化工公司持續(xù)清潔生產(chǎn)鉻渣代替部分白云石燒結(jié)煉鐵實施方案

化工公司持續(xù)清潔生產(chǎn)鉻渣代替部分白云石燒結(jié)煉鐵實施方案由方案1.2的論述可知，鉻渣的解毒處理和綜合利用是鉻鹽行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提條件，也是化工有限公司生存發(fā)展的保證。中國已研究實施過的解毒與利用方法有10多種，表6-28列舉了應(yīng)用比較廣泛的幾種方法。表6-28鉻渣綜合利用方法匯總綜合利用途徑解毒原理技術(shù)可行性解毒效果經(jīng)濟費用環(huán)境效益最終狀態(tài)做玻璃著色劑高溫熔融固化技術(shù)成熟，工藝可行良好經(jīng)濟效益明顯良好,用量有限進入玻璃料中制硅酸鹽水泥熟料高溫還原技術(shù)成熟，工藝可行良好經(jīng)濟效益明顯良好,用量有限進入水泥熟料中制鈣鎂磷肥利用C及CO還原工藝可行，操作穩(wěn)定良好成本高銷售困難明顯進入鈣鎂磷肥中制鑄石高溫熔融固化技術(shù)可行解毒徹底基建投資大成本高,銷售有限明顯進入鑄石中制青磚用CO,H2還原工藝簡單，難以機械化好成本高于粘土制磚,銷售困難良好進入青磚中燒結(jié)生鐵高溫CO,C還原技術(shù)成熟，工藝可行解毒徹底降低成本，經(jīng)濟效益明顯明顯進入生鐵中制鈣鐵粉用CO,H2還原技術(shù)成熟，工藝簡單一般,解毒不徹底中等中等進入鈣鐵粉中綜合比較表6-28中各方法的實用性，從生產(chǎn)可行性、解毒效果、經(jīng)濟費用、環(huán)境效益和最終狀態(tài)多個因素考慮，采用權(quán)重總和計分排序法對上述方法進行打分排序，見表6-29。表6-29鉻渣綜合利用方法權(quán)重總和計分排序表方法生產(chǎn)可行性（R1）解毒效果（R2）經(jīng)濟費用（R3）環(huán)境效益（R4）最終狀態(tài)(R5)∑Ri·Wi做玻璃著色劑544354.182制硅酸鹽水泥熟料544454.364制鈣鎂磷肥441353.240制鑄石351353.318制青磚452453.932燒結(jié)生鐵555354.636制鈣鐵粉523333.183由表6-29可知，燒結(jié)煉鐵是鉻渣綜合利用的理想途徑，在實際應(yīng)用試驗中也得到了證實。以下從技術(shù)、環(huán)境和經(jīng)濟三個方面分別對此方案進行可行性論證。1.1鉻渣燒結(jié)煉鐵的技術(shù)可行性鉻渣用于煉鐵燒結(jié)，濟南、重慶、錦州、南京等廠家都曾先后做過探討與實踐，工藝大致相同，其中濟南與當(dāng)?shù)劁搹S合作時間較長，處理渣量較大。由上可見，鉻渣代替部分白云石燒結(jié)煉鐵工藝技術(shù)已相當(dāng)成熟。振華公司自20世紀(jì)90年代就致力于探索鉻渣的治理途徑，先后進行了多項試驗，其中包括鉻渣在焙燒煉鐵中的應(yīng)用。1992年，以振華公司為主完成的《鉻渣煉鐵及控制方法工業(yè)化生產(chǎn)試驗》項目，獲湖北省科技進步二等獎。同年振華公司被國家環(huán)保局批準(zhǔn)為《一九九二年國家環(huán)境保護最佳實用技術(shù)推廣計劃》項目“鉻渣煉鐵及控制方法”的技術(shù)依托單位。1.1.1鉻渣燒結(jié)煉鐵工藝流程鉻渣代替部分白云石做熔劑用于燒結(jié)煉鐵的工藝過程為：將破碎、篩分至5mm以下的鉻渣運至料倉，通過配料皮帶把鉻渣與其他原料一起送入第一混料筒及第二混料筒混合，最后進入燒結(jié)機燒結(jié)，燒結(jié)礦經(jīng)破碎、篩分后供高爐使用，小于5mm細礦返回配料工序。工藝流程見圖6-10。圖6-10鉻渣燒結(jié)煉鐵工藝流程圖1.1.2技術(shù)可行性分析從鉻渣解毒原理、效果以及對燒結(jié)煉鐵工藝的影響幾方面對鉻渣代替部分消石灰燒結(jié)煉鐵方案進行技術(shù)可行性論證。1.鉻渣解毒原理鉻渣代替白云石用于燒結(jié)煉鐵工藝技術(shù)是在不改變原燒結(jié)煉鐵工藝和設(shè)備的前提下，用鉻渣代替白云石作為燒結(jié)熔劑，利用燒結(jié)、煉鐵兩個工藝階段的高溫還原氣氛(以C、CO為主要還原劑)，燒結(jié)過程將鉻渣中六價鉻還原成三價鉻，高爐冶煉又將三價鉻還原成單質(zhì)并結(jié)合到生鐵中，實現(xiàn)鉻渣的無害化處理并得以資源化利用。鉻渣代替石灰石同鐵礦粉、煤粉混合在燒結(jié)爐中燒結(jié)，煤和焦炭在高溫下具有強還原性，鉻渣中的六價鉻化合物在燒結(jié)過程中可被一氧化碳還原，主要化學(xué)反應(yīng)式為：2C+O2====2CO↑2Na2CrO4+3CO====Cr2O3+2Na2O+3CO2↑2CaCrO4+3CO====Cr2O3+2CaO+3CO2↑礦中的CaO、MgO、FeO等又與Cr2O3發(fā)生反應(yīng)：Cr2O3+MeO====Me(CrO2)2因此燒結(jié)礦中鉻主要以鉻尖晶石(MgO·Cr2O3)、鉻鐵礦(FeO·Cr2O3)和鉻酸鈣(CaCrO4)等形態(tài)存在。在高爐冶煉過程中，三價鉻可被進一步還原成金屬鉻，化學(xué)反應(yīng)式為：Cr2O3+3C====2Cr+3CO↑Cr2O3+3CO====2Cr+3CO2↑FeO·Cr2O3+4C====Fe+2Cr+4CO↑MgO·Cr2O3+3C====2Cr+MgO+3CO↑通過上述反應(yīng)，鉻渣中的六價鉻基本被還原為三氧化二鉻或金屬鉻，可達到解毒目的。同時，鉻渣中的鐵進入生鐵中，其他組分進入高爐渣，可供水泥廠使用，資源化利用程度高。2．鉻渣冶煉原理高爐煉鐵時,為保證爐內(nèi)料柱透氣性良好,要求爐料粒徑大且均勻，粉末少，機械強度高(包括冷強度和熱強度)，具有良好的軟熔性能，因此在煉鐵過程中鐵礦粉必須與石灰和煤等混合，經(jīng)高溫煅燒成燒結(jié)礦后方可供高爐使用，同時在冶煉過程中還需加入白云石造渣。由表6-17鉻渣的主要成分可知，鉻渣中含約5O～6O%的氧化鈣和氧化鎂，此外尚含1O～15％的氧化鐵，這些都是煉鐵所需的成分，因此可用氧化鈣、氧化鎂總量超過50%的鉻渣代替部分石灰石用于燒結(jié)煉鐵。3.鉻渣對燒結(jié)工藝的影響引用濟鋼第二煉鐵廠試驗實例進行分析，濟鋼總公司與濟南裕興化工總廠合作努力，于1994年5月在濟鋼第二煉鐵廠燒結(jié)機上開始進行配加鉻渣燒結(jié)試驗，從1996年3月起，鉻渣利用已列入正常的燒結(jié)生產(chǎn)中。在燒結(jié)礦組分不變的情況下，以鉻渣代替部分消石灰進行燒結(jié)。原料組分及燒結(jié)原料配比分別見表6-30和表6-31。表6-30原料組分礦種組分（%）鐵精礦澳礦粉黑旺礦Fe656240SiO27510CaO1.209S0.1900.05表6-31燒結(jié)原料配比混合料鉻渣鐵精粉澳礦粉黑旺礦消石灰返礦粉無煙煤無鉻渣（%）031.9621.338.7023.0930.301.38加鉻渣（%）適量31.1721.288.51適量29.661.38原料經(jīng)兩次混合后，進行燒結(jié)。料溫約45℃,點火溫度950～1000℃,料層厚度400～450mm，點火器下風(fēng)箱負壓6～8kPa，燒結(jié)礦主要生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)見表6-32。表6-32燒結(jié)礦技術(shù)指標(biāo)對比表總Fe/%FeO/%S/%臺時產(chǎn)量/（t/h）利用系數(shù)/(t/m3·h)返礦率/%點火油耗/(kg/t)作業(yè)率/%無鉻渣50.9710.910.07840.391.68321.984.6191.22加鉻渣51.4411.180..07537.431.56024.344.9589.66由表6-32可以看出，配加鉻渣后對燒結(jié)礦主要技術(shù)指標(biāo)無不利影響，可滿足高爐煉鐵要求，返礦率略有升高，作業(yè)率等指標(biāo)略有降低，但不影響正常生產(chǎn)。4.鉻渣燒結(jié)礦對高爐生產(chǎn)的影響高爐在各項操作制度正常的情況下，配加鉻渣燒結(jié)礦和無鉻渣燒結(jié)礦的技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比見表6-33。表6-33高爐主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對比表指標(biāo)利用系數(shù)(t/m3·d)熟料配比(%)入爐焦比(kg/t)鐵單耗(kg/t)入爐品位(%)生鐵一級品率(%)渣中MgO(%)鐵中Si(%)無鉻渣2.50894.1856029663.1050.324.710.69加鉻渣2.49999.5455127554.1960.145.030.67由表6-33可見,鉻渣燒結(jié)礦煉鐵,高爐爐況穩(wěn)定。在爐渣堿度相同的情況下，渣中MgO提高0.32％，對高爐生產(chǎn)起到了有利作用。鐵中Si下降0.02％，生鐵一級品率提高近10％。5.鉻渣解毒效果分析解毒效果見表6－34。表6－34物流中Cr(Ⅵ)含量物料燒結(jié)混合料燒結(jié)礦高爐水淬Cr(Ⅵ)/×10－62447.9<1由表6－34可見，鉻渣中六價鉻的還原解毒主要在燒結(jié)工序，還原解毒率達91.8％，高爐水渣中Cr(Ⅵ)不足1×10－6，鉻渣解毒十分徹底。據(jù)調(diào)查，黃石市某鋼鐵廠在30m3高爐上也進行了鉻渣煉鐵工業(yè)化生產(chǎn)試驗，生產(chǎn)出含鉻生鐵。此過程中，六價鉻在爐內(nèi)的還原率幾乎達100%，總鉻的金屬化還原率平均達94.72%。可見鉻渣煉鐵是一種吃渣量大，還原徹底，金屬鉻回收利用率高的資源化方法，可獲得良好的經(jīng)濟、社會、環(huán)境效益，具有廣闊的應(yīng)用前景。綜上可得，鉻渣代替部分消石灰燒結(jié)煉鐵在技術(shù)上是可行的。1.2鉻渣燒結(jié)煉鐵的環(huán)境可行性1.2.1鉻渣燒結(jié)煉鐵對環(huán)境的影響考慮到鉻渣可能造成二次污染，在試用過程中對相關(guān)點面進行了連續(xù)一個多月的跟蹤監(jiān)測，結(jié)果表明，燒結(jié)區(qū)各揚塵點：機尾、滑篩、煙道、鉻渣下料處空氣中CrO3含量為0.01～0.03mg/m3，高爐及其周圍環(huán)境CrO3含量為0.0002～0.0006mg/m3，符合GB16297-1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》0.08mg/m3的要求；燒結(jié)機水封水和高爐沖渣水Cr(Ⅵ)含量為0.01～0.02mg/L，符合GB8978-1996《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》0.5mg/L要求，表明燒結(jié)料加入鉻渣后，車間空氣、周圍大氣和廢水中雖然六價鉻含量增加，但均遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)。由此可得，燒結(jié)配料加入鉻渣后，車間粉塵、水、物料、周圍大氣環(huán)境中鉻的含量都未超過國家排放標(biāo)準(zhǔn)，對環(huán)境無明顯污染。1.2.2鉻渣燒結(jié)煉鐵的環(huán)境效益1.通過燒結(jié)和煉鐵過程中的還原作用,將鉻渣中的六價鉻還原為金屬鉻,從根本上消除鉻渣堆存對環(huán)境的污染和危害，按年產(chǎn)35萬噸燒結(jié)礦規(guī)模計算，每年可“吃掉”2萬噸鉻渣；2.鉻渣中以各種形式存在的鉻均被C或CO還原成金屬鉻,進入鐵的組分中,所煉制生鐵成為含鉻生鐵,回收了鉻資源,減少了對鉻鐵礦的開采和消耗，同時減少土地占用；由上論述可得，鉻渣燒結(jié)煉鐵具有較好的環(huán)境效益。1.3鉻渣燒結(jié)煉鐵的經(jīng)濟效益1．鉻渣代替白云石燒結(jié)煉鐵使用冶鋼廠現(xiàn)有燒結(jié)煉鐵工藝、設(shè)備，不用進行設(shè)備改造，易于實施。每噸鉻渣只需支付為滿足煉鐵燒結(jié)要求的少量加工費用約50元和運輸費約30元。2.減少環(huán)境污染損失由于鉻渣代替部分消石灰燒結(jié)煉鐵解毒效果較好，并且解決了堆存占地問題,因此可以免繳工業(yè)固體廢物排污費等，每噸鉻渣可減少環(huán)境損失約250元。3.燒結(jié)礦配加鉻渣，每噸鉻渣約可替代0.6t消石灰，減少了熔劑消石灰的用量，降低燒結(jié)工序成本，同時還提高了高爐渣中的MgO含量,可改善高爐冶煉效果，據(jù)初步統(tǒng)計分析,配加鉻渣后,煉鐵燒結(jié)礦可降低成本2.48元/t。經(jīng)核算，鉻渣用于燒結(jié)煉鐵經(jīng)濟上是可行的。綜上可得，鉻渣代替部分消石灰燒結(jié)煉鐵,對燒結(jié)礦和生鐵質(zhì)量無不良影響，對人體和環(huán)境無明顯危害和污染,這既解決了鉻鹽行業(yè)鉻渣污染治理的一大難題,又為煉鐵提供了原料,投資少，見效快，經(jīng)濟效益、環(huán)境效益、社會效益明顯,是跨行業(yè)綜合治理污染的一條新路,值得推廣。1.4存在的問題及改進措施雖然鉻渣用于燒結(jié)煉鐵是鉻渣處理利用方法可以推廣的較佳途徑，但是仍存在以下幾方面問題：1.在鉻渣燒結(jié)煉鐵的生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，在燒結(jié)工序直接配加鉻渣，由于鉻渣中含有石灰,隨著配加量的增加,配料系統(tǒng)下料不暢的問題十分突出,這樣給燒結(jié)過程的穩(wěn)定性、連續(xù)性帶來沖擊,造成燒結(jié)礦質(zhì)量下降,燒結(jié)礦一等品率從最高93%下降至最低77%，對煉鐵造成了影響。因此，必須根據(jù)生產(chǎn)的實際情況，由在燒結(jié)的料倉配加改為原料配料場配加，使燒結(jié)生產(chǎn)過程將不再受鉻渣運輸、配量等問題的困擾，實現(xiàn)燒結(jié)連續(xù)穩(wěn)定運行，對燒結(jié)礦質(zhì)量水平的穩(wěn)定提高起到關(guān)鍵的作用。2.鉻渣在燒結(jié)的煅燒還原中對燒結(jié)礦的成份穩(wěn)定一等品率產(chǎn)生較大的負面影響,因此必須控制其配加比例在4%以內(nèi)。3.加入原料中的六價鉻會隨原料滲液流出而污染環(huán)境，因此必須嚴(yán)格控制原料中的水分過量和用于回收燒結(jié)除塵灰的水封拉鏈的水封槽的廢水流出,同時,為防止廢水的流出,通過搗制水泥地坪并設(shè)置廢水收集溝渠,對六價鉻進行還原解毒治理。4.鉻渣在料場露