本發(fā)明涉及鉻渣的再利用方法，尤其涉及利用鉻渣制備鉻渣質(zhì)致密耐火材料的方法以及實(shí)現(xiàn)該方法的專用系統(tǒng)，屬于鉻渣的無害化利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

鉻是現(xiàn)代工業(yè)最重要的原料之一，廣泛應(yīng)用于化工、陶瓷、電子工業(yè)、防腐劑和催化劑等領(lǐng)域。鉻渣是金屬鉻和鉻鹽生產(chǎn)過程中排放的廢渣，通常每生產(chǎn)1t金屬鉻會(huì)排放約10t鉻渣，每生產(chǎn)1t鉻鹽排放3～5t鉻渣。我國年排放鉻渣約20萬t，迄今堆存的鉻渣已超過300萬t以上，其中，六價(jià)鉻的含量(以Cr₂O₃計(jì)質(zhì)量份數(shù))為2.37％，即含六價(jià)鉻1.62％。鉻鹽渣隨意大量堆存，不僅造成土地資源的占用，而且鉻渣對(duì)堆存區(qū)的地下水和土壤也會(huì)造成嚴(yán)重的污染，地下水中Cr(VI)濃度超標(biāo)可達(dá)上千倍，而堆存區(qū)土壤中的總鉻含量也超過當(dāng)?shù)乇尘爸档臄?shù)倍到數(shù)十倍。鉻渣對(duì)環(huán)境造成的危害已越來越引起人們的廣泛注意，重視鉻渣污染，開展其污染治理和綜合利用就成為一項(xiàng)勢(shì)在必行的任務(wù)。

申請(qǐng)?zhí)枮?01010120358.X的中國發(fā)明專利提供了一種鉻渣解毒方法以及解毒后鉻渣的綜合利用方案，其具體方案為將含鉻廢渣通過濕法球磨成鉻渣粉后，將水加入鉻渣粉后制成鉻渣料漿；在料漿中加入酸制成鉻渣料漿溶液，同時(shí)充分?jǐn)嚢桡t渣料漿溶液，使鉻渣料漿在酸中進(jìn)行浸溶；在浸溶后的鉻渣料漿溶液中加入還原劑直至浸溶后的鉻渣料漿溶液中無六價(jià)鉻存在；將無六價(jià)鉻存在的鉻渣料漿溶液進(jìn)行熟化，再進(jìn)行固液分離，最后將濾渣進(jìn)行干燥并粉碎，即可得到不含六價(jià)鉻的解毒鉻渣，解毒后的鉻渣再用于建材磚原料中或者水泥熟料中或者水泥生產(chǎn)原料中。該綜合利用方法所存在的主要問題如下：

1)該技術(shù)為濕法解毒工藝，工藝條件控制嚴(yán)格，需要添加鹽酸或者硫酸來調(diào)節(jié)PH值，對(duì)設(shè)備腐蝕嚴(yán)重；

2)解毒后的鉻渣還需要繼續(xù)處理，才能實(shí)現(xiàn)綜合利用；

3)濕法解毒后排出含六價(jià)鉻廢水，存在一定的環(huán)境污染；

4)不溶性六價(jià)鉻離子無法被徹底還原成三價(jià)鉻離子，導(dǎo)致濕法解毒不徹底。

申請(qǐng)?zhí)枮?00810045337.9的中國發(fā)明專利提供了一種用一氧化碳解毒鉻渣的方法，其具體方案為將鉻渣和煤擠壓成鉻渣煤坯塊，然后進(jìn)行煅燒，煅燒完后用乙醇溶液進(jìn)行水淬，即獲得解毒后的鉻渣；該綜合利用方法所存在的主要問題如下：

1)該技術(shù)方案在煅燒后為防止二次氧化和鉻離子進(jìn)入水中，采用乙醇溶液進(jìn)行水淬，乙醇易揮發(fā)，會(huì)導(dǎo)致乙醇用量過大，解毒成本增高；

2)采用濕磨方式處理鉻渣，容易將可溶性六價(jià)鉻進(jìn)入水中；

3)解毒后的鉻渣沒有得到有效利用。

綜上可見，研發(fā)一種成本低、解毒徹底、能夠?qū)崿F(xiàn)鉻渣利用價(jià)值的最大化的利用鉻渣制備鉻渣質(zhì)耐火材料的方法在節(jié)能環(huán)保上具有重要的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的之一是提供一種鉻渣無害化的綜合利用方法，該方法一方面實(shí)現(xiàn)鉻渣解毒，將鉻渣中的六價(jià)鉻還原為三價(jià)鉻，另一方面對(duì)解毒后鉻渣綜合利用制備得到耐火材料，實(shí)現(xiàn)利用價(jià)值的最大化；

本發(fā)明的目的之二是提供一種由上述鉻渣無害化的綜合利用方法所得到的鉻渣耐火材料；

本發(fā)明的目的之三是提供一種實(shí)現(xiàn)所述方法的專用系統(tǒng)。

本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：

一種利用鉻渣制備致密耐火材料的方法，包括：

(1)將鉻渣、菱鎂礦石、還原煤與粘結(jié)劑和水混合得到混合物料，將混合物料壓制成濕磚坯；

(2)濕磚坯干燥后在高溫窯爐中進(jìn)行還原焙燒，還原焙燒結(jié)束后隨爐冷卻，得到鉻渣質(zhì)耐火材料。

優(yōu)選的，步驟(1)中將鉻渣、菱鎂礦石、還原煤、粘結(jié)劑和水按照100：(15～30)：(12～25)：(6～16)：(18～30)的質(zhì)量比例進(jìn)行混合。

為了達(dá)到更好的效果，步驟(1)將鉻渣、菱鎂礦以及還原煤分別磨細(xì)后再與粘結(jié)劑和水混合得到混合物料；其中，所述鉻渣采用干磨的方式進(jìn)行磨細(xì)處理，這樣能有效防止可溶性六價(jià)鉻進(jìn)入水中以減少環(huán)境污染，干磨后保持鉻渣的粒度100目～200目左右，以便于與還原劑接觸充分，在高溫焙燒時(shí)使六價(jià)鉻得到充分還原；

所述菱鎂礦也優(yōu)選采用干磨的方式進(jìn)行處理，磨細(xì)后的粒度優(yōu)選為100目～200目，以便于與鉻渣接觸，高溫下發(fā)生燒結(jié)反應(yīng)，提高耐火度。

為便于與鉻渣形成一定粒度分布便于成型以及提高與鉻渣的接觸面積與鉻渣充分和快速反應(yīng)，所述還原煤優(yōu)選采用磨細(xì)的方式進(jìn)行處理，磨細(xì)處理后的粒度控制為80目～150目為較佳；進(jìn)一步優(yōu)選的，在磨細(xì)后的還原煤中，按照質(zhì)量百分比計(jì)，粒度為80目～100目的顆粒占10％～20％，粒度為100目～150目的顆粒占80％～90％。

所述還原煤包括但不限于長(zhǎng)煙煤、褐煤或者蘭炭中的任何一種或者一種以上按照任意比例組成的混合物；所述粘結(jié)劑優(yōu)選是水玻璃。

步驟(2)中將濕磚坯干燥至水分小于1％的成型干坯料放入高溫窯爐中，以20℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫1h，在此溫度下確保菱鎂礦緩慢發(fā)生分解反應(yīng)，避免大量氣體逸出時(shí)造成磚坯開裂，然后再以10℃/min的升溫速率升溫至1350℃～1600℃進(jìn)行還原焙燒，同時(shí)使磚坯高溫?zé)Y(jié)，提升強(qiáng)度，焙燒時(shí)間優(yōu)選為1h～4h，然后隨爐冷卻至100℃左右取出，即可獲得較為致密的耐火磚。

本發(fā)明方法在還原焙燒過程中，加入過量的還原劑，在高溫下六價(jià)鉻被還原為三價(jià)鉻或鉻的碳化物，進(jìn)而解毒，多余的還原劑可結(jié)合窯爐內(nèi)的氧氣和菱鎂礦分解產(chǎn)生的CO₂生成CO，保證窯內(nèi)為還原性氣氛，防止還原后的鉻再次被氧化。

采用本發(fā)明方法制備得到的鉻渣質(zhì)致密耐火材料可以是鉻渣質(zhì)致密耐火磚。經(jīng)過檢測(cè)，所得到的鉻渣質(zhì)致密耐火磚的比重為2.0～2.5g/m³，六價(jià)鉻含量小于2ppm，該致密耐火磚可以在1500℃以下長(zhǎng)期使用。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種實(shí)現(xiàn)所述方法的專用系統(tǒng)，包括：

原料處理系統(tǒng)，所述原料處理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)原料的破碎和磨細(xì)處理；以便獲得適合成型要求的原料；

原料混合和成型系統(tǒng)，所述成型系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)所有原料的配料、混合、成型和干燥，以便獲得滿足入爐的干坯料；

以及還原焙燒系統(tǒng)，所述還原焙燒系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)干坯料的還原焙燒，同時(shí)制得產(chǎn)品鉻渣質(zhì)耐火磚。

其中，原料處理系統(tǒng)的出口與原料混合和成型系統(tǒng)的入口相連，原料混合和成型系統(tǒng)的出口與還原焙燒系統(tǒng)的進(jìn)料口相連；

優(yōu)選的，所述原料處理系統(tǒng)包括干磨設(shè)備和粉碎設(shè)備；

優(yōu)選的，所述原料混合和成型系統(tǒng)包括混合設(shè)備、壓制濕磚坯設(shè)備以及干燥濕磚坯干燥設(shè)備，其中，原料混合和成型系統(tǒng)的混合設(shè)備的進(jìn)料口與干磨設(shè)備的出料口以及粉碎設(shè)備的出料口相連；混合設(shè)備的出料口與壓制濕磚坯設(shè)備的進(jìn)料口相連，壓制濕磚坯設(shè)備的出料口與干燥濕磚坯的干燥設(shè)備的進(jìn)料口相連；

優(yōu)選的，所述的還原焙燒系統(tǒng)包括高溫窯爐，所述高溫窯爐的進(jìn)料口與原料混合和成型系統(tǒng)的干燥濕磚坯的干燥設(shè)備的出料口相連。

本發(fā)明以廢棄的鉻渣為主要原料，采用火法處理工藝，將鉻渣制成致密耐火磚，所制備的耐火磚比重為2.0～2.7g/m³，六價(jià)鉻含量小于2ppm，該耐火磚可以在1500℃以下長(zhǎng)期使用。本發(fā)明方法操作簡(jiǎn)單，工藝可行，鉻渣解毒較為徹底，實(shí)現(xiàn)了鉻渣的充分再利用。

附圖說明

圖1本發(fā)明的利用鉻渣制備致密耐火材料的方法的專用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2本發(fā)明的利用鉻渣制備致密耐火材料的方法的工藝流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)一步描述本發(fā)明，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)將會(huì)隨著描述而更為清楚。但是應(yīng)理解所述實(shí)施例僅是范例性的，不對(duì)本發(fā)明的范圍構(gòu)成任何限制。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍下可以對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的細(xì)節(jié)和形式進(jìn)行修改或替換，但這些修改或替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。

參考圖1，本發(fā)明所提供的一種利用鉻渣制備致密耐火材料的方法的專用系統(tǒng)，包括：原料處理系統(tǒng)S100，所述原料處理系統(tǒng)S100實(shí)現(xiàn)原料的破碎和磨細(xì)處理，以便獲得適合成型要求的原料；

原料混合和成型系統(tǒng)S200，所述成型系統(tǒng)S200實(shí)現(xiàn)所有原料的配料、混合、成型和干燥以便獲得滿足入爐的干坯料；

以及還原焙燒系統(tǒng)S300，所述還原焙燒系統(tǒng)S300實(shí)現(xiàn)干坯料的還原焙燒，同時(shí)制得產(chǎn)品鉻渣質(zhì)耐火磚。

其中，原料處理系統(tǒng)S100的出口與原料混合和成型系統(tǒng)S200的入口相連，原料混合和成型系統(tǒng)S200的出口與還原焙燒系統(tǒng)S300的進(jìn)料口相連。

作為本專用系統(tǒng)一種優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，所述原料處理系統(tǒng)S100包括干磨設(shè)備和粉碎設(shè)備；所述原料混合和成型系統(tǒng)S200包括混合設(shè)備、壓制濕磚坯設(shè)備以及干燥濕磚坯干燥設(shè)備，其中，原料混合和成型系統(tǒng)S200的混合設(shè)備的進(jìn)料口與干磨設(shè)備的出料口以及粉碎設(shè)備的出料口相連；混合設(shè)備的出料口與壓制濕磚坯設(shè)備的進(jìn)料口相連，壓制濕磚坯設(shè)備的出料口與干燥濕磚坯的干燥設(shè)備的進(jìn)料口相連；所述的還原焙燒系統(tǒng)S300包括高溫窯爐，所述高溫窯爐的進(jìn)料口與原料混合和成型系統(tǒng)S200的干燥濕磚坯的干燥設(shè)備的出料口相連。

以下結(jié)合具體的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的鉻渣無害化的綜合利用方法進(jìn)行具體說明

實(shí)施例1

將鉻渣在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，保持鉻渣的粒度在100目～150目。取長(zhǎng)煙煤作為還原劑，磨細(xì)后粒度控制在80目～150目，其中，粒度80目～100目的顆?？刂茷?0％，粒度為100目～150目的顆?？刂茷?0％。將菱鎂礦在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，磨細(xì)后粒度控制在100目～200目。

取干磨處理后的鉻渣100份，磨細(xì)后的長(zhǎng)煙煤20份，干磨處理后的菱鎂礦25份，水玻璃12份和水20份在混合裝置中進(jìn)行混合，將混合后的物料壓制成磚坯狀，在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內(nèi)，以20℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫1h，然后在以10℃/min的升溫速率升溫至1530℃再焙燒3h，隨爐冷卻100℃后即獲得成品致密耐火磚。

經(jīng)檢驗(yàn)，所制備的成品致密耐火磚中六價(jià)鉻含量小于1ppm，鉻渣質(zhì)致密耐火磚比重為2.13g/m³，能在1500℃以下長(zhǎng)期使用，有較好強(qiáng)度和硬度。

實(shí)施例2

將鉻渣在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，控制鉻渣的粒度在180目～200目。取長(zhǎng)煙煤作為還原劑，磨細(xì)后粒度在80目～150目，其中粒度為80目～100目的顆粒控制在12％，粒度為100目～150目的顆粒控制為88％。將菱鎂礦在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，磨細(xì)后粒度在100目～200目。

取干磨處理后的鉻渣100份，磨細(xì)后的長(zhǎng)煙煤15份，干磨處理后的菱鎂礦20份，水玻璃10份和水25份在混合裝置中進(jìn)行混合，混合后的物料壓制成磚坯狀，在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內(nèi)，以20℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫1h，然后在以10℃/min的升溫速率升溫至1500℃再焙燒4h，隨爐冷卻100℃后即獲得成品致密耐火磚。

經(jīng)檢驗(yàn)，所獲得成品致密耐火磚中六價(jià)鉻含量小于2ppm，鉻渣質(zhì)致密耐火磚比重為2.25g/m³，能在1500℃以下長(zhǎng)期使用，有較好強(qiáng)度和硬度。

實(shí)施例3

將鉻渣在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，控制鉻渣的粒度在180目～200目。取長(zhǎng)煙煤作為還原劑，磨細(xì)后粒度在80目～150目，其中，粒度為80目～100目的顆?？刂茷?6％，粒度為100目～150目的顆粒控制為84％。將菱鎂礦在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，磨細(xì)后粒度在100目～200目。

取干磨處理后的鉻渣100份，磨細(xì)后的長(zhǎng)煙煤12份，干磨處理后的菱鎂礦15份，水玻璃8份和水20份在混合裝置中進(jìn)行混合，將混合后的物料壓制成磚坯狀，在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內(nèi)，以20℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫1h，然后在以10℃/min的升溫速率升溫至1550℃再焙燒2h，隨爐冷卻100℃后即獲得成品致密耐火磚。

經(jīng)檢驗(yàn)，所獲得成品致密耐火磚中六價(jià)鉻含量小于2ppm，鉻渣質(zhì)致密耐火磚比重為2.30g/m³，能夠在1500℃以下長(zhǎng)期使用，有較好強(qiáng)度和硬度。

實(shí)施例4

將鉻渣在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，控制鉻渣的粒度在180目～200目。取長(zhǎng)煙煤作為還原劑，磨細(xì)后粒度在80目～150目，其中，粒度為80目～100目的顆?？刂茷?0％，粒度為100目～150目的顆?？刂茷?0％。將菱鎂礦在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，磨細(xì)后粒度在100目～200目。

取干磨處理后的鉻渣100份，磨細(xì)后的長(zhǎng)煙煤25份，干磨處理后的菱鎂礦30份，水玻璃16份和水30份在混合裝置中進(jìn)行混合，將混合后的物料壓制成磚坯狀，在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內(nèi)，以20℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫1h，然后在以10℃/min的升溫速率升溫至1600℃再焙燒1h，隨爐冷卻后即獲得成品致密耐火磚。

經(jīng)檢驗(yàn)，所獲得成品致密耐火磚中六價(jià)鉻含量小于1ppm，鉻渣質(zhì)致密耐火磚比重為2.36g/m³，能夠在1500℃以下長(zhǎng)期使用，有較好強(qiáng)度和硬度。

實(shí)施例5

將鉻渣在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，控制鉻渣的粒度在180目～200目。取褐煤作為還原劑，磨細(xì)后粒度在80目～150目，其中，粒度為80目～100目的顆?？刂茷?0％，粒度為100目～150目的顆?？刂茷?0％。將菱鎂礦在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，磨細(xì)后粒度在100目～200目。

取干磨處理后的鉻渣100份，磨細(xì)后的褐煤12份，干磨處理后的菱鎂礦15份，水玻璃6份和水18份在混合裝置中進(jìn)行混合，將混合后的物料壓制成磚坯狀，在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內(nèi)，以20℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫1h，然后在以10℃/min的升溫速率升溫至1350℃再焙燒4h，隨爐冷卻后即獲得成品致密耐火磚。

經(jīng)檢驗(yàn)，所獲得成品致密耐火磚中六價(jià)鉻含量小于2ppm，鉻渣質(zhì)致密耐火磚比重為2.33g/m³，能夠在1500℃以下長(zhǎng)期使用，有較好強(qiáng)度和硬度。

實(shí)施例6

將鉻渣在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，控制鉻渣的粒度在180目～200目。取蘭炭作為還原劑，磨細(xì)后粒度在80目～150目，其中，粒度為80目～100目的顆?？刂茷?0％，粒度為100目～150目的顆?？刂茷?0％。將菱鎂礦在干磨設(shè)備中進(jìn)行干磨處理，磨細(xì)后粒度在100目～200目。

取干磨處理后的鉻渣100份，磨細(xì)后的蘭炭25份，干磨處理后的菱鎂礦18份，水玻璃6份和水18份在混合裝置中進(jìn)行混合，將混合后的物料壓制成磚坯狀，在200℃下干燥至水分小于1％以下后，放入高溫窯爐內(nèi)，以20℃/min的升溫速率升溫至900℃保溫1h，然后在以10℃/min的升溫速率升溫至1350℃再焙燒4h，隨爐冷卻后即獲得成品致密耐火磚。

經(jīng)檢驗(yàn)，所獲得成品致密耐火磚中六價(jià)鉻含量小于1ppm，鉻渣質(zhì)致密耐火磚比重為2.33g/m³，能夠在1500℃以下長(zhǎng)期使用，有較好強(qiáng)度和硬度。