一种用铁合金烟气还原铬渣的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用铁合金烟气还原铬渣的方法，属于环境保护和资源综合利用领域。
【背景技术】
[0002]铁合金是钢铁行业必不可少的原料之一，铁合金冶炼其实质是以焦炭为还原剂，将含有氧化物的矿石中还原出铁合金所需要的元素如硅、锰、铬等，铁合金冶炼多采用还原电炉法也称矿热炉法，以前电炉容量小，多用敞口电炉和半封闭电炉生产，烟气中主要成分是一氧化碳、氢气和二氧化碳，含量在80%以上，还含有大量粉尘、二氧化碳、硫化氢、砷化氢、氟化氢、氰化氢等气体杂质，因此气体直接排放将会对环境造成严重污染。
[0003]矿热炉生产It铁合金大约排出烟气平均1000m3，我国铁合金年产量达800万吨，排放的烟气每年达800000万m3，若作为氨合成气可生产合成氨420万吨，如果铁合金工业排放的煤气利用50%，每年可节约标准煤约300万吨。
[0004]铬盐生产大部分以钙质填料如白云石、纯碱及部分铬渣粉料混合焙烧，该工艺吨产品排放铬渣2-3吨。铬渣中含有大量六价铬毒性非常大，导致环境污染事件时有发生。目前我国每年要排出十余万吨铬渣，历年积存量约达500万吨。堆积如山的铬渣随雨水淋溶进入环境，严重污染地表水、地下水及土地。
[0005]目前铬渣解毒处理主要分为两种方法:即干法解毒和湿法解毒。干法解毒:铬渣与煤渣混合锻烧，CO使六价铬还原为三价铬，为防止三价铬再度被氧气氧化返黄，解毒后的铬渣需要填埋，占用土地，且存在二次污染的风险。铬渣湿法解毒的原理是先将铬渣中六价铬转移至水相，接着用还原剂将六价铬还原为无毒的三价铬，达到铬渣解毒作用，但需要消耗大量酸，成本很高。
[0006]鉴于目前存在的上述问题，希望能够发现一种以废治废来解毒铬渣的新方法，以减少气体排放的同时达到铬渣解毒的目的。
【发明内容】
[0007]本发明解决的技术问题是矿热炉法冶炼铁合金得到的铁合金烟气污染、铬渣污染的问题。
[0008]本发明的目的在于提供一种用铁合金烟气还原铬渣的方法，所述方法将经碱洗后的铁合金烟气与铬渣接触燃烧，通过铁合金烟气净化处理后，铁合金烟气燃烧排放、铬渣中六价铬转为三价铬，从而达到铬渣解毒、以废治废的目的。
[0009]优选的，本发明所述用铁合金烟气还原铬渣的方法，具体包括以下步骤:
(1)将含铬废渣粉碎至100-600目，备用；
(2)将步骤(I)得到的含铬废渣预热到300-600°C，通入经碱洗后的铁合金烟气在200-700°C下10-60min分钟后，熄火停止燃烧并继续通入还原性气体或者保护气体；冷却至200°C以下后停止通气完成铬渣解毒，燃烧后的气体可以直接排放。
[0010]优选的，本发明:所述还原性气体为一氧化碳、氢气、甲烷中的一种或几种按任意比例混合后的混合物，所述保护气体为氮气或者二氧化碳。
[0011]本发明所述铁合金烟气为矿热炉法冶炼铁合金得到的铁合金烟气其主要成份为一氧化碳80~95%，氢气4~7%，硫化氢3~5%、砷化氢1~3%、氛化氢2~5%等。
[0012]本发明所述含铬废渣是指铬盐生产企业、铬铁生产企业以及含铬相关化工企业的有毒尾渣。
[0013]本发明的有益效果:
(1)本发明所述方法既解决了铁合金烟气的出路问题，又可以对铬渣进行解毒，对节能减耗、能量回收、环境保护、资源综合利用等技术都是突破；且还原的三价铬经过在还原性气氛中冷却，不容易返黄；相比目前的铬渣解毒方法，本申请方法属于以废治废的处理方式，运行设备简单且成本更低；该方法可以同时净化铁合金烟气和解毒铬渣，是一种绿色节能、无二次污染的新型环保技术。
[0014](2)本发明所用铁合金烟气中含有多种还原性气体，相比单一气体解毒效果更好，氢气分子小，穿透性好，反应更彻底，同时，还原性气体中的酸性气体与铬渣反应，生成了固体物质，起到了类似碱洗的目的，这样处理后的铁合金烟气还可以作为燃料使用。此外，铁合金烟气中的还原性气体一氧化碳、氢气、硫化氢、砷化氢、氰化氢等有毒气体被氧化，起到协同净化，从而实现了达标排放。
【具体实施方式】
[0015]下面结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
[0016]实施例1
本实施例所述矿热炉法铁合金烟气来自云南某冶炼企业，主要成分及含量如下:C085~87%, H23~5%, CH40.5~1%，硫化氢 3~4%、砷化氢 1~1.5%、氰化氢 2~3%。
[0017](I)将含有干重比2%铬酸钠的铬渣烘干破碎至200目，备用；
(2)将步骤(I)得到的含铬废渣预热到300°C，按0.4m3/min的流速通入经碱洗后的矿热炉法铁合金烟气(尾气中含有CO浓度大于85%，硫、磷、砷等微量气体杂质总含量控制在1%)在200°C下60min分钟后，熄火停止燃烧并继续通入甲烷冷却至150°C停止通气完成铬渣解毒，再将还原渣放在空气中自然冷却至常温；燃烧后的气体可以直接排放。
[0018]取冷却后的还原渣进行检测，其六价铬含量小于lppm，还原渣露天堆放3个月后再次检测，六价铬含量仍然小于lppm，没有出现铬渣返黄现象，且铬渣为酸性。经氧化还原反应后回转窑口排出气体中硫、砷、氰等微量气含量均低于lppm，一氧化碳含在低于45%，该气体可以直接燃烧排放，符合环境保护要求。
[0019]实施例2
本实施例所述矿热炉法铁合金烟气来自攀枝花某冶炼企业，主要成分及含量如下:C080~85%, H21-3%, CH40.5~2%，硫化氢 2~3%、砷化氢 1~2%、氰化氢 2%。
[0020](I)将含有干重比1%铬酸钠的铬渣烘干破碎至400目细小颗粒，备用；
(2)将步骤(I)得到的含铬废渣预热到450°C，按0.6m3/min的流速通入经碱洗后的矿热炉法铁合金烟气(尾气中含有CO浓度大于80%，硫、磷、砷等微量气体杂质总含量控制在1%)在450°C下30min分钟后，熄火停止燃烧并继续通入还原性气体氢气；冷却至100°C停止通气完成铬渣解毒，再将还原渣放在空气中自然冷却至常温；燃烧后的气体可以直接排放。
[0021]取冷却后的还原渣进行检测，其六价铬含量小于lppm，还原渣露天堆放3个月后再次检测，六价铬含量仍然小于lppm，没有出现铬渣返黄现象，且铬渣为酸性。经氧化还原反应后回转窑口排出气体中硫、砷、氰等微量气含量均低于lppm，一氧化碳含在低于50%，该气体可以直接燃烧排放，符合环境保护要求。
[0022]实施例3
本实施例所述矿热炉法铁合金烟气来自贵州某冶炼企业，主要成分及含量如下:co82-85%, H2 1-3%, CH4 0.5-1.5%，硫化氢 1~2%、砷化氢 1~2%、氰化氢 1-1.5%。
[0023](I)将含铬废渣粉碎至600目，备用；
(2)将步骤(I)得到的含铬废渣预热到600°C，按0.SmVmin的流速通入经碱洗后的矿热炉法铁合金烟气(尾气中含有CO浓度大于82%，硫、磷、砷等微量气体杂质总含量控制在1%)在700°C下1min分钟后，熄火停止燃烧并继续通入保护性气体氮气；冷却至50°C停止通气完成铬渣解毒，再将还原渣放在空气中自然冷却至常温；燃烧后的气体可以直接排放。
[0024]取冷却后的还原渣进行检测，其六价铬含量小于lppm，还原渣露天堆放3个月后再次检测，六价铬含量仍然小于lppm，没有出现铬渣返黄现象，且铬渣为酸性。经氧化还原反应后回转窖口排出气体中硫、砷、氰等微量气含量均低于lppm，一氧化碳含在低于30%，该气体可以直接燃烧排放，符合环境保护要求。
【主权项】
1.一种用铁合金烟气还原铬渣的方法，其特征在于:将铁合金烟气与铬渣接触燃烧。2.根据权利要求1所述的用铁合金烟气还原铬渣的方法，其特征在于，具体包括以下步骤: (1)将含铬废渣粉碎至100-600目，备用； (2)将步骤(I)得到的含铬废渣预热到300-600°C，通入经碱洗后的铁合金烟气在200-700°C下10-60min分钟后，熄火停止燃烧并继续通入还原性气体或者保护气体；冷却至200°C以下后停止通气完成铬渣解毒，燃烧后的气体可以直接排放。3.根据权利要求1所述的用铁合金烟气还原铬渣的方法，其特征在于:所述还原性气体为一氧化碳、氢气、甲烷中的一种或几种按任意比例混合后的混合物，所述保护气体为氮气或者二氧化碳。4.根据权利要求1所述的用铁合金烟气还原铬渣的方法，其特征在于:所述铁合金烟气为矿热炉法冶炼铁合金得到的铁合金烟气。
【专利摘要】本发明公开一种用铁合金烟气还原铬渣的方法，属于废物综合利用和环境污染治理技术领域。本发明所述方法将铁合金烟气与铬渣进行接触燃烧，将铬渣中的六价铬转变为三价铬，降低铬渣毒性，同时铁合金烟气中的一氧化碳、氢气、砷、硫化物等参与反应，有毒有害气体通过燃烧转化和铬渣吸附等被净化。该方法可以同时对铬渣解毒和降低铁合金烟气毒性，起到以废治废、变废为宝的目的，属于无二次污染的新型环保技术。
【IPC分类】B09B3/00
【公开号】CN105080934
【申请号】CN201510521235
【发明人】宁平, 李彬, 张英杰, 董鹏, 关卿清, 何力为
【申请人】昆明理工大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月24日