含铬钛镍钒废渣煤矸石解毒综合利用制造技术

本发明专利技术属于治理固体废弃物。主要对在生产化肥、甲醇、硫酸、石油制品、不锈钢与电镀等过程中的废化肥催化剂、电镀含铬污泥不锈钢屑尘及煤矸石的解毒和综合利用。可将上述废弃物烧结成块，并用该烧结块、废化肥催化剂颗粒和煤矸石（钾长石）等投入高炉系统冶炼，得到含铬、镍、钛、锰、硅、钒生铁（钾肥）及粒化高炉渣，达到根治铬、钒污染、一次性回收利用其中的铬、镍、钛、锰、硅、钒、铁等有价值元素，具有显著的社会效益和经济效益。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于治理固体废弃物。主要用于化工、冶金、煤化工、石油化工、电镀等企业，在生产化肥、甲醇、硫酸、石油制品、不锈钢及加氢脱硫、甲烷化、电镀等过程中，对其排出的含有1-3%六价铬和镍、钒等多组分的废化肥催化剂、电镀铬污泥(含Cr、Ni)、废弃的煤矸石、不锈钢屑尘的治理，达到彻底解毒、无二次污染，资源化及综合利用。废化肥催化剂1988年，国外废化肥催化剂每年排出约6.78万吨，大多设有专门回收废催化剂厂予以回收并加以利用(“废化肥催化剂回收技术”《中氮肥》1989年第1期)。七十年代，日本重化学工业公司九州化工厂将类似此种废化肥催化剂(但含有K2CO3的除外)经电炉熔炼还原制成铬铁合金，炉渣中含Cr2O3＜1%，作为铺路材料出售(译文“使用过的触媒的资源化现状与予测”，作者舟山三雄)。东京窑业公司曾将此类废催化剂装在石墨坩埚中，在高频电炉内冶炼，得到含Cr5.88%的铬铁合金，回收率达98.6%，作为冶炼耐热高铬(含Cr 12-15%)牌号为SCH-1的合金钢用(日本国专利公报，昭52-156712)。日本互昭矿业公司将废催化剂粉碎后添加低熔点的助熔剂后焙烧，作为陶瓷用釉料。美国KataLCo公司采用稀硫酸溶解此类废催化剂得到铬与铁的硫酸盐溶液，再加入Ca(NO3)2使其转化为Fe(NO3)2和Cr(NO3)2混合液，可用于制备新催化剂。美国矿务局奥尔巴尼研究中心用熔融萃取法自废变换催化剂中回收铬，以Na2CrO4形式作为最终产品。苏联基辅工业研究所用HNO3溶解此类废催化剂后重新用氨水沉淀以制备新催化剂，并已在北顿湟茨克化工联合企业催化剂车间进行过工业试验。国内化工部化肥工业研究所曾将组分类似的废催化剂，经粉碎后用H2SO4，补充铬酐(CrO3)以调整组分，然后重新按常规步骤沉淀、过滤、干燥、焙烧、成型等重新制成此种新催化剂。化工部天津化工研究院也曾研究过从废铁铬系催化剂中以Na2CrO4形式回收铬的工艺。国内一些催化剂生产厂如四川化工总厂催化剂分厂、吉林化学工业公司化肥厂、公主岭催化剂厂、南化公司催化剂厂以及河北工学院、西北大学等高校也都从事过废化肥催化剂的回收，或试制染料(铬着色剂)等。但是，做到彻底解毒、无二次污染又资源化并综合利用者，国内外均未见。电镀铬污泥电镀是现代工业中一种重要的加工工艺。电镀铬产生的含铬污水对生物具有毒性和致癌作用。电镀行业中含Cr+6污水的治理在国内外广泛采用化学法，电镀含铬污泥是其使用化学法治理含Cr+6污水时产生的沉渣-含Cr+6污泥，属世界性治理污染物难题。电镀铬厂的污泥中含Cr+6以Cr2O3计高达5-20%，多数厂家将它混入下水排掉，有的厂堆存，个别厂正研究开发应用。如中国专利技术专利“电镀化学法废渣制哈巴粉”(1987年3月1日公开，公开号为CN861077A)，以及中国专利“化学法治理含Cr+6电镀废水及沉渣的利用”(受理号为88106261.8)。国内外治理电镀含Cr+6污泥的方法，存在以下缺点(1)有的解毒不彻底，尚有Cr+6污染;(2)不能回收电镀铬污泥中Cr、Ni等有价值元素;(3)用量少，能耗高，经济效益差。不锈钢屑尘我国不锈钢生产线每年都有含Cr、Ni、Ti、Fe粉尘、屑粒、切割渣等弃置。如(1)轧厂抛丸机布袋除尘器中布袋灰含Cr 3-5%，Ni 0.4-0.6%，TFe 50-70%;(2)氩氧炉布袋除尘器中布袋灰含Cr 5-7%，Ni 2-5%，TFe 30-40%;(3)初轧厂布袋除尘器中布袋灰含Cr 5-8%，Ni 1-3%，TFe 35-45%等，长期以来未进行根治，多数弃置、填坑，导致资源浪费、污染环境。煤矸石煤矸石存在于古生代寒武纪地层中，是一种含碳量较低，但含有多种有价值元素及其它有用物质的矿物。其在煤炭中含量约占15-30%，如我国每年约有1亿吨从煤炭生产中带出，全国已累计堆存煤矸石达数拾亿吨之多，它占大量耕地;矸山自燃易着火，并产生含SO2、H2S、CO等有毒气体，污染周围的大气，急待治理，将其开发利用、化害为利、变废为宝。煤矸石组成大致为(因地区不同而异)C10-25% SiO230-50% Al2O310-46%Fe2O31-10% CaO1-4% MgO1-3%(TiO21-2% 山西昔阳)(V 1-2% 湖南常德)N 0.3-2% H2O1-5%发热量 4184-10460仟焦/公斤煤矸石的主要用途1、徐州长山水泥厂年用5万吨煤矸石发电，将燃烧后的余渣作为生产水泥和新型墙体材料。既减少了环境污染又节省了农田堆放(《矿山机械市场报》1990年9月 日，第9期)。2、江苏铜山化工公司与江苏煤矸石综合利用研究所研制成SAC-1新型填充材料，代替炭黑作辅强剂用于胶管生产，采用焙烧-研磨-再研磨的工艺路线，运用了煤矸石中的SiO2、Al2O3和C(《山西化工》1989年12月30日，第24期)。3、用煤矸石生产结晶三氯化铝(《山西化工》)1990年第4期);生产碱式氯化铝新工艺(《山西化工》1990年第3期)。4、山西洪洞县常青机具厂从煤矸石中提取Al2(SO4)3、聚合Al2Cl3和活性Al2O3(《山西科技报》)等。上述治理煤矸石方法与本专利对比存在下列不足(1)发电，用了其中的C和其中的硅铝酸盐，如CaO、MgO、SiO2、Al2O3等制水泥的墙体材料，但对煤矸石中的有价值金属元素未能提取出来利用。(2)有的工艺路线长，能耗高，经济效益低;有的仅用了其中的C和SiO2、Al2O3，未能充分利用煤矸石的其它化学成份。(3)制结晶AlCl3等铝盐产品，均未彻底解决二次污染和余渣的综合利用问题。本专利技术专利能一次性充分利用了煤矸石中的主要有用的化学成分，如C、SiO2、Al2O3、MgO、CaO等，还将其中所含的金属氧化物还原成元素，获得含铬、镍、钛、(钒)铁合金。本专利技术的目的是在于克服上述四种废弃物的单独处理及二次污染的问题，易将四种废弃物同时进行处理，综合利用，变废为宝，无二次污染，取得明显的社会效益和经济效益。以某化肥厂废中变催化剂(含K2CO3、Na2CO3不限)和电镀厂铬污泥、某钢厂不锈钢屑尘及当地煤矸石等为原辅料，在山西省昔阳县治理铬渣厂19立方米高炉系统生产装置上进行了工业性试验，经高温冶炼解毒并综合利用，生产出含Cr、Ni、Ti、Mn、Si生铁，粒化高炉渣制水泥或建材产品，达到化害为利，变废为宝，消除污染，造福于人类的目的。同时，获得明显的环境效益、社会效益和较好的经济效益。为了达到上述目的，本专利技术采取了下列主要技术方案将废化肥催化剂经筛分，筛上约φ9×8大小的颗粒供配料、直接加入高炉;筛下粉料需送烧结场，与电镀铬污泥、不锈钢屑尘(或部分铬渣)-上述含铬、镍、钛、铁等粉料，按现场实际情况进行搭配、组合，或两者之一或两者之和;或三者之一或三者之和等组合方法进行配料，视收集到以上含铬、镍、钛、铁等固体废弃物的数量和质量，而灵活配料、组织生产-与红粘土、焦炭粉(或无烟煤粉)按配料要求混匀后，烧结成烧结块矿;该烧结块矿与煤矸石(与钾长石)等辅料、熔剂通过高炉冶炼、炭热还原，高温熔融、分层分离，由出铁口可得优质的含Cr、Ni、Ti、Mn、Si、(V)生铁;出渣口得粒化高炉渣，可作水泥本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根治钒及六价铬污染，对废化肥催化剂（含Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｆｅ）、电镀铬污泥（含Ｃｒ、Ｎｉ）、不锈钢屑尘（含Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ）、煤矸石废弃物进行高温熔融冶炼，彻底解毒，无二次污染和综合利用的新工艺，其特征在于：将废化肥催化剂过筛，使其粉末与电镀铬污泥、不锈钢屑尘（或部分铬渣）、无烟煤粉（或焦炭粉）为原、燃料、配以红粘土（或铝矾土、高岭土）等，采用炼铁传统烧结工艺将其烧结制成烧结块矿。以此烧结块矿和废化肥催化剂颗粒为主要原料，以煤矸石（钾长石）作辅料，用焦炭（可以用热值高、热稳定性符合标准的焦炭总用量的１／４－１／２的无烟块煤替代）作燃料和还原剂，加石灰（或石灰石）、萤石为熔剂，进行配料、直接入高炉冶炼。在高炉中，经高温碳热还原、熔融解毒、分层分离，出铁口产出含Ｃｒ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｓｉ（Ｖ）生铁，出渣口经水淬得粒化高炉渣，可作水泥优质混合材或建材制品，如小型空心砌块等，若高炉配料中加入钾长石，则布袋除尘器可回收得钾肥。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：杨国兰，贺毓琴，刘光龙，曾克云，刘守军，李怀明，周利，张建华，安香兰，
申请(专利权)人：太原工业大学，山西省应用化学研究所，山西省建筑科学研究所，山西省昔阳县治理路渣厂，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]