铬渣干法无害化处理技术的应用
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摘要：针对某地区历史遗留的含铬污泥，采用了回转窑焚烧系统对其进行解毒。通过铬渣干法解毒的方法原理、技术手段等对该工程采用的铬渣干法解毒技术进行了全面的介绍，并阐述了该成套处理产品的技术创新点。通过技术创新，使含铬污泥中的Cr6+彻底还原为Cr3+，尾气达标排放，且二噁英达欧标排放，较为经济地解决了遗留铬渣的处理处置问题，为该地区的环境保护工作提供参考。
关键词：铬渣；干法解毒；欧标排放
中图分类号：X793 文献标识码：A
文章编号：16749944（2012）10012503
1 引言
铬渣属于重金属危险废物，研究表明，铬渣中含有的铬酸钙（属Cr6+）具有较强的致癌和致突变特性[1，2]。近年来，我国重金属污染事件频发，尤其是2011年云南省曲靖市发生的铬渣污染事件，震惊全国。目前我国很多省份都存放着露天铬渣堆，不少位于大江大河旁边，还有的隐藏在地下，时刻威胁着我们的生态安全和生命安全。因此如何妥善处理好这些铬渣，防止铬渣污染事故的再次出现，成为全社会必须严肃面对的问题。
我国对含铬废渣的处理早在20世纪60年代就已经展开了，并探索了许多治理途径。总体上有三类，即堆储法、无害化处理法和综合利用法[3]。该工程选用较为成熟的回转窑技术对含铬污泥进行干法解毒。通过技术创新对传统的回转窑解毒工艺进行优化，有效保证了解毒效果的稳定性，有利于铬渣污染治理工作的进一步推进。
2 铬渣解毒系统
2.1 项目概况
该工程处理的物料主要为含铬污泥，处理规模23100t/年，日处理能力70t/d，每天连续工作24h，年平均运行工作330d，因含铬污泥热值较低，将低硫煤于铬渣按比例充分混合后进行焚烧。
2.2 铬渣干法无害化处理的基本工作原理
将铬渣与还原煤粉按比例充分混合后，密封焙烧，温度高达900℃，以过程产生的CO和H2作还原剂对Cr6+进行还原解毒，将毒性较大的Cr6+还原为低毒的Cr3+，实现铬渣无害化[4，5]。并在密封条件下水淬后形成玻璃体，或投加过量的硫酸亚铁【6】，以巩固还原效果，解毒后渣中的Cr6+降至9×10-6mg/kg，进入一般工业废物填埋场，处理工艺见图1。
2.3 工艺流程说明
2.3.1 进料系统
含铬污泥与煤粉的混合物用抓斗经料仓送入炉前料斗，炉前料斗设有两级密封门和推料机构，保证上料过程中的密封性。
2.3.2 焚烧系统
（1）回转窑变频调速控制铬渣在窑内的停留时间，保证铬渣的还原时间。窑头窑尾采用摩擦式及迷宫式的组合式金属密封，减少漏风量。保证回转窑在负压状态下运行，窑内保持还原气氛。物料沿着回转窑的倾斜角度和旋转方向向后缓慢移动，解毒的铬渣从窑尾排出，残渣掉进回转窑尾部的刮板除渣机，除渣机中放置硫酸亚铁溶液，对解毒铬渣进行淬冷。硫酸亚铁具有强还原性，使高温状态下还原生成的Cr3+不会再冷却状态下产生逆反应，而保持还原状态。
温度是保证铬渣还原反应的最基本条件，回转窑温度低，还原效果差，温度过高则浪费能源，该项目回转窑温度控制在800～950℃左右。
（2）二燃室温度控制在1100℃。为使烟气与二次供风充分混合，二燃室采用较高的风速30～50m/s，不同高度环向倾斜布置，使二燃室的炉膛空间得到了充分利用，延长了烟气在二燃室的停留时间，烟气滞留时间大于2s，使烟气中的有害物质完全分解。
2.3.3 余热利用系统
采用余热锅炉对焚烧炉内产生的高温烟气进行热量回收，回收的热量供系统内使用和生产使用。在余热锅炉的第一回程内设置脱氮装置，喷入液氨，采用非催化法还原控制NOx。
2.3.4 尾气净化系统
（1）急冷塔。采用双流体喷雾系统进行急冷降温，为减少“二噁英”再合成的机会，烟气在急冷降温段200～550℃的滞留时间小于1s[7，8]。
（2）布袋除尘器。为保证过滤效率，过滤风速选择0.3～0.5m/min。滤袋选用带有催化功能的滤袋，该催化滤袋集成了两项技术：催化过滤技术与表面过滤技术，可对二噁英、氮氧化物进行催化分解。
（3）洗涤塔。采用碳酸钠中和吸收烟气中的酸性气体（SO2、HCl、HF）。塔内装有旋流塔板，除雾波纹板。洗涤塔内喷入碳酸钠溶液，碳酸钠加入量通过pH计在线监测循环碱液的pH值控制，以保证循环液对碱浓度的要求，即酸性气体与药液中和后不腐蚀系统设备。
（4）烟气加热器。通过热管式换热装置将烟气升温至130℃左右排放，可有效预防烟羽的生成。
3 该项目的技术创新点分析
3.1 铬渣与煤粉配比技术
铬渣与煤粉在合理配比[9]下充分混合后进入回转窑，在回转窑中高温（850～950℃）还原气氛（大量CO存在）条件下，铬渣中的剧毒的Cr6+被充分还原成无毒Cr3+，解毒效果良好。
3.2 富氧燃烧技术
利用富氧燃烧器对进入二燃室的未充分燃烧的烟气进行焚烧，保证了烟气在1100℃高温环境中停留时间大于2s，同时相对于普通燃烧器节约了燃料，降低了运行成本。
3.3 脱销工艺
采用在900～1100℃的烟气温度区间喷射液氨的非催化还原（SNCR）[10]的烟气脱硝工艺使NOx的排放浓度低于200mg/Nm3，达到了欧盟2000标准。
3.4 催化布袋除尘技术
布袋除尘器应用了催化滤袋，具有催化过滤和表面过滤双重功效，除尘效果好，尤其对二噁英去除彻底，能达欧标排放标准。
3.5 精确的自动控制技术
该系统的测点设置全面、合理，应用仪表先进，控制精确度高，充分把控了关键的工艺点，使整套工艺设备运行稳定，自动化程度高。例如在回转窑出口设置一氧化碳仪表、氧含量仪表、温度仪表对铬渣解毒的反应条件进行动态监控，保证了解毒效果。
4 结语
铬渣治理技术是否可行，首先取决于解毒效果极其稳定性，其次是经济型和可操作行方面的因素。该工程采用的回转窑干法解毒技术成熟、可靠，而且经过长周期的考验，加之回转窑易于操作和控制，能够保证解毒效果的稳定性。但该方法能耗偏高，相应增加运行费用。因此有必要进一步研究更经济、解毒更彻底，综合利用效果更好的方法，以确保在经济增长的同时，做好环保治理工作。
参考文献：
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[2]郭 军，黄戊生. 铬渣的无害化处理与资源化利用[J]. 太原科技，2008（10）：85～86.
[3]崔永锋. 铬渣干法解毒无害化处理分析[J]. 甘肃科技，2012，28（5）：49～50.
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[5]石 磊，赵由才，牛东杰. 铬渣的无害化处理和综合利用[J]. 再生资源研究，2004（6）：34～37.
[6]景学森，蔡木林，杨亚提. 铬渣处理技术研究进展[J]. 环境技术，2006（3）：33～42.
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