鉻渣無害化處理及綜合利用(精品).ppt

1、熊登峰 走向未來需要勇氣,鉻渣無害化處理及綜合利用,資源環(huán)境與材料,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,主要內(nèi)容,3.鉻渣的無害化控制,4.鉻渣的綜合利用,5.鉻渣處置方法的生命周期評價,1.鉻渣污染大事記,2.鉻渣對環(huán)境和人體的影響簡介,1.鉻渣污染大事記,1.1 美國加州鉻污染案,1993年，美國加州辛克利鎮(zhèn)居民將 太平洋電力瓦斯公司(PG&E)告上法院。 公司向小鎮(zhèn)的土地和水源排放含鉻污染 物，造成該鎮(zhèn)癌癥高發(fā)。最終PG&E以 賠償3.3億美元和解，是美國污染致癌單 一賠償案的最高數(shù)額賠償。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,在加州政府監(jiān)管下，小鎮(zhèn)的污染清理與修復(fù)工作延續(xù)至今。 這一故事也

2、在2000年被改編成電影永不妥協(xié)。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,1.2 云南曲靖鉻污染事件,自2011年4月，興義三力公司兩名運輸司機(jī)吳興懷、劉興水 為節(jié)約運輸成本多次將鉻渣傾倒在麒麟?yún)^(qū)三寶鎮(zhèn)、茨營鄉(xiāng)、越州 鎮(zhèn)的山上，共計140余車，其中茨營鄉(xiāng)1車、三寶鎮(zhèn)40車、越州鎮(zhèn) 100余車，累計鉻渣傾倒總量5222.38噸，共造成傾倒地附近農(nóng)村 77頭牲畜死亡， 并使水庫4萬立方米水體和附近溝渠3000立方米 水體受到污染。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,傾倒在越洲鎮(zhèn)的鉻礦渣雖然被運走，可表層土壤還是會滲出各種顏色的污染物質(zhì),楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,1.3 重慶民豐化工集團(tuán)鉻污染事

3、件,截止2005年，重慶民豐農(nóng)化股份公司堆集在岸邊的鉻渣有數(shù) 百萬噸，經(jīng)雨淋水沖在非汛期每天要產(chǎn)生 200 到 500噸的含鉻滲漏 溶液，持續(xù)不斷流出的高濃度鉻渣滲漏溶液，已經(jīng)使嘉陵江江邊的 水形成了一條明顯的黃色污染帶。根據(jù)監(jiān)測表明，從渣場流出的水 有害物濃度超標(biāo) 1000 多倍。老線河邊及回收廢水的截水溝的鉻渣 浸出液的六價鉻和總鉻濃度，分別超標(biāo) 3159 倍和 1112 倍。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,重慶民豐化工廠2008年10月搬遷至潼南后，在市政府支持下， 對沙坪壩區(qū)井口老廠區(qū)百余畝有毒土地進(jìn)行解毒，至2011年2月 初見成效。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,2.鉻渣對

4、環(huán)境和人體的影響簡介,2.1 鉻渣的化學(xué)成分分析,表1：不同產(chǎn)地的鉻渣化學(xué)成分比較,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,2.2 鉻渣的產(chǎn)生,犧牲模板法 Sacrificial Templates,軟模板法 Soft Templates,鉻渣是生產(chǎn)鉻鹽和金屬鉻產(chǎn)生的工業(yè)廢渣，而鉻鹽和金屬鉻 作為重要的工業(yè)原料，是無機(jī)鹽產(chǎn)品的主要品種之一，在國民經(jīng) 濟(jì)建設(shè)中起著重要的作用。其應(yīng)用領(lǐng)域主要有：,02 電鍍,01 冶金,03 化工,05 制藥,04 制革,06 航空,08 催化,07 防水,09 耐磨劑,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,2.3 鉻渣對環(huán)境的危害,犧牲模板法 Sacrificial Te

5、mplates,軟模板法 Soft Templates,鉻渣在露天堆存時經(jīng)長期雨水沖淋后，大量的六價鉻離子隨雨 水溶滲、流失、滲入地表，從而污染江河、湖泊和地下水，進(jìn)而危 害農(nóng)田、水產(chǎn)品和人體健康。鉻渣中的主要污染物質(zhì)是Cr6+和Cr3+。 鉻渣中含有1%5%(甚至更高)可溶性六價鉻(如Cr2O3、Na2CrO4和 Na2Cr2O7若露天堆放易被溶出而滲入地下水或進(jìn)入河流湖泊，并以 多種形式污染生態(tài)環(huán)境。被水?dāng)y帶滲入地下的Cr6+和Cr3+，在土壤中 的吸附特性不同，遷移速度也不同。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,01 六價鉻特別是鉻酸鹽會造成金屬管網(wǎng)的腐蝕,03 鉻超標(biāo)會使水體顏色改變并

6、產(chǎn)生使人不愉快的氣味,02 六價鉻超標(biāo)會形成薄膜使污水的凈化作用受到抑制,04 鉻超標(biāo)會使作物產(chǎn)量下降并進(jìn)一步危害人類,鉻渣對于生態(tài)環(huán)境的主要影響,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,02 經(jīng)呼吸道吸入可引發(fā)鼻部病變和引起支氣管炎等,03 直接接觸可引起紅斑、丘疹、濕疹,鉻渣對于人體的影響,01 經(jīng)消化道侵入可刺激和腐蝕消化道并很快休克,04 通過上述各種方式，人體鉻含量嚴(yán)重超標(biāo)從而致癌,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,總 結(jié),綜上所述，鉻渣如不及時進(jìn)行解毒處理， 一旦污染了環(huán)境，其對人體或動植物體發(fā)育 或健康的影響是極其嚴(yán)重的。目前國內(nèi)的鉻 渣主要有多年積存的老渣和不斷產(chǎn)生的新渣。 總體治理

7、污染的方案是：在不積存新渣的同 時削減老渣。而治理應(yīng)分為三個層次：一是 無害化控制，二是資源化綜合利用，三是采 用污染零排放的綠色工藝。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,3.鉻渣的無害化控制,3.1 固化法,固化法處理鉻渣是指以物理的或化學(xué)的方法將鉻渣固定 或封閉在固體為基質(zhì)的最終產(chǎn)物之中，這種產(chǎn)物具有高抗?jié)B 透性。具體的方法有以下兩種：,01 熔融固化法,02 水泥固化法,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,3.2 還原法,還原法是利用還原劑，在一定的條件下，將鉻渣中的六 價鉻還原三價鉻或生成穩(wěn)定的三價鉻的沉淀物。還原法處理 鉻渣，按還原劑相態(tài)的不同可分為液相、氣相和固相還原三 種類型，也有

8、二種結(jié)合的。共同特點是將 Cr6+還原為不溶性 的Cr3+。還原后的渣可制成多種建筑材料加以綜合利用。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,N0.01 液相還原法,01 酸性還原法,02 堿性還原法,03 有機(jī)磷還原法,液相還原法采用的還原劑有硫酸亞 鐵、亞硫酸鹽、堿金屬硫化物或硫氫化 合物等等。根據(jù)反應(yīng)條件的不同，具體 可分為：,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,N0.02 氣相還原法,01 六價鉻的浸出,02 六價鉻的交換,03 六價鉻的固定,氣相還原法常用的氣體還原劑為氫、 甲烷、一氧化碳等可燃性氣體。本法流 程簡單、能耗低，處理后的鉻渣穩(wěn)定性 好，另外還有一種煙道氣處理鉻渣的方 法，具體

9、分為三部分：,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,NO.03 固相還原法,固相還原法常用的還原劑有炭粉、木 屑、稻皮、煤矸石、亞鐵鹽、鋇鹽等。此 法利用還原劑將 Cr6+轉(zhuǎn)為 Cr3+，原料價格 便宜，處理流程簡單，經(jīng)濟(jì)效益好。但炭 還原法還存在 Cr6+還原不徹底，有回升的 問題。此外還有利用硫磺對鉻渣中的六價 鉻進(jìn)行還原的方法。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,3.3 絡(luò)合法,絡(luò)合法處理鉻渣由黑龍江低溫建筑研究所和哈爾濱鉻鹽廠共 同研究成功，該法用硫酸亞鐵還原六價鉻，再加入造紙廢液中的 木質(zhì)素磺酸鹽，使其與三價鉻離子絡(luò)合，生成鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽， 使鉻渣解毒。該法解毒較徹底，解毒后六價鉻含量

10、低于 1.8 毫克/ 公斤。該法不但減少了鉻渣對環(huán)境的危害，還利用、消除了造紙 廢液對環(huán)境的污染。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,3.4 堆貯法,為了防止鉻渣流失，擴(kuò)大鉻污染， 可采用一定的技術(shù)措施進(jìn)行堆貯。目 前較為可行的堆貯方法有如下幾種：,01 解毒后堆貯,02 防滲鉻渣堆貯場,03 安全土地填埋堆貯,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,3.5 微波法,還原劑煤和鉻渣經(jīng)干燥粉碎后，按一定比例混合，裝入 反應(yīng)器并置于微波環(huán)境中，通入適量空氣，加熱還原，流程 如圖所示：,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,3.6 電化學(xué)法,根據(jù)鉻渣的特點，首先將其中的鉻轉(zhuǎn)化成水溶狀態(tài)，然后 在纖細(xì)絲網(wǎng)電極上

11、還原，以固體形態(tài)回收鉻。將鉻轉(zhuǎn)為水溶狀 態(tài)有兩種方法：一是在pH值為3左右時溶解鉻；二是利用電解 產(chǎn)生的陽極液溶解鉻。 試驗裝置如圖所示：,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,3.7 生物凈化法,大量鉻渣用生物凈化的方式解毒是 目前關(guān)于鉻渣解毒的前沿問題，這種方 法對鉻渣進(jìn)行解毒高效、徹底、經(jīng)濟(jì)。 一般有以下兩種方式：,01 利用綠色植物,02 利用微生物,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,4.鉻渣的綜合利用,4.1 鉻渣綜合利用傳統(tǒng)工藝,鉻渣雖然對環(huán)境和動植物及人類有較大毒性，但由于 它含有鈣、鎂、鐵、硅、鋁等元素，以及一定量反應(yīng)不完 全的 Cr2O3，因此完全可以作為資源進(jìn)行再利用，使之變

12、害為利，變廢為寶。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,01 用于煉鐵,鉻 渣 綜合利用 主要途徑,02 制耐火材料,03 制玻璃磚,04 制水泥,05 制微晶玻璃,06 制顏料,07 制鈣鎂磷肥,08 制磚,09 用于筑路,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,4.2 鉻渣的綠色生產(chǎn)工藝,在生產(chǎn)鉻鹽過程中，難免會產(chǎn)生新渣。所以，要從根本 上解決鉻鹽行業(yè)的污染問題，長遠(yuǎn)之計是研究和開發(fā)環(huán)境友 好的綠色生產(chǎn)技術(shù)，進(jìn)行生產(chǎn)工藝的調(diào)整，摒棄落后的帶有 環(huán)境污染性質(zhì)的生產(chǎn)技術(shù)，選擇成熟可靠的先進(jìn)清潔生產(chǎn)工 藝。目前比較好的生產(chǎn)工藝有：,01 液相氧化工藝,02 無鈣焙燒工藝,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用

13、,5.鉻渣處置方法的生命周期評價,采用詳細(xì)型LCA,即通過目的和范圍確定、清單分析、影響 評價和結(jié)果解釋4個階段對鉻渣的3種典型處理、處置方式即固化 穩(wěn)定化、制磚、制玻璃著色劑的能量消耗、CO2排放量、NOx排 放量、SOx排放量、粉塵排放量以及最終處置廢物量進(jìn)行分析計 算,定量對比評價這3種處理工藝的能耗和環(huán)境負(fù)荷。最終確定1 種較優(yōu)的鉻渣處理、處置方式。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,5.1 鉻渣固化穩(wěn)定化處理的生命周期評價,下圖所示是鉻渣固化穩(wěn)定化處理典型的工藝流程示意 圖。該工藝是將鉻渣粉碎后加入一定量的無機(jī)酸或硫酸亞 鐵，使其中的Cr6+還原成Cr3+，再加入相當(dāng)量的水泥，加 水

14、攪拌、凝固。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,在鉻渣固化穩(wěn)定化 過程中主要的能量消耗是藥劑、水、水泥及設(shè)備運行所需的電量，環(huán)境負(fù)荷主要是穩(wěn)定化產(chǎn)物的填埋。在固化穩(wěn)定化后輸送到填埋場的過程中，能源消耗主要考慮運輸過程中的能量消耗。,5.2 鉻渣制磚的生命周期評價,采用濕法還原解毒工藝，將解毒后的鉻渣用于制造輕質(zhì)墻 磚，其產(chǎn)品性能優(yōu)良，具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、無干縮、防火、 防水、隔熱、保溫、抗凍融、施工簡便等優(yōu)良品質(zhì)，是目前建 材領(lǐng)域中的新型環(huán)保材料，具有很好的實用性。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,制磚過程的能耗主 要是發(fā)泡

15、劑、石灰、機(jī)器設(shè)備及燃燒添加的助燃劑所消耗的柴油、煤及電力。其環(huán)境排放物主要是燃燒產(chǎn)生的煙塵顆粒物、酸性氣體(SOx、NOx、CO2)。由于處理工藝中可以做到中水 回用，所以沒有廢水產(chǎn)生。,5.3 鉻渣制玻璃著色劑的生命周期評價,烘干后的鉻渣用密閉式提升機(jī)送到密閉倉內(nèi)，由電磁震 動給料機(jī)定量送入磁力除鐵器內(nèi)，除鐵后送入懸輥式磨粉機(jī) 粉碎至顆粒粒徑40目以上，鉻渣粉由密閉管道風(fēng)送到包裝機(jī)， 包裝后作為成品出售。懸輥式磨粉機(jī)裝有旋風(fēng)分離器和脈沖 收塵器，收集下的粉塵返回密閉料倉。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,從鉻鹽生產(chǎn)廠到鉻渣制玻璃著色劑廠的過程與鉻渣固化穩(wěn)

16、定化的運輸過程相同。制玻璃著色劑過程的能耗主要是機(jī)器設(shè)備及燃燒添加的助燃劑所消耗的柴油、煤及電力，其環(huán)境排放物主要是燃燒產(chǎn)生的煙塵顆粒物和氣體(SOx、NOx、CO2)。,5.4 小結(jié),楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,從表7很明顯看出3種處置方式的成本高低依次為:固化穩(wěn) 定化制玻璃著色劑制磚。這主要是由于鉻渣的固化穩(wěn)定化處 理過程中需要使用大量的輔料如水泥,而且由于填埋廠距離市區(qū) 較遠(yuǎn)而導(dǎo)致運輸費用和填埋的費用很高。與制玻璃著色劑相比, 制磚工藝的建設(shè)投資較少,綜合起來,成本最少。,楊利剛 鉻渣無害化處理及綜合利用,3種處置方式的環(huán)境影響主要是通過對空氣污染的評價 來進(jìn)行