(ge)廢(fei)水(shui)(shui)、廢(fei)渣、污(wu)泥與日劇增。我國目前對(dui)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)廢(fei)水(shui)(shui)處理(li)(li)污(wu)泥和(he)(he)煙(yan)道(dao)灰一般(ban)采(cai)用(yong)(yong)填埋的(de)(de)(de)(de)(de)處理(li)(li)措施，這些(xie)物(wu)(wu)(wu)質中含(han)有不(bu)少(shao)以(yi)(yi)三(san)價和(he)(he)六價形式存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)，對(dui)自(zi)然界的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)體有嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)危害。三(san)價鉻(ge)(ge)(ge)對(dui)哺乳動物(wu)(wu)(wu)沒有副作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，但對(dui)魚類有不(bu)同程度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)毒(du)副作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)[1]，且(qie)三(san)價鉻(ge)(ge)(ge)在(zai)在(zai)某些(xie)自(zi)然條件下能很快被氧化(hua)(hua)成六價鉻(ge)(ge)(ge)。然而(er)，六價鉻(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)卻有較大的(de)(de)(de)(de)(de)毒(du)性(xing)，它可透過細胞膜對(dui)生(sheng)命組織產生(sheng)毒(du)性(xing)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)[2]。通過食物(wu)(wu)(wu)鏈，鉻(ge)(ge)(ge)會(hui)在(zai)動物(wu)(wu)(wu)和(he)(he)人體中成百倍的(de)(de)(de)(de)(de)富集(ji)[3]，從(cong)而(er)使人造(zao)(zao)成積累性(xing)中毒(du)和(he)(he)致癌(ai)。由于鉻(ge)(ge)(ge)及其(qi)化(hua)(hua)合物(wu)(wu)(wu)對(dui)環境造(zao)(zao)成嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)危害，如何有效(xiao)回收利(li)用(yong)(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)廠(chang)廢(fei)物(wu)(wu)(wu)中的(de)(de)(de)(de)(de)鉻(ge)(ge)(ge)資(zi)源以(yi)(yi)有效(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)起到環境保護的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，將是相關研(yan)究(jiu)者(zhe)面臨的(de)(de)(de)(de)(de)重要課(ke)題。本課(ke)題采(cai)用(yong)(yong)高溫還原(yuan)的(de)(de)(de)(de)(de)方法回收廢(fei)水(shui)(shui)處理(li)(li)污(wu)泥和(he)(he)煙(yan)道(dao)灰中的(de)(de)(de)(de)(de)有價元素，以(yi)(yi)廢(fei)水(shui)(shui)處理(li)(li)污(wu)泥和(he)(he)煙(yan)道(dao)灰作(zuo)(zuo)為原(yuan)料加入礦熱爐中以(yi)(yi)生(sheng)產不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)和(he)(he)含(han)鉻(ge)(ge)(ge)、鎳等的(de)(de)(de)(de)(de)合金鋼(gang)(gang)(gang)種。

1 廢物的來源及性質

1.1  污(wu)泥的來源及性質(zhi)

不銹(xiu)鋼廠綜合污(wu)水(shui)處(chu)理后要產生大(da)量污(wu)泥，污(wu)泥中水(shui)分含(han)量很高，為(wei)了(le)不影響其應(ying)用和物理化(hua)學(xue)分析，需(xu)先對(dui)其樣品(pin)進行(xing)脫(tuo)(tuo)水(shui)和脫(tuo)(tuo)脂(zhi)。將某不銹(xiu)鋼廠兩種污(wu)泥樣品(pin)在700 ℃下恒溫(wen)30 min后，測得(de)其失重(zhong)率(lv)約為(wei)58%，其化(hua)學(xue)成(cheng)分見表1。

表1  700 ℃下恒(heng)溫30 min后(hou)污泥的(de)化學(xue)成份(fen)

1.2  煙道灰的來源及性(xing)質

煉鋼(gang)爐在(zai)生(sheng)產過程中(zhong)自煙(yan)(yan)道(dao)產生(sheng)含大量粉塵(chen)的(de)煙(yan)(yan)道(dao)氣，煙(yan)(yan)道(dao)氣經過除塵(chen)裝置處理，收集其中(zhong)的(de)粉塵(chen)即為(wei)煙(yan)(yan)道(dao)灰(hui)。某不銹鋼(gang)廠煙(yan)(yan)道(dao)灰(hui)的(de)化學組成見表2。

表2  煙(yan)道灰(hui)的化學(xue)組成

2 處理工藝

2.1  傳統處理工藝的特點

不(bu)銹鋼廠污(wu)(wu)泥(ni)和煙道(dao)灰的處理方(fang)(fang)(fang)法一般是將(jiang)其填埋(mai)，這種處理方(fang)(fang)(fang)式有很(hen)多(duo)弊(bi)端。由于(yu)污(wu)(wu)泥(ni)和煙道(dao)灰的產量(liang)比(bi)較大（2005年，我國(guo)不(bu)銹鋼產量(liang)約為316萬t，而(er)(er)噸鋼所(suo)產生的煙道(dao)灰約為10 kg，廢(fei)水處理污(wu)(wu)泥(ni)約為15 kg），且從表1和表2可以(yi)看出，污(wu)(wu)泥(ni)和煙道(dao)灰中的鉻含量(liang)是比(bi)較高的，尤其值得注意的是污(wu)(wu)泥(ni)中的鉻主要(yao)是以(yi)六價(jia)形式存(cun)在的。如此大量(liang)的污(wu)(wu)染物在填埋(mai)過程中若(ruo)不(bu)充(chong)分考慮其對環境可能(neng)造成(cheng)的危害，對其以(yi)特殊的方(fang)(fang)(fang)法進行處理，勢必會對水體造成(cheng)嚴重的污(wu)(wu)染，進而(er)(er)危害生態鏈。但(dan)目前(qian)這種填埋(mai)的處理方(fang)(fang)(fang)法還無(wu)法達到(dao)不(bu)會污(wu)(wu)染環境的要(yao)求，而(er)(er)且這種處理方(fang)(fang)(fang)式還會增加處理成(cheng)本，造成(cheng)土地資源(yuan)的浪費。

2.2  新工(gong)藝的(de)研究

本工藝(yi)的(de)總體思(si)路是將焙燒后(hou)的(de)污泥與煙道(dao)灰按(an)一定質量比混合(he)，加入(ru)一定量的(de)焦(jiao)粉(fen)作為還原劑(ji)，并對其混合(he)物進(jin)行造塊。然后(hou)將此(ci)混合(he)物加入(ru)礦熱爐中進(jin)行冶煉。其基本工藝(yi)流程如圖1所(suo)示。

圖1  工藝流程圖

2.2.1  實  驗

（1）壓塊實驗

由(you)于污(wu)泥和(he)煙道灰(hui)的(de)細粒(li)度(du)(du)顆粒(li)較多，無法在礦(kuang)熱爐(lu)中(zhong)直接(jie)應用(yong)，必須先(xian)對其進行造(zao)塊(kuai)處理。壓塊(kuai)方(fang)式是(shi)一種有效的(de)粉料造(zao)塊(kuai)方(fang)法。本實(shi)驗采(cai)用(yong)WE－30型(xing)萬(wan)能材料實(shi)驗機，測量范圍(wei)為(wei)0～30 t。壓好的(de)樣(yang)品塊(kuai)為(wei)直徑20 mm、高(gao)度(du)(du)15 mm的(de)圓(yuan)柱型(xing)。

根據產出量(liang)(liang)，實驗(yan)中污(wu)泥與煙道灰的(de)配比定(ding)(ding)為(wei)(wei)1∶1（質(zhi)量(liang)(liang)比，下(xia)同），為(wei)(wei)了能還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)污(wu)泥與煙道灰中的(de)有價元素須加入一定(ding)(ding)量(liang)(liang)的(de)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)劑，本(ben)工藝采用(yong)焦(jiao)粉作為(wei)(wei)還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)劑，其焦(jiao)粉的(de)化學成分(fen)見表3。經計算需加入約為(wei)(wei)15%（質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數，下(xia)同）的(de)焦(jiao)粉才能將(jiang)煙道灰中的(de)有價元素還(huan)(huan)原(yuan)(yuan)出來。

表3   焦粉的化學組成

（2）還原實驗

將污泥與(yu)煙道灰按(an)1∶1混合后，根據混合后各物(wu)質的(de)含量以及在此(ci)含量范圍內可(ke)能(neng)的(de)最終產品(pin)進行(xing)物(wu)料與(yu)熱平衡計算，得出(chu)其理(li)論還原溫度(du)約(yue)為1 350 ℃。本實驗取1 400 ℃作(zuo)為還原溫度(du)。還原過程在高溫箱式電爐中進行(xing)。

2.2.2  實(shi)驗結果分析

（1）在(zai)(zai)污泥和煙道灰(hui)1∶1混合(he)(he)后的(de)樣(yang)品(pin)(pin)中加入15%的(de)焦粉(fen)進行壓(ya)塊，發(fa)現(xian)(xian)樣(yang)品(pin)(pin)粘結性很(hen)差，樣(yang)品(pin)(pin)出(chu)現(xian)(xian)了彎曲并且有很(hen)多(duo)裂紋，不(bu)能達到冶煉要求。之后，在(zai)(zai)此混合(he)(he)樣(yang)品(pin)(pin)中配(pei)加了一定量(liang)的(de)水對(dui)其壓(ya)塊并在(zai)(zai)200 ℃下(xia)恒(heng)溫(wen)30 min后，對(dui)其進行了抗壓(ya)強度的(de)測(ce)定，發(fa)現(xian)(xian)樣(yang)品(pin)(pin)抗壓(ya)強度大(da)大(da)提高，能夠達到冶煉要求。并得出(chu)合(he)(he)適的(de)含水量(liang)約為(wei)12%，在(zai)(zai)此條件下(xia)合(he)(he)適的(de)壓(ya)力參數約為(wei)4 MPa。

（2）將上述(shu)含(han)焦量(liang)為(wei)15%、含(han)水(shui)量(liang)為(wei)12%經自(zi)然烘干后(hou)的(de)樣(yang)品(pin)放入(ru)剛玉坩(gan)堝中，在(zai)(zai)高溫箱式電爐中恒溫1 h后(hou)取(qu)出，隔絕空氣至常溫。經測定還(huan)(huan)原(yuan)效果(guo)良好，還(huan)(huan)原(yuan)率(lv)在(zai)(zai)90%以上，達到了預期的(de)效果(guo)。考慮到在(zai)(zai)實際生產過程中將原(yuan)料加(jia)入(ru)礦熱爐中進行還(huan)(huan)原(yuan)效果(guo)會更(geng)好。從(cong)實驗結果(guo)可(ke)(ke)知充分還(huan)(huan)原(yuan)污泥(ni)和煙道灰中的(de)有價元(yuan)素是完全(quan)可(ke)(ke)行的(de)。

2.2.3  廢物(wu)處理

上述處理(li)污(wu)泥和煙道灰(hui)的(de)工藝(yi)其產生的(de)廢物中(zhong)仍然主要(yao)是(shi)污(wu)泥和煙道灰(hui)。因(yin)此，本工藝(yi)最(zui)大的(de)特點就是(shi)循環(huan)利用，可以(yi)避免二(er)次污(wu)染。另外，由(you)于煉鋼爐在(zai)冶(ye)煉過程中(zhong)一般不會(hui)始終不變的(de)冶(ye)煉同(tong)一鋼種，所(suo)以(yi)要(yao)根據其物質含量的(de)不同(tong)來決(jue)定最(zui)終產品的(de)種類。由(you)此煙道灰(hui)的(de)分類收(shou)集就顯得十分必要(yao)，以(yi)免在(zai)回收(shou)時由(you)于原(yuan)料成分的(de)不均勻和不確定而在(zai)冶(ye)煉最(zui)終產品的(de)過程中(zhong)產生不必要(yao)的(de)麻煩。

3 經濟效益簡要分析

傳統工藝處(chu)理(li)污泥和煙(yan)道灰造(zao)成(cheng)了資(zi)源(yuan)的浪費(fei)，且處(chu)理(li)過程要有(you)一(yi)定的投(tou)資(zi)。如果用火(huo)法冶(ye)煉工藝回(hui)收污泥和煙(yan)道灰不(bu)僅可(ke)以節省這一(yi)部分投(tou)資(zi)，而(er)且此工藝完(wan)全可(ke)以回(hui)收利用廢(fei)物(wu)中的有(you)價元素將(jiang)其變為成(cheng)品，從而(er)創造(zao)一(yi)定的經濟效益。

4 結  語

火法冶(ye)煉處(chu)理不(bu)(bu)銹鋼廠污泥和煙道(dao)灰(hui)的(de)工藝可以有效(xiao)回(hui)收利用不(bu)(bu)銹鋼廠污泥和煙道(dao)灰(hui)中的(de)鉻(ge)、鎳、錳和鐵(tie)等(deng)有價元(yuan)素；能(neng)有效(xiao)的(de)防止鉻(ge)及其化合物對環(huan)(huan)境的(de)污染；可以實現資(zi)源的(de)循(xun)環(huan)(huan)利用，避(bi)免了(le)二次污染。能(neng)夠節省傳統工藝處(chu)理污泥和煙道(dao)灰(hui)的(de)投(tou)資(zi)；并且由(you)于有價元(yuan)素有效(xiao)的(de)回(hui)收利用可以創(chuang)造一定(ding)的(de)經濟效(xiao)益(yi)。

參考文獻

[1]  王晨，李書平，李天鐸，等．含鉻污泥施肥的安全性研究進展[J]．山東化工，2002，31（4）：16-17．
[2]  王碧，馬春輝，張銘讓．制革廢水與污泥中鉻資源的回收及綜合利用[J]．中國皮革，2002，31（3）：39-42．
[3]  周渝生，俞勇梅，白凌，等．生物法處理寶鋼冷軋含鉻廢水的研究進展[J]．鋼鐵，2005，40（6）：76-79．
[4]  楊杰，金海青(qing)，許(xu)芳(fang)萍．利用(yong)煉鋼煙道灰研制水泥(ni)抗滲(shen)劑[J]．江南大學(xue)(xue)學(xue)(xue)報(bao)，2003，2（6）：627-630．

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章