[发明专利]铬渣解毒、冶炼含铬生铁的方法

说明书

本发明涉及高炉冶炼解毒铬渣并生产含铬生铁的工艺。

铬渣是生产红矾钠（重铬酸钠）过程中排出的一种工业废渣，因其中含有少量溶于水的六价铬（Cr⁺⁶），在堆存过程中因雨水的淋洗这部分Cr⁺⁶会进入地表水或渗入地下水中，造成Cr⁺⁶对水源的严重污染，危害动、植物的生长及人类的健康，是一种严重的污染源。为了消除铬渣的严重污染，多年来国内外均作过许多研究。在现有技术中如铬渣制砖、制铸石、制矿渣棉，因还原解毒不彻底，Cr⁺⁶回升继续造成污染;炼制钙镁磷肥所得产品的应用有局限性;铬渣制玻璃着色剂、制防锈漆原料，因渣的处理量太小;铬渣湿法还原解毒和干法还原解毒，则因经济不合算等原因，使铬渣的污染问题一直没有得到根本的解决。又如在应用高炉技术方面也做过铬渣炼钙镁磷肥和高温熔融解毒等方法，但前一种方法所得到的磷肥中含有氧化态铬，施用上有限制，且铬资源没有得到回收利用;高温熔融解毒联产钾肥技术，因熔融后渣量太大，焦比太高，经济上难以过关，而且所得生铁量太少，高炉操作不便，生铁中含铬量受铬渣中所含铬、铁比的限制，不好控制、不能冶炼出多种不同含铬量的生铁，使产品应用受到限制。国外对铬渣的处理也大多采用深埋和建造防渗场堆放或固化封闭处理也没有从根本上消除铬渣的污染问题。

本发明的目的是既从根本上消除铬渣对环境的污染，又能使其中的铬能得到资源化利用。

本发明是这样实现的，把铬渣经破碎筛分后，与固体燃料、含铁原料及辅助原料按一定的配比。混合均匀后，经烧结设备烧结成型为铬渣烧结矿。在烧结过程中使铬渣中的Cr⁺⁶85%以上还原为Cr⁺³。烧结矿经自然冷却后破碎至一定粒度，与常规的炼铁原料或铬铁矿混合一起进入高炉冶炼，生成含铬生铁。

在烧结过程里，先将各种原料破碎筛分，然后根据对铬渣烧结矿的全铁含量的不同要求，以及较高的Cr⁺⁶还原率（＞85%）和结矿率（＞70%），将铬渣与含铁原料按100～60∶0～40的比例（重量百分比）混合，所述的含铁原料为铁鳞（是轧钢过程中钢胚加热时表面形成的氧化铁皮）或铁矿粉;根据固体燃料的热值，确定加入的燃料量为：（铬渣+含铁原料）∶固体燃料＝90～86∶10～14（重量百分比），所述的固体燃料为焦末或煤粉;根据铬渣中CaO、MgO、SiO₂的含量，计算确定加入辅料的量，以使铬渣烧结矿的二元碱度为1.5～3，所述辅料为含硅原料-硅石、黄沙和含钙原料-石灰石、萤石等。

在冶炼过程里，是根据含铬生铁中含铬的不同要求，采用改变铬渣烧结矿配入量或增加低品位铬铁矿或二者结合，按不同配比控制含铬生铁中铬的含量，另外，为了有利于铬的还原，必须根据炉料中FeO·Cr₂O₃、CaO·Cr₂O₃、MgO·Cr₂O₃的含量确定加入辅料-硅石、萤石的量，以使炉渣渣碱度控制为0.8～1.5。冶炼温度用生铁中的含硅量来观察与控制，使生铁中的含硅量控制为2.5～3%。

本发明的主要原理是：铬渣中含有大量的CaO、MgO和SiO₂，其组成与高炉炼制生铁时需用的熔剂相似，具有自熔性或半自熔性，铬渣中还有一定量的Fe₂O₃和少量铬化合物，因而又可作为高炉炼铁的熔剂，但是粉状铬渣不能直接入高炉，因而必须先烧结成型，其烧结的基本原理与铁矿石烧结相同，所不同的是Cr⁺⁶被还原为Cr⁺³，必须在一定的酸性条件和高温及CO还原气氛中进行，铬渣烧结矿进入高炉后，在高炉的冶炼条件下，不仅铁的氧化物被还原成金属铁，其它金属氧化物如氧化铜、氧化锰等也在不同程度被还原，氧化态铬在高温及一定酸碱度条件下，也可被还原为金属铬，并随着Fe、Cr的渗碳作用最终形成合全体-含铬生铁。由于绝大部分氧化态铬被还原成为金属铬而进入了生铁所以在上述过程中排出的工艺循环水、废气及高炉炉渣中的Cr⁺⁶和总铬含量是微量的，均可低于国家规定的排放标准，高炉炉渣经水淬后，用于制水泥也不会造成污染，从而使铬渣得到彻底的解毒。具体反应如下：

烧结中：