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固体废弃物铬渣的无害化资源化新工艺研究

文档作者：王云山，杨刚，张金平文档来源：湿法冶金清洁生产技术国家工程试验室，中国科学院过程工程研究所		点击数：	更新时间： 2024年06月14日
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上一篇： CASS新型污水处理工艺

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第29卷第2期(总第114期)
20lO年6月
湿法冶金
Hydrometallurgy of China
V01．29 No．2(Sum．114)
June 2010
固体废弃物铬渣的无害化资源化新工艺研究
王云山，杨刚，张金平
(湿法冶金清洁生产技术国家工程试验室，中国科学院过程工程研究所，北京100190)
摘要：传统的红矾钠加钙焙烧过程中产出的铬渣对生态环境有巨大危害。研究了处理含钙铬渣的绿色化学新
工艺。通过试验，提出了适宜的工艺参数，为铬渣的无害化(解毒)和资源化(综合利用)处理，构建铬盐化工循
环经济新体系提供了新思路。
关键词：铬渣；再生循环；无害化；资源化
中图分类号：X753 文献标志码：A 文章编号：1009—2617(2010)02一0123一04
截至2003年，我国已堆存铬渣450多万吨，
且每年仍以超过40万吨的速度在增加，已成为我
国化学工业的严重污染之首[1。4]。半个世纪以来，
对铬渣的无害化、资源化已提出了许多方法f5坩]，
这些方法大体可分2大类：解毒处理(即无害化)
和综合利用(即资源化)。其中解毒处理又分为干
法解毒和湿法解毒，但都因解毒不彻底、成本高、
处理量小、效率低等诸多问题而没有得到广泛应
用。而综合利用通常要与其他相关企业(如水泥、
炼铁、钙镁磷肥、玻璃及釉面砖、耐火材料等)衔
接，否则就会因为运输及防护等问题而使其不具
有经济性。
中国科学院过程工程研究所在绿色清洁生产
领域已研究、探索多年，并提出了以铬盐“亚熔盐”
清洁生产新工艺为代表的多项基础性新技
术L9‘1川。其“酸碱联产”课题组经过10多年的研
究，提出了“酸碱联产与酸碱盐再生循环”新体系，
并一直致力于将该基础性技术应用于资源综合利
用、废弃物资源化及生态化过程中口2。153；经过研
究，对铬渣的资源化也提出了新的工艺，为铬渣处
理及资源的二次利用提供了可供选择的新方法。
1试验部分
1．1 反应原理
铬渣呈强碱性，其中的主要元素可用氧化物
表示，铬渣与氯化铵反应可使铵游离出来，而氯根
则与金属离子结合成氯化物。化学反应式如下：
Ca0+2NH4Cl—CaCl2+2HN3十+H2()，
(1)
M90+2NH4Cl—MgCl2+2NH3十+H20，
(2)
Fe2 03+6NH4Cl——，2FeCl3+6NH。十+3H20，
(3)
A1203+6NH4Cl——，2AlCl3+6NH3十+3H20，
(4)
Na2Cr04+3FeCl2+8NH4Cl——，2NaCl+
3FeCl3+CrCl3+8NH3十+4H20， (5)
Na0H+2NH。Cl——'．2NaCl+2NH3十+H20，
(6)
Na2 C03+2NH4 Cl一2NaCl+
2NH。十+C()2十+H。0。(7)
(5)、(6)、(7)式可改写成(8)、(9)式：
Na2 O+2NH4 Cl——，2NaCl+2NH3十+H2 O，
3Fe2++Cr6+——÷3Fe3++Cr3+。
CaCl2+NH3+C02+H20—，
NH。Cl+CaC03●，
MgCl2+2NH3+2H20一
2NH4Cl+Mg(oH)2+，
CrCl3+3NH3+3H20一
收稿日期：2009—09一15
基金项目：中国科学院过程工程研究所betway必威官方网站
创新工程前瞻性项目(062702)。
作者简介：王云山(1972一)，男，河北唐山人，博士，助理研究员，主要从事生态化工及湿法冶金清洁生产技术研究等工作。
(8)
(9)
(10)
(11)
万方数据
· 124 · 湿法冶金2010年6月
3NH。Cl+Cr(oH)3+。(12)
用氯化铵浸出铬渣，体系pH约为4，此时
Fe、Al氯化物大部分以氢氧化物形式留在渣中，
此渣经进一步处理可用作水泥原料。向浸出液中
加入氨水和二氧化碳可得到Ca、Mg、Cr氢氧化
物沉淀，返回红矾钠生产过程中循环利用；氯化铵
溶液增浓后循环利用。
1．2 试验方法
所用铬渣由河南义马铬盐厂提供，主要成分
见表l。氯化铵浸出铬渣试验装置如图1所示。
表l 铬渣的组成％
图l 氯化铵浸出铬渣的试验装置
铬渣研磨后过筛，取一定质量按一定配比与
氯化铵溶液混合，并加入到反应器中，密闭，搅拌，
程序升温。到达设定温度后，开始排放惰气、
C0：、氨气等。氨的蒸出夹带一定水量，故要定时
定量补水，以维持体系的液固体积质量比恒定。
反应完成后，趁热过滤，洗涤滤饼。滤液与洗水合
并，测鼍体积和pH并取样送分析；滤饼于干燥箱
中恒温烘干2 h以上，称量并取样送分析。
样品元素分析采用电感耦合等离子体发生光
谱(ICP—AES)，主要考察Ca、Mg、Na、Cr的浸出
率，以渣相分析结果为计算依据。计算公式如下：
Me浸出率一竺卫×100， (13)
，7zi
式中：Me为金属元素(Ca、Mg、Na、Cr等)；扰i为
铬渣中的金属元素质量，g；m。为铬渣浸出尾渣中
的金属元素质量，g。
2 结果与讨论
2．1 温度对金属浸出率的影响
铬渣质量100 g(粒度100目一下)，氯化铵质
量192 g(配成300 g／L水溶液)，FeCl：·4HzO
质量18 g，搅拌转速300 r／m，反应时间4 h(达到
设定温度时开始计时)。反应温度对金属元素浸
出率的影响试验结果如图2所示。
lOO
80
摹
蒋60
羽
璐40
20
O
lOO llO 120 130 140 150 160
反应温度／℃
图2 反应温度对铬渣中金属元素浸出率的影响
由图2可知：Na、Cr6+的浸出率随反应温度
升高变化不大；Ca浸出率随温度升高而升高；Mg
浸出率则随温度升高先升高后降低；Fe、Al浸出
率均较低。综合考虑，浸出温度以120～140℃较
为适宜。
2．2 浸出时间对金属浸出率的影响
铬渣质量100 g(粒度100目以下)，氯化铵质
量192 g(配成300 g／L水溶液)，FI￡l：·4H20质
量18 g，搅拌转速300 r／m，浸出温度120℃。反应
时间对铬渣中金属元素浸出率的影响试验结果如
图3所示。
采
＼
I}
茁
燃
反应时间／h
图3 反应时间对铬渣中金属元素浸出率的影响
万方数据
第29卷第2期王云山，等：固体废弃物铬渣的无害化资源化新工艺研究·125·
由图3可知：浸出过程中，Na、Fe浸出率比较
恒定；＆、Mg、Cr6+浸出率均随温度升高而先升高
后降低；Al浸出率则波动较大。这主要是与苛化
蒸氨速度有关，反应前期，体系碱性较强，反应速度
较快；反应后期则反应动力明显减弱，直至达到动
态平衡。综合考虑，反应时间以3～4 h较为适宜。
2．3 物料配比对金属浸出率的影响
铬渣质量100 g(粒度100目以下)，FeCl。·
4H：0质量18 g，搅拌转速300 r／m，反应温度
120℃，反应时间4 h(达到设定温度时开始计
时)，氯化铵用量对铬渣中金属元素浸出率的影响
试验结果如图4所示。
爨
＼
静
丑
燃
图4 氯化铵配比对铬渣中金属元素浸出率的影响
由图4可知：氯化铵与铬渣的配比对Mg及
Cr6+浸出率的影响较为显著，二者均随配比的升
高而升高；对Na、Ca浸出率的影响则不明显。这
是因为Na与Ca的氧化物因其碱性较强而更容
易与NH。Cl发生反应，Mg氧化物碱性弱，Cr6+
还有还原过程。根据试验结果，确定适宜的氯化
铵用量为理论量的1．1～1．3倍。
2．4 铬渣粒度对金属浸出率的影响
铬渣质鼍100 g，氯化铵质量192 g(配成300
g／L水溶液)，FeCl2·4H：o质量18 g，搅拌转速
300 r／m，反应温度120℃，反应时间4 h(以达到
设定温度时开始计时)，铬渣粒度对金属浸出率的
影响试验结果如图5所示。可以看出：随铬渣粒
度减小，所有元素的浸出率升高，Ca、Mg浸出率
升高的尤其明显。这是因为粒度减小，比表面积
增加，传质得到较大程度提高，有利于反应的进
行。但粒度过小意味着操作负荷增加，因此粒度
也不能过小。根据试验结果，铬渣粒度以100～
150“m较为适宜。
l∞
80
摹
蒋60
钼
端40
20
0
0 lOO 200 300 400 500 600 700 800 900
铬渣粒度／um
图5 铬渣粒度对铬渣中金属元素浸出率的影响
2．5 搅拌速度对金属浸出率的影响
铬渣质量100 g(粒度100目以下)，氯化铵质
量192 g(配成300 g／L水溶液)，FeCl：·4H20
质量18 g，反应温度120℃，反应时间4 h(以达到
设定温度时开始计时)，搅拌转速对金属元素浸出
率的影响试验结果如图6所示。
摹
、、
丹
田
嬲
搅拌速度，(r·minl)
图6 搅拌速度对铬渣中金属元素浸出率的影响
由图6可知：各金属元素浸出率基本上随搅
拌速度提高而提高，但提高幅度不大，可见反应不
受扩散控制。搅拌速度对反应的影响与搅拌桨形
式，反应器形式有关，因此只有对特定的反应器及
搅拌形式才可确定适宜的搅拌速度。试验结果表
明，试验条件下，搅拌速度以200～300 r／min较
为适宜。
3 结语
根据试验结果，用氯化铵浸出铬渣可实现铬
渣中钙、镁、钠、铬等金属元素的高效浸出。试验
条件下，氯化铵浸出的较适宜工艺参数为：反应温
度120～140℃，反应时间3～4 h，氯化铵用量为
万方数据
·126· 湿法冶金2010年6月
理论用量的1．1～1．3倍，铬渣粒度为100～150 进展[J]．重庆科技学院学报：自然科学版·2008，10(6)：59_
址m，搅拌速度200～300 r／m。处理后，铬渣质量62·
吴大减少，含铬钙镁沉淀及氯化铵均可循环利用， ∞3；茎淼笺毓0黧季害化治理和综合利删·
浸出残渣进一步处理后可用作水泥原料，实现了[9]张懿’李佐虎，乇志宽，等．绿色化学与铬盐工业的新一代产
无渣排放。业革命[J]．化学进展．1998。lo(2)：172—178．
[10] zhangYi．Green chemistry of chromate cleaner Produc一
参考文献： tion[J]．chinese Journal of chemistry。1999。17(3)：z58一
[1] 汪相林．周云．铬渣的治理及综合利用[J]．中国资源综合利
266·
用，2007，25(9)：6—8．
[11]张懿·绿色过程工程[J]·过程工程学报，2001，1(1)：10一
[2]景学森，蔡木林，杨亚提．铬渣处理处置技术研究进展[J]．
15·
环境技术，2006(3)：33—36，42．
[12]杨刚·“碱金属氯化物熔态水解法联产盐酸与碳碱”盐酸
[3]丁翼．中国铬盐生产状况与展望[J]．化工进展，2004，23
制备原理与工艺研究[D]·北京：中国科学院过程工程
(4)：345—348．
研究所，2006：卜3·
[4]李荫昌．中国红矾钠生产现状与市场展望[J]．无机盐工业。
[13]张金平·“酸碱联产与再生循环”基础研究：制碱工艺与原
1997，29(3)：19—21．
理[D]·北京：中国科学院过程工程研究所·2008：1—3·
[5]丁翼．铬渣治理_亡作回顾及经验教训[J]．化工环保，1994，
[14]王云山-海底锰结核综合利用新方法及其工艺研究[D]·
14(4)：210。215．
北京：中国科学院过程工程研究所·2006：87—88·
[6]杨治立。邱会东。兰伟，等．铬渣无害化和资源化处置技术研
[15]孙勇·“酸碱联产与再牛循环”在秸秆高值化加工中的应
究现状[J]．冶金能源，2008，27(3)：59—62．
用[D]·北京：中国科学院过程工程研究所，2007：1，13一
[7]原金海，倪艳兵，李娟娟．铬渣解毒及其综合利用技术研究
15·
Research on Harmless and Resource Recycling Of
Chromium Residue Solid Waste
WANG Yun—shan，YANG Gang，ZHANG Jin—ping
(Nn￡io咒口Z．E竹gi，zPPri以g Ln60r口￡ory o，Hyd，‘07竹P￡nZZ“rgfc口Z I[xP口理Pr Prod“c￡io，z TPf^竹DZogy，
J行s￡if“￡P o厂P，‘ocPss Engi以PP，．i，zg，C^i靠已sP AcndP7竹y o厂SfiP以cPs，BP巧i以g 100190，吼i7zn)
Abstract：The chromium residue produced in traditional sodium chromate roasting has great harm to
environment．By tests，a green new process for treating with chromium residue containing calcium is
developed and feasible processing parameters were proposed．The new process proVided a alternatiVe
technique for harmless(detoxification)and resource recycling(comprehensiVe utilization)of chrorIlium
residue and for building a new chemical engineering circulation economy system of chromium salt．
Key words：chromium residue；regeneration cycle；harmless；resource recycling

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