我国冶金固废大宗利用技术的研究进展及趋势

我国钢渣、赤泥、铜渣和部分铁合金渣年排放量在千万吨甚至亿吨级,难以大量用于传统的水泥、混凝土或道路工程领域,是难利用的大宗冶金固废。本文分析了以上典型冶金固废大宗资源化利用的现状,指出了制约大宗资源化利用的瓶颈问题;进一步提出砂石骨料、陶瓷材料、人造石材在我国具有年亿吨级乃至百亿吨级的市场需求,适合作为冶金固废利用的大宗量出口,并综述了这一领域冶金渣低成本制备烧结陶粒、冶金渣制备陶瓷和烧结砖、熔渣调质制备骨料以及熔渣人造石材制备等方面研究取得的进展,包括在新建年10万吨基于带式焙烧机原理的固废陶粒生产线上进行了赤泥掺加质量分数50%～65%的烧结陶粒工业化生产试验;分别掺入质量分数40%～60%的赤泥,30%～50%的钢渣,50%～80%的铜渣,先后完成了陶瓷砖和烧结砖的工业化中试以及工业化生产实验;加入质量分数12.96%的砂子对熔融电炉渣进行调质并制备砂石骨料、基于“Petrurgic”工艺的利用熔渣制备石材技术也完成了工业化和中试试验。在此基础上提出了固废的大宗量利用、协同利用、节能减碳利用和与智能化结合的资源化利用是这一领域技术发展的主要趋势。      

含铬特殊钢渣中总铬及六价铬浸出特性及影响

 含铬特殊钢渣中六价铬具有强氧化性和高毒性，研究不同条件下渣中总铬及六价铬的浸出行为及特征并进行环境风险评估，对后续无害化及资源化利用具有重要的意义。浸出试验结果表明，渣中总铬和六价铬的浸出量随粒度和浸出时间增加而提高，随液固比(即浸提剂溶液体积与待测固体试样质量的比值)增加而降低；六价铬浸出量随体系pH值升高而增加，当pH=11时六价铬浸出量达到最高值2.92 mg/L；总铬浸出量随pH值升高呈现先降低后增加的趋势，当pH=7时，总铬达到最小浸出量2.49 mg/L。经标准浸出程序测定，钢渣中铬及六价铬浸出量分别为4.71和3.36 mg/L，符合固废堆存限值(GB 5085.3—2007)，堆存风险较小，但高于行业利用限值(HJ/T 301—2007)，需对其进行无害化处理后再进行后续资源化利用。     

剩余污泥裂解灰陶粒吸附酸性矿山废水中Zn2+、Cu2+、Pb2+性能及机理

以剩余污泥裂解灰为主要原材料,按照剩余污泥裂解灰︰膨润土︰淀粉为6︰3︰1的比例混合,经过造粒、熟化、干燥,最后于1 050 ℃氮气气氛下煅烧60 min制备多孔陶瓷颗粒。采用SEM-EDS、XRD表征陶粒吸附酸性矿山废水中Zn2+、Cu2+、Pb2+前后的微观形貌、元素变化及晶体结构。结果表明,所制备陶粒表面粗糙,具有大量孔隙结构。当陶粒投加量为3 g,初始pH=3.2,反应时间24 h时,制备的剩余污泥裂解灰陶粒对于Zn2+、Cu2+、Pb2+ 去除率分别达到99.2 0%、85.1 0%、96.27%。初始pH为中性时陶粒吸附效果优于酸性条件。陶粒对于Cu2+、Pb2+的吸附过程符合准二级动力学模型,以离子交换为主;对于Zn2+,准一级与准二级动力学模型均能较好拟合,物理吸附与化学吸附发挥同等重要作用。陶粒吸附过程均符合Freundlich等温模型,对于Cu2+的吸附主要发生在非均相活性位点,对于Zn2+和Pb2+的吸附既可以发生在均相单层也可以发生在非均相活性位点。利用剩余污泥裂解灰制备多孔陶瓷颗粒,不仅可以用于酸性矿山废水中处理重金属离子,还能解决污泥处置的问题,达到以废治污的目的。     

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。     

拜耳法赤泥陶粒改性及吸附废水中氟离子试验

研究了拜耳法赤泥质陶粒改性及吸附废水中氟离子的效果。结果表明,陶粒涂铁改性对废水中氟离子的去除效果有明显的提高,且容易再生循环利用。     

钨尾砂轻质陶粒的制备研究

利用某钨矿尾砂库的尾砂以及红色粘土、燃煤炉渣和粉煤灰为主要原料研究制备了一种多孔轻质陶粒,通过正交试验得出制备陶粒的参数,包括原料配比、焙烧过程、焙烧温度、焙烧时间等。     

镁渣在陶粒支撑剂制备中的应用

通过对比添加镁渣对陶粒支撑剂物相、显微形貌以及制备工艺中的资源、能源消耗的影响,探索出一条利用镁渣废弃物的新途径。结果表明:镁渣不会对陶粒支撑剂的物相产生影响;相反,镁渣与原料中的一些氧化物在高温下形成了液相,使得陶粒具有更好的力学性能。因此,添加镁渣后,不仅可以降低陶粒的烧结温度,节省大量燃料能源,还能够大幅度缓解镁渣造成的环境负荷;另外,通过对生产过程中废料、废水、烟气余热等的循环再利用,一方面减少了环境污染,节能降耗,另一方面降低了企业的运营成本,产生良好的经济效益。     

用软锰矿渣陶粒从废水中吸附去除Ni~(2+)

研究了用软锰矿渣混合粉煤灰及活性炭经高温焙烧制备陶粒,并用于从拟废水中吸附去除Ni~(2+),考察了陶粒投加量、废水pH、反应温度及Ni~(2+)初始质量浓度对陶粒吸附Ni~(2+)的影响。结果表明:不同温度下,软锰矿渣陶粒对Ni~(2+)的吸附反应符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,其中对Langmuir模型的拟合度在0.996以上,吸附属于单层吸附;吸附过程更符合准二级动力学方程,为非自发放热反应,升温不利于吸附反应进行;陶粒具有良好的再生性能,可以重复利用。     

废水除铬常见问题解析

介绍了六价铬的危害以及一种废水除铬工艺,利用硫磺燃烧产生的S02烟气将废水中六价铬还原为三价铬,加入液碱反应后生成氢氧化铬沉淀。对生产操作过程中出现除铬不完全的问题进行系统性分析,并给出最佳解决方案。     

以钢渣水洗尘泥为原料制取陶粒的试验研究

以钢渣水洗尘泥为主要原料,配合粉煤灰和粘土为辅料,经搅拌、成球、干燥、预烧和焙烧后制成高强轻质陶粒。烧制的陶粒堆积密度539kg/m~3,表观密度1 063kg/m~3,吸水率2.4%,筒压强度4.5MPa,满足GB/T 17431-2010规定的普通轻集料600级的技术要求。利用钢渣水洗尘泥烧制陶粒,浸出液中的重金属离子浓度低于GB 5085.3-2007所规定的浸出毒性鉴别标准值,这表明高温焙烧工艺对陶粒中重金属有好的固化作用。     

Structures and Metal Leachability of Sintered Sludge-Clay Ceramsite Affected by Raw Material Basicity

To solve the disposal problem of wastewater treatment sludge (WWTS), WWTS was mixed with clay and water glass (sodium silicate) for the production of lightweight ceramsite. The effect of mass ratio of CaO/SiO2 (defined as basicity) on physicochemical characteristics of ceramsite and stabilization of heavy metals was investigated. It was found that the optimal basicity for making ceramsite ranges was 0.024–0.069. The main thermal changes ( ≤ 1,000??°C) are phase transformations, which are caused by the evaporation and volatilization of water and carbonous matters and, finally, by the oxidation and decomposition of inorganic matters and minerals. Anorthite [Ca(Al2Si2O8)] and amorphous silica (SiO2) increase as the basicity increases. The formation of more multiple crystalline phases is the main reason for the decrease in the compressive strength of the ceramsite with higher basicity. Leaching contents of Cd, Cu, Cr, and Pb decrease as the basicity increases. The stable compounds of heavy metals in ceramsite are PbCrO4, Cr2O3, CdSiO3, and CuO, which prove that strong chemical bonds are formed and the leachability of these heavy metals is greatly reduced by the crystallization and chemical incorporation process. Results indicate that basicity can be used as an important parameter for controlling the properties of ceramsite.     

铬回收技术及其研究进展

铬及其化合物在当今诸多行业得到了广泛的应用,但是Cr（Ⅵ）与Cr（Ⅲ）往往存在于废水废渣中作为环境污染物.文章主要是以铬为研究对象,综合论述和分析了现阶段各种针对含铬废水以及铬渣的回收方法及处理工艺.现行绝大多数处理方法均是以对含铬废水废渣资源化利用为目的,一方面可以带来显著的经济效益,另一方面也保护了环境,具有良好的社会效益.     

铬渣在烧结炼铁中的应用

铬渣是一种工业废弃物，因含有Cr^6＋而具有毒性．铬渣代替部分白云石，通过烧结、炼铁的煅烧、还原，把有毒的Cr^6＋还原成金属Cr，可实现铬渣的资源化和无害化．文章进而阐述了铬渣的使用对烧结矿质量的影响．     

镀锡薄板厂工业废水处理

镀锡薄板厂电镀废水及含铬废水处理。采用化学还原法，通过调节pH值，并投加化学还原则，达到去除F^-、Ca^6 及稳定pH值的目的。     

掺杂湿法镍冶炼废渣制备新型建材陶粒研究

本研究采用含镍废渣搭配粘土、铁渣、木屑制备建筑轻集料陶粒,考察了各物料配比、焙烧温度、焙烧时间对烧成陶粒的影响。得到适宜的工艺条件为:含镍废渣掺入比为10%~12%,铁渣掺入比为40%~43%,木屑掺入比为7.8%~9.2%,预热温度500℃,预热时间2~3min,焙烧温度1150~1200℃,焙烧时间5~10min。结果表明:陶粒堆积密度<300 kg/m³粒级,吸水率、烧失率、煮沸质量损失等性能均满足国家标准要求,实现了工业固体废弃物的资源化利用。     

陶粒生产工艺与节能措施

介绍了陶粒的种类,不同种类陶粒的生产工艺和发展现状,分析了陶粒行业的能耗现状,提出了节能措施等建议。     

The simulation of hexavalent chromium formation under various incineration conditions

The formation of hexavalent chromium Cr(VI) during waste incineration processes is of interested because its carcinogenic characteristic. The objective of this study is to simulate the formation of Cr(VI) species under various operating temperatures and input waste compositions during incineration by a thermodynamic model. The results show that the major hexavalent chromium species are CrO2Cl2(g) and CrO3(g). Chlorine and oxygen can increase the formation of Cr(VI) species; while hydrogen, sulfur, sodium, and calcium can inhibit. The input waste composition has greater effect on the formation of hexavalent chromium species than operating temperature.     

铬渣在酒钢烧结生产中的应用实践

铬渣是社会公认的有害工业废渣。酒钢烧结将铬渣作为一种烧结辅料在生产中回收利用,经过烧结机高温焙烧后,将其中的Cr＋6还原为Cr＋3,从而达到无害化处理的目的。酒钢1#、2#烧结机完成了河西地区化工厂历史堆存10万t铬渣还原解毒,同时周边居民生活环境得到显著改善,逐步降低地下水污染的危害,带来巨大社会效益。     

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。