铬渣污染控制及综合利用的研究

铬渣是强碱性危险废物,对环境污染严重。分析了铬渣的来源与危害,提出从减少产渣量、铬渣中Cr6+回收、铬渣的无害化、综合利用及安全填埋等途径控制其污染。     

典型铬渣污染场地的污染状况与综合整治对策

对比了国内外污染场地的管理现状.通过方法学筛选国内2处化工厂的铬渣堆存场地作为典型铬渣污染场地,并对土壤和地下水进行采样分析.结果表明,这2处铬渣污染场地均存在土壤和地下水污染,特别是在铬渣堆积区域的土壤中w(总Cr)超过当地土壤背景值的数倍～数十倍,地下水中w(Cr6+)超过Ⅴ类地下水质量标准达1 000倍.Cr6+极易迁移扩散,污染面积大,其中1号铬渣污染场地污染土壤总量约19.5×104 m3,2号场地污染土壤深度约达4 m.通过分析2处典型铬渣污染场地污染特性,提出了全国铬渣污染场地综合整治对策的技术路线和规划.      

微波解毒含铬废渣

用褐煤作还原剂还原含铬废渣中Cr6+,考察了褐煤以及铬渣在微波场中的升温行为,研究了铬渣解毒的影响因素。实验结果表明,铬渣和褐煤在微波环境中都能升温达到还原反应温度,Cr6+的转化率和体系温度随着微波功率的增加、辐射时间延长、煤渣比增加、煤渣量增加Cr6+的转化率相应提高。在微波功率为700W,辐射时间为20min,煤渣比为20∶100,煤渣量为20g时,Cr6+的转化率达到99.12%,体系温度达到1050℃。     

硫代硫酸钠、磷酸钠联合处理铬渣中的六价铬

以硫代硫酸钠为还原剂,将铬渣中的六价铬(Cr(VI))解毒转化为三价铬(Cr(III)),并加入磷酸盐作为稳定剂稳定解毒后的铬渣,考察不同反应时间和药剂用量对铬渣中Cr(VI)去除效果的影响.结果表明:硫代硫酸钠可以有效去除铬渣中的Cr(VI),当其与Cr(VI)的摩尔比为理论摩尔比的12倍、处理时间15d时铬渣中Cr(VI)的去除率达到最高(70%),继续增加还原剂用量或延长反应时间均不能有效提高Cr(VI)的去除率.随后加入磷酸钠作为稳定剂,当其物质的量为生成Cr(III)的4倍时,硫代硫酸钠与磷酸钠分步加入(两步法)比同时加入(一步法)处理铬渣的效果较好,处理效果最好时总铬浸出浓度为6.1mg/L,低于危险废物浸出鉴别的总铬标准(15mg/L),而且形成稳定的铬的化合物(CrPO4·6H2O).铬渣pH值变化、五态变化、XRD及XPS分析等结果表明,两步法的处理效果好于一步法.     

铬渣动态淋滤重金属铬溶解释放规律研究

为了全面系统地研究铬渣中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)溶解释放特征,以锦州和沈阳两地铬渣堆场为研究对象,通过动态淋滤试验,测定滤出液中Cr(Ⅵ)和总铬的质量浓度变化,分析铬渣淋滤液中Cr(Ⅵ)和Cr(Ⅲ)溶解释放规律。试验结果表明,锦州新铬渣和沈阳陈铬渣淋滤过程中,Cr(Ⅵ)和总铬浓度都经历先迅速下降再缓慢下降的过程;相较锦州新铬渣,沈阳陈铬渣Cr(Ⅵ)和总铬浓度下降都较慢,且初始浓度也较低;相比Cr(Ⅵ)的溶出,两地铬渣Cr(Ⅲ)的溶出量均较少,Cr(Ⅲ)溶出占比呈波动性上升趋势;锦州新铬渣和沈阳陈铬渣的Cr(Ⅵ)和总铬溶出浓度随淋出液体积分别呈双指数曲线衰减关系和幂函数曲线衰减关系。试验成果将为防治铬渣对地下水污染提供科学理论依据。     

铬渣浸溶Cr(Ⅵ)溶解释放规律研究-以锦州堆场铬渣为例

通过锦州地区铬渣样品静态浸溶实验,测定不同固液比、浸出时间、浸取剂pH及组成、振荡速度、铬渣粒度大小、温度等因素对铬渣中Cr(VI)溶解释放的影响,揭示铬渣中Cr(VI)析出、释放机理。结果显示,稀释作用在不同固液比浸出中起主导作用,随固液比的降低,Cr(VI)浸出浓度逐渐降低,但是Cr(VI)浸出总量却在增加;随着浸出时间的增大,浸出Cr(VI)浓度随之增大;铬渣浸出液碱性很高,在铬渣溶解释放过程中,随酸性增强Cr(VI)溶解量相应增大,体现强的酸中和能力;随着振荡速度增加,Cr(VI)溶解释放速度明显加快;粒径越小,铬酸盐的溶解释放速度越快,溶解作用越充分;铬渣的浸出为吸热反应过程,铬渣溶解度随温度升高而增大。铬渣中Cr(Vl)溶解释放速率服从菲克(Fick)扩散定律。研究结果为铬渣危害的评价、监测及铬渣污染有效防治提供参考。     

两段式还原铬渣中Cr(Ⅵ)的试验研究

比对了多种还原剂处理六价铬的解毒效果,确定了焦亚硫酸钠、硫酸亚铁两段式还原处理铬渣浸出液中六价铬和总铬的还原剂投加顺序和投加量。结果表明,该技术能使解毒后铬渣中Cr6+浓度达到0.17 mg/L,满足HJ/T 301—2007《铬渣污染治理环境保护技术规范(暂行)》解毒后铬渣六价铬≤0.5 mg/的要求,且具有较好的长期稳定性,解毒彻底,可为该技术的工程应用提供理论依据。     

湿法解毒还原工艺对铬渣中Cr(Ⅵ)的治理特性

以治理铬渣中的Cr(Ⅵ)污染为目的,提出了硫酸浸出-硫酸亚铁还原的铬渣湿法解毒工艺,在对铬渣处理前后的表面形貌进行表征的基础上,探究了不同处理条件下铬渣中Cr(Ⅵ)的处理效果及其修复机理。结果表明:铬渣湿法球磨时间为20 min时,铬渣颗粒98. 68%过200目筛,水溶性Cr(Ⅵ)的浸出率可达40. 96%;铬渣硫酸添加量为60%,液固比为4∶1,酸溶时间为2. 5 h时,Cr(Ⅵ)浸出趋于饱和,此时浸出终点p H为5. 8,水溶性和酸溶性Cr(Ⅵ)总浸出率为95. 38%;硫酸亚铁添加量为40%时,铬渣中Cr(Ⅵ)含量下降为1. 38 mg/kg。铬渣中Cr(Ⅵ)的去除主要与硫酸对含Cr(Ⅵ)矿物的溶解、SO₄^2-和CrO₄^2-的离子交换以及Fe(Ⅱ)对溶液中Cr(Ⅵ)的还原作用有关。     

三种修复剂对铬污染土壤的修复效果

采用淋溶土柱的方式,探讨醋糟、醋糟+腐殖酸、醋糟+不锈钢尾渣三种修复剂对铬污染土壤的修复效果。结果表明:三种修复剂均能促进土壤Cr(Ⅵ)的还原,增强土壤对铬的固定能力,降低土壤的有效铬含量。其中,施加醋糟的效果要优于醋糟与不锈钢尾渣及腐殖酸的配施,且醋糟+不锈钢尾渣的修复效果要优于醋糟+腐殖酸。施加醋糟,Cr(Ⅵ)的还原率可达56.38%,总铬含量可增加95.08%;醋糟+不锈钢尾渣还原率可达47.94%,总铬含量可增加89.66%;醋糟+腐殖酸还原率可达到27.17%,总铬含量可增加39.78%。经过三种修复剂处理,土壤有机质含量及阳离子交换量显著增加,土壤氧化还原电位及有效铬含量显著下降。采用醋糟和醋糟+腐殖酸处理后可降低土壤pH值,而醋糟+不锈钢尾渣可提高土壤pH值。     

用鼓风炉渣消除铬渣毒性的研究

针对含铬废渣对环境污染大及治理难的特点,提出了以废渣治理废渣的技术,利用鼓风炉渣的还原性以及刚排出时的高温,将铬渣按一定比例与之混合,进行铬渣的解毒处理,并对铬渣的解毒机理进行了理论分析。从实验结果可以看出,当铬渣加入量低于10%时,该技术能够较彻底的将铬渣中的Cr6+进行解毒。     

旋风炉掺烧铬渣污染物排放特性分析

针对260 t/h旋风燃烧炉机组进行烟气污染物排放测试,并通过旋风炉掺烧铬渣后对其飞灰、底渣进行XRD、XRF分析,考察对重金属Cr(Ⅵ)、Hg的固化效果。结果表明:烟尘、SO_2、CO排放浓度偏高,需进一步改造处理;旋风炉掺烧铬渣飞灰中Hg、Cr(Ⅵ)的浓度分别为6.77,94.7 mg/kg,其中有毒Cr(Ⅵ)浓度显著降低,下降了97.5%;结合XRD分析可知,掺烧铬渣过程中,大部分重金属Hg、Cr(Ⅵ)主要靠挥发和通过铬渣与原煤中矿物质相互反应生成化合物释放到烟气和飞灰中,而底渣中未检测出明显的含Cr矿物质存在。     

聚乙烯塑料/铬渣共热解还原Cr(Ⅵ)的实验研究

在分析聚乙烯热解特性的基础上,研究热解时间、热解温度及聚乙烯与铬渣质量比对Cr(VI)还原的影响,并运用XANES和EXAFS光谱研究铬元素的形态变化,并对反应机制进行分析.结果表明,(1)聚乙烯在热解过程中可以有效将Cr(VI)还原,还原率随着温度的升高而升高,当热解温度达到550℃,还原率为99.93%;随着PE投加量增大,Cr(VI)还原率逐渐上升,当质量比超过0.05时趋于稳定;Cr(VI)还原伴随塑料热解反应进行,6min后趋于稳定;最优反应条件为热解温度550℃、热解时间6min、PE/铬渣质量比0.05.(2)使用XAS铬形态分析过程中以Cr2O3作为Cr(Ⅲ)的参考物较CrCl_3更为合理,铬渣中Cr(VI)还原产物为无定型Cr_2O_3;(3)由于PE主要由C、H两种元素组成,不含O元素,相比生物质还原剂,可以更高效还原Cr(VI);(4)Cr(VI)与挥发份充分接触反应条件下,Cr(VI)可持续还原.     

高温自蔓延还原解毒固化铬渣技术研究

采用高温自蔓延技术处置铬渣,探讨了高温自蔓延技术还原解毒固化铬渣的机制。以铝粉和三氧化二铁作铝热剂,与铬渣充分混合,用镁条点燃引发自蔓延反应,最终得到铬渣固化体。实验结果表明:高温自蔓延技术能有效固化铬渣,铬渣的掺渣率高达44.94%。浸出实验结果表明:A组(铬渣原样)铬渣固化体总铬浸出浓度未检出;B组(铬渣原样+重铬酸钾)铬渣固化体总铬浸出浓度为0.117 76 mg/L,远远低于国标(GB 5085.3-2007)限值15 mg/L,六价铬浸出浓度未检出。XRD分析表明:铬渣还原解毒固化机制主要是六价铬在自蔓延反应中被还原为三价铬,再与其他金属化合物在高温熔融状态下生成含铬尖晶石,铬以离子键Cr—O的形式参与尖晶石的晶格形成。     

AOD渣中铬的连续淋溶特性及其动力学模型的构建

为评价AOD(氩氧脱碳炉)渣的淋溶毒性,采用连续20 d的静态淋溶试验,研究了中性和酸性淋溶液对AOD炉渣中Cr(铬)淋溶特性的影响,以累积溶出率构建了Cr淋溶动力学模型. 结果表明:在连续淋溶过程中,淋溶液pH(9.6~11.5)始终保持碱性,DO(溶解氧)基本处于饱和状态,淋溶液还原性呈降低趋势;随着淋溶时间的延长,淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率呈增加趋势,不同初始淋溶液pH(2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0)下,连续淋溶20 d时Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率分别是淋溶2 d时的10.1~22.2、7.5~15.6、6.3~17.1倍;与中性和弱酸性淋溶液相比,连续淋溶20 d,酸性较强的淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率分别为其3.1~6.6、1.6~3.2和1.8~2.1倍;与短期静态淋溶相比,连续淋溶增加了淋溶液总量,尽管ρ(Cr)变化较小,但TCr累积溶出率显著增加;双常数速率、抛物线和指数模型均可拟合淋溶液中Cr6+、TCr和Cr3+的累积溶出率,其中,抛物线模型的相关系数均在0.99以上,是最佳模型. AOD渣中Cr的连续淋溶动力学模型的构建可为不锈钢渣中Cr的淋溶毒性及其生态风险评价奠定试验和理论基础.      

典型铬渣污染场地健康风险评价及修复指导限值

通过对青海某化工厂铬渣污染场地钻孔采样,分析了样品质地及铬含量,得到场地的水文地质及铬污染状况.根据场地区域生活现状,运用美国环保局健康风险计算模型,评估了现有条件下该场地对周边居民的潜在健康风险.同时,结合场地的修复目标,应用地下水溶质运移方程及土壤中Cr6+的解吸曲线,探讨了场地污染物的修复指导限值.结果表明:场地表层0～4m为黄土状土,4～22m为砾砂,铬污染区域面积约4×104m2;现有条件下场地Cr6+对人体的健康风险值为9.39,需要对Cr6+进行修复治理,而Cr3+的健康风险值在可接受范围内;通过计算得到场地表层0～4m黄土状土Cr6+的修复值为60mg·kg-1;4～22m砾砂Cr6+修复值为15mg·kg-1.     

微波辐照解毒铬渣影响因素的研究

对含铬废渣微波辐照解毒新方法进行了基础性研究,主要包括铬渣和还原剂--煤在微波场中的升温行为,操作条件(微波功率、辐照时间、配比、煤渣质量)对铬渣中Cr6+转化率的影响.应用正交试验法对影响因素进行了分析.研究结果表明:铬渣和煤均能吸收微波能,且煤是很好的碳质还原剂;微波功率、辐照时间、配比的提高有助于转化率的提高;初始w(C)达20%后,反应速率基本不受含碳量的影响;煤渣质量的增加对转化率有一定影响,但不显著.      

解毒铬渣堆放场周围环境铬污染规律的研究

<正> 铬酸酐(CrO_3)和红矶钠(Na_2C_rO_7)生产过程中产生的铬渣,虽经“矸解铬渣回收Cr~6+—Na_2S还原法”进行无害化处理,但露天自然堆放的解毒铬渣在复杂的地球化学和自然因素的作用下,Cr~3+可能被氧化成C_r~(6+),对周围环境产生污染效应。本文对铬渣场周围环境中铬含量水平;铬污染规律及污染程度;评价解毒铬渣露天自然堆的安全性等进行了研究。一、概况解毒铬渣堆放场位于××市张家山南坡,为一块两山相夹的坡地,其下方为层层梯田,约50米处有两座养鱼塘,周围植被较少,主要植物为桐籽树、花生、小麦和蒿草。该堆渣场应用于1982年12月,占地面     

含铬浸出渣调质解毒规律研究

为了研究含铬浸出渣的调质解毒机理,建立了CaO-MgO-FeO-Na2O-SiO2-Al2O3-Cr2O3七元渣系活度模型,基于共存理论的活度模型得出了铬渣中主要组分及复合氧化物在不同条件下的活度。所得的结果表明,铬渣中Cr2O3主要形成了Na2Cr2O4和CaCr2O4,这两种复合氧化物不稳定,在自然环境中分别会被氧化为水溶性的铬酸钠(Na2CrO4)和酸溶性的铬酸钙(CaCrO4),释放出具有强毒性的Cr(Ⅵ),是造成铬污染的主要原因。温度、碱度以及渣中FeO含量都能影响渣系组分的活度。在1700K下,将铬渣碱度调至1.14,并加入30%的FeO能够使Cr2O3的有效固定率提高至88.2%,基本实现了铬渣的解毒。     

还原剂对偏高岭土基矿物聚合物解毒铬渣的影响

目前常用的铬渣处理方法存在铬形态不稳定、残留的酸溶性Cr(Ⅵ)易淋出等问题,该研究以添加还原剂的偏高岭土基矿物聚合物来直接处理铬渣,探索铬渣的一步解毒/固化及无害化利用。实验中将铬渣和偏高岭土混合用于制备矿物聚合物,加入Na_2S、Na_2SO_3、FeSO_4和FeCl_2作还原剂,改变还原剂的添加比例,对比制备的偏高岭土/铬渣基矿物聚合物固化体的浸出性毒性实验中Cr的浓度,选择最佳还原剂种类及比例。并在最佳还原剂的基础上,探索铬渣的最大处理量。     

铬渣中六价铬水浸动力学研究

采用连续反应器,考察了铬渣水浸工艺参数,研究了铬渣中Cr(VI)的水浸动力学。结果表明,铬渣水浸过程速率为通过固膜的扩散所控制,通过对整个过程分阶段分别进行拟合,建立了Cr(VI)水浸过程的动力学模型,后阶段反应模型在α=0.05上显著,两个反应阶段表观活化能分别为18 kJ/mol和10.25 kJ/mol。