铬元素固化机理及利用不锈钢工业含铬固废制备无机材料研究进展

我国不锈钢工业近年来飞速发展,产生大量含铬固废。含Cr固废的综合利用工艺技术的开发,Cr元素的解毒/固化机理是需要考虑的关键问题。本文综述了前人在该领域的相关研究工作,包括国内外不锈钢工业固废的化学和物相组成、铬在不同含铬固废中的存在形式、铬在环境中的循环富集规律和毒性。探讨了含Cr矿相的演变规律、Cr在不同矿相中的固化机理。总结了目前利用不锈钢工业含铬固废制备水泥、微晶玻璃和烧结陶瓷等各类无机材料的研究进展。分析了目前利用不锈钢工业含铬固废制备各类无机材料过程中存在的瓶颈问题。以期为未来中国无害化、高值化、资源化处理不锈钢含铬固废并实现产业化应用提供基础借鉴。      

不锈钢渣毒性浸出特征及无害化处置现状

 自然界堆存的不锈钢渣中,铬的存在状态复杂,且由于其中Cr3+向剧毒的Cr6+转化,故此类不锈钢渣存在严重的铬污染风险,其无害化处置必须引起足够重视。研究显示,不锈钢渣中的6价铬主要以CaCrO4形式存在,毒性较大;而通常认为,以3价或0价存在于铬尖晶石、金属态及氧化物中的铬污染风险小;不锈钢渣铬浸出量在酸性环境下略高于中性环境,而在碱性条件下,随pH值增大,铬浸出量大幅增加;通过现有几种含铬不锈钢渣无害化处置技术的优劣对比,认为若实现含铬不锈钢渣的彻底解毒,宜控制其中铬以稳定矿相存在。     

不锈钢渣资源化利用技术研究现状

简要论述了不锈钢渣的特点及铬在自然界中的循环过程,指出不锈钢渣是一种含铬危险固废,需要对其进行彻底解毒。介绍了几种不锈钢渣资源化利用技术的研究现状及存在的问题,以解毒和高值化再利用为前题,指出以不锈钢渣为原料制备微晶玻璃是未来的一个重要研究方向。     

化学法处理酸铬废水在酒钢的应用

不锈钢冷轧采用酸洗清理氧化铁皮时,产生的酸洗废液和漂洗时的漂洗水,是酸性废水的主要来源;电解清洗将产生含铬废水。本文对中和法处理酸性废水和还原法处理含铬废水在酒钢的应用做了初步的总结和探讨。     

榆钢烧结铬渣生产实践

介绍了榆钢公司烧结分厂无害化处理铬渣的生产情况,包括铬渣的基本性状、处理的工艺要求、铬渣解毒机理与解毒效果、生产指标与效益对比等方面的研究与实践,可为同行业烧结法处理铬渣或相似的含铬重金属危废提供参考。     

含铬废渣的综合利用研究与应用

在分析和评价含铬废渣的各种综合利用途径的基础上,提出了酸溶性六价铬是铬渣解毒效果能否持久的关键,结合实际生产要求,遵循“以废治废,综合利用”的原则,利用原料廉价易得的特点,采用废酸来中和还原铬渣的工艺,该工艺不仅能使含铬废渣中的水溶铬和总铬达到排放标准,而且在一定条件下还能彻底去除铬渣中的酸溶铬,避免了常规湿法还原解毒铬渣的“返黄现象”。该工艺能够彻底解决铬渣堆存污染问题,具有投资少、见效快、操作简单、易于工业化生产等优点,有明显的社会效益、经济效益和环境效益。     

不锈钢粉尘的物理化学特性分析

<正>在不锈钢生产过程中通常会产生大量烟尘,为了减少气相污染及回收镍、铬及铁资源,烟尘一般采用布袋除尘来收集。2015年中国不锈钢粗钢产量已达2200万t,占世界不锈钢总量的52.2%。通常,每生产1t不锈钢粗钢大约可产生含铬、镍烟尘约40kg,这类烟尘中含大量铬、镍等重金属元素和可溶性盐类。早在1976年美国环境保护局就已经将EAF烟尘列为代号     

含铬镍铁水脱磷保铬的机理与试验

 为了解决铬镍生铁因磷质量分数高用做不锈钢原料受限的问题,开展了关于含铬镍铁水脱磷保铬的理论计算和工业试验研究。采用竖炉工艺回收不锈钢粉尘,冶炼出的含铬镍铁水磷质量分数高,导致铁水利用量受限。通过计算铬、镍、铁氧化物还原热力学条件和磷、铬、碳氧化的临界氧势,提出了采用碱性CaO渣系、控制炉渣氧势和出铁温度实现脱磷保铬的措施。在理论计算基础上,进行了竖炉冶炼含铬镍铁水的脱磷保铬工业试验。试验共冶炼出含铬镍铁水32 t,当炉渣碱度为1.15、炉渣[w(FeO)]为4.98%、出铁温度为1 673～1 684 K时,脱磷率可达36%以上,铁水中磷质量分数可降至0.023%,铬收得率为88%以上,本研究达到了脱磷保铬的目的,并且解决了含铬镍铁水磷质量分数高的问题。     

不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒研究现状及发展趋势

截止到目前,钢铁工业普通固废（高炉铁渣）循环利用技术取得了重要进展,但仍存在固废顽疾亟需处理。不锈钢冶炼产生的含铬（Cr）渣长期以来缺乏有效的无害化处置方法,环境隐患巨大。国内外专家学者通过添加还原物质、高温调质及调节冷却方式等以改变渣中铬元素的赋存状态,控制Cr6+的溶出,进而实现不锈钢渣的解毒。其中,高温改性?析晶调控方法可以通过调整钢渣组分和控制温度制度促进含铬尖晶石相的形成和长大,提高铬元素在尖晶石相中的富集程度,有望成为最有效且安全的无害化处理技术,在近些年得到快速发展。本文从不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒的热力学机理和结晶动力学原理出发,针对不锈钢渣的高温调质改性、解毒方面的研究进展进行了综述。基于高温调质?选择性析晶的核心问题,重点阐述了改善解毒效果的方法和措施。另外,针对不锈钢渣高温改性?析晶调控解毒存在的问题提出了今后的发展方向。      

各品种不锈钢份额

与2008年四季度比较,2009年一季度铬镍不锈钢的比例大体保持不变。受经济危机影响,全球汽车产量的下降造成铬不锈钢的相对大幅下降。铬锰不锈钢的增加或归因于中国国内市场的需求。     

含镍、铬不锈钢尘泥资源化利用探讨

不锈钢生产会产生大量的不锈钢除尘灰和酸洗污泥等含镍、铬固体废弃物,如若处理不当,不仅会导致大量镍、铬等资源的浪费,而且会造成严重的环境污染。目前,含镍、铬不锈钢尘泥资源化利用途径虽然较多,但无论是回收其中有价金属元素,还是生产水泥、陶粒、化工颜料和肥料等资源化利用,都存在一定的局限性。因此,展望未来不锈钢尘泥的资源化利用应以直接返生产工序循环利用为重点研究和发展方向。     

含锌粉尘协同处置含铬尘泥的碳热还原试验

 为实现钢铁行业的绿色循环发展,钢铁厂对含锌粉尘和含铬废水的处置利用均应满足环保和资源高效利用等要求。以某钢铁企业的含锌粉尘和含铬尘泥2种固废为例进行碳热还原协同处置研究,采用FactSage热力学软件平衡计算,分析碳热还原过程中的潜在反应和气-液-固相变化;通过模拟转底炉工艺,在实验室进行碳热还原试验,研究不同原料配比和还原温度对碳热还原效果的影响规律,采用XRD和SEM-EDS对反应后金属化球团的物相组成及形貌进行研究;综合热力学分析与试验研究阐明含锌粉尘协同处置含铬尘泥的碳热还原机理。研究结果表明,铁酸锌和铬铁矿可以有效分解为铁氧化物和铬氧化物,随着温度升高,铁氧化物的还原过程遵循逐级还原规律,最终被还原为金属铁;相较于铁氧化物,铬氧化物在更高温度下还原为金属铬。试验结果与热力学计算趋势一致,控制碳热还原时间为60 min,含铬尘泥和含锌粉尘干基质量比为1∶4,还原温度为1 300 ℃,能够达到较佳的还原效果。采用多种固废协同处置方式,不仅可以解决粉尘大量堆积的问题,而且能够提取含锌粉尘和含铬尘泥中有价金属元素,制备成金属化球团;该方法也可为含铬废水无害化处置提供新途径,实现资源化综合利用,提高企业经济效益。     

还原光度法同时测定不锈钢中铬和锰

研究了硝酸亚汞在高价铬锰体系中对锰的选择性还原作用 ,据此建立了同时测定不锈钢中铬和锰的还原光度法 ,不锈钢中其它成分无干扰。方法简便快速 ,适合钢铁厂炉前分析。     

电炉配Si对减少Cr损的作用

通过理论分析与生产实践,电炉熔化不锈钢时配比一定量的硅铁可以起到减少Cr损的作用。     

电硅热法生产300系不锈钢工艺的可行性

 提出一种电硅热法生产300系列不锈钢母液新工艺,该工艺针对低品位红土镍矿二氧化硅含量高的特点,用矿热炉生产出高硅镍铁,然后利用高硅镍铁的硅还原铬粉矿中的铬、铁,得到镍铬不锈钢母液,再经成分、温度调整后转入AOD或VOD精炼工艺,生产出300系列不锈钢。因此,该工艺不仅有助于解决红土矿生产低硅镍铁的技术问题,而且可以直接使用铬精矿粉。物料与能量平衡计算结果表明,对比传统的“二步法”工艺,新工艺可降低原料成本6.3%～7.2%,降低综合能耗7.1%左右,降低CO2排放6.1%左右。台架试验结果表明,采用还原脱磷方法可将硅质量分数为20%左右的高硅镍铁中的磷质量分数降至0.03%以下,能满足新工艺的设计要求;脱磷后的高硅镍铁进行脱硅增铬,最终可得到磷 、硅 、碳质量分数符合不锈钢初炼钢水要求的镍铬不锈钢基料。