鉻渣的環(huán)境危害及其治理技術(shù)研究*

韓　露，譚建紅，劉思琪

(重慶市長(zhǎng)江師范學(xué)院，重慶　408100)

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鉻渣的環(huán)境危害及其治理技術(shù)研究*

韓露，譚建紅，劉思琪

(重慶市長(zhǎng)江師范學(xué)院，重慶408100)

鉻鹽產(chǎn)品是我國(guó)工業(yè)發(fā)展中十分重要的化工原料，但因其生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢渣，這種含鉻的固體廢渣對(duì)人類(lèi)和環(huán)境都有著不可逆轉(zhuǎn)的危害，因此鉻渣的無(wú)害化處理是目前經(jīng)濟(jì)和環(huán)境兩大領(lǐng)域中亟待解決的一個(gè)重要問(wèn)題。近年來(lái)我國(guó)也采取了一定的措施和鉻渣污染防治方案來(lái)解決鉻渣遺留問(wèn)題，但收效甚微，為了更好地解決鉻渣污染問(wèn)題，本文從鉻渣的來(lái)源、分布、危害、治理及研究展望等幾個(gè)方面來(lái)論述以期能為鉻鹽企業(yè)和治污單位提供一個(gè)參考。

鉻渣；污染；治理

1　鉻渣概況

鉻渣是一種灰綠色殘?jiān)饕窃诮饘巽t的提煉和各種鉻鹽產(chǎn)品的生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的。我國(guó)主要采用高耗能、高污染的焙燒法生產(chǎn)鉻鹽產(chǎn)品，其中大約70%采用鈣焙燒工藝，而有鈣焙燒每噸鉻鹽產(chǎn)品約排放的鉻渣量在2.5噸以上。目前我國(guó)已經(jīng)有超過(guò)4000噸的鉻渣未得到有效地處理[1-3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)全國(guó)鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)每年生產(chǎn)鉻鹽產(chǎn)品約32.9萬(wàn)噸，而生產(chǎn)鉻鹽產(chǎn)品產(chǎn)生的鉻渣約逾600萬(wàn)噸[4]。

1.1我國(guó)鉻渣分布現(xiàn)狀

2005年國(guó)家對(duì)重慶、內(nèi)蒙古、新疆、青海、湖南、河南、三東、湖北和吉林等重要地方的鉻渣堆存現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，我國(guó)鉻渣分布情況匯總?cè)鐖D1所示。

圖1　我國(guó)鉻渣分布圖

1.2鉻渣的性質(zhì)

鉻渣長(zhǎng)時(shí)間放置會(huì)與空氣和周?chē)h(huán)境中的其它物質(zhì)反應(yīng)從而呈現(xiàn)黃色、黃褐色、黑色或灰白色等幾種顏色[5]。鉻渣大多是不規(guī)則的固體殘?jiān)?，粒狀的、塊狀的和粉末狀的。鉻渣呈黃褐色是因?yàn)殂t渣中紅棕色的氧化鐵和鉻渣中的白色或灰白色的鈣鎂、鈣、硅、鋁的氧化物綜合而呈灰褐色，之后與鉻渣中黃色鉻酸鹽作用，經(jīng)風(fēng)干后再鉻渣表面析出黃褐色[6-8]。鉻渣含有較高的堿度，一般新產(chǎn)生的鉻渣pH值在11～12左右[9]。由于高堿度和六價(jià)鉻的存在，使得鉻渣的表面在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)難以生長(zhǎng)任何植物和菌類(lèi)[10]。

1.3鉻渣對(duì)環(huán)境的危害

鉻渣中的含有可溶的鉻酸鈉和酸溶性鉻酸鈣，這兩種物質(zhì)都含有對(duì)環(huán)境和人體有極大危害的六價(jià)鉻。這些六價(jià)鉻以及它的流失擴(kuò)散會(huì)造成對(duì)生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞和對(duì)人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。六價(jià)鉻進(jìn)入人體后會(huì)進(jìn)行富集，達(dá)到一定量時(shí)會(huì)引起皮膚潰瘍、接觸性皮炎甚至損壞人體的消化道和皮膚，還可能引起肺癌、過(guò)敏等疾病，有研究表明六價(jià)鉻“作為潛在致癌物”的斜率因子為42.0 kg·d/mg[11]。世界衛(wèi)生組織的鑒定表明,六價(jià)鉻的化合物是鉻及含鉻的化合物中對(duì)人類(lèi)致癌性最大的，可引起鼻咽癌、肺癌等。鉻的化合物在環(huán)境中常以蒸氣、溶液或粉塵的形式存在，人體在接觸或吸入一定量的鉻化合物后可能引起鼻中隔出血、黏膜損壞、支氣管炎等疾病，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致慢性中毒。氣溶膠中六價(jià)鉻含量超過(guò)110 μg/m3就能引起人體中毒，我國(guó)規(guī)定居住區(qū)大氣中六價(jià)鉻最大濃度為0.0015 mg/m3[12]。

2　鉻渣的處理技術(shù)

目前我國(guó)主要采用干法、濕法、固化法這三種方法來(lái)對(duì)鉻渣進(jìn)行處理。干法解毒是目前應(yīng)用最廣泛的解毒技術(shù)，據(jù)調(diào)查天津同生化工廠、河北鉻鹽化工有限公司、石家莊井陘福海鉻鹽廠、內(nèi)蒙黃河鉻鹽股份有限公司、吉林安圖化工二廠、蘇州東升化工廠等諸多企業(yè)均采用此方法對(duì)鉻渣進(jìn)行處理。因干法解毒投資少、成本低、工藝簡(jiǎn)單以及解毒徹底，這使得干法解毒受到大多數(shù)企業(yè)的青睞，但因在回轉(zhuǎn)窯中運(yùn)行時(shí)易于在窯體內(nèi)壁形成瘤體而使得該工藝的發(fā)展受到一定限制。

經(jīng)調(diào)查表明山西昔陽(yáng)縣大通化工有限公司、內(nèi)蒙古永興鉻鹽廠等公司主要采用濕法解毒來(lái)處理鉻渣。濕法解毒可是一種液相還原法，根據(jù)反應(yīng)條件的不同，可分為酸性還原與堿性還原兩種。由于工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備選型容易、不受鉻渣類(lèi)型、處理規(guī)模和場(chǎng)地的限制、解毒比較徹底，因此濕法解毒也受到很多企業(yè)的重視，但濕法解毒處理工藝較長(zhǎng)，解毒后的鉻渣穩(wěn)定性較差，故其難以迅速發(fā)展。

根據(jù)鉻渣解毒所使用固化劑的不同，可將固化法分為塑性材料固化法、水泥固化法、石灰固化法和玻璃熔融固化法等。調(diào)查顯示河南義馬市振興化工有限公司和杭州紅星化工廠主要采用固化法對(duì)鉻渣進(jìn)行處理。固相還原法的優(yōu)勢(shì)是有解毒徹底、穩(wěn)定，原料價(jià)格便宜，經(jīng)濟(jì)效益好，投資費(fèi)用低，處理工藝簡(jiǎn)單，對(duì)含鉻量高的廢渣有處理效果明顯的優(yōu)勢(shì)，其固化產(chǎn)品的強(qiáng)度、耐熱性、耐久性良好，可于填海、鋪路或用作建筑材料等，是鉻渣資源化處理的首選方法[13-14]。但該法一般需要高溫條件，在工業(yè)化生產(chǎn)中能耗大，成本高，因此其發(fā)展受到一定的限制。

3　鉻渣的綜合利用

目前國(guó)外主要是采用堆貯法來(lái)處理鉻渣，這種方法是通過(guò)在堆渣地運(yùn)用防滲材料和加蓋處理來(lái)防止鉻渣流失進(jìn)入環(huán)境產(chǎn)生污染，這種方法對(duì)于鉻渣的處理有一定的優(yōu)勢(shì)，大多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家多趨向于選擇這種安全填埋的方法處理鉻渣[15]，而在國(guó)內(nèi)由于技術(shù)和資金問(wèn)題，這種方法難以進(jìn)行推廣。然而對(duì)鉻渣的最佳處理方法就是對(duì)鉻渣進(jìn)行綜合利用，因?yàn)殂t渣中含有多種重金屬和化學(xué)物質(zhì)且具有熔點(diǎn)高、硬度大的性質(zhì)，所以可將鉻渣中的某些化學(xué)物質(zhì)提取出來(lái)當(dāng)做資源進(jìn)行重新利用，目前我國(guó)鉻渣的綜合利用途徑主要有以下幾個(gè)方面：將鉻渣用于煉鐵工業(yè)，利用鉻渣代替蛇紋石生產(chǎn)鈣鎂磷肥，生產(chǎn)水泥，利用鉻渣燒制彩釉?；u，制造微晶玻璃建筑裝飾板，利用鉻渣生產(chǎn)耐火材料，做玻璃著色劑、生產(chǎn)鑄石、礦渣棉等。

4　鉻渣污染處理技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其研究前景

如上所述鉻渣污染已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重，而鉻渣的治理也越來(lái)越受到更廣泛的研究好關(guān)注，除了上述三種處理方法外，微生物法和微波輻射法也被愈來(lái)愈多地應(yīng)用于鉻渣的治理。微生物法是采用特定的菌株對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行還原，從而降低鉻渣毒性的一種新技術(shù)，它的原理利用細(xì)菌進(jìn)行冶金的原理[16]，微生物法的優(yōu)點(diǎn)是處理效果好、費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，不需要過(guò)多的能量輸入，對(duì)環(huán)境的影響較小，無(wú)二次污染。微波輻射法的原理是利用微波輻射加熱將毒性較大的六價(jià)鉻還原為低毒的三價(jià)鉻，從而實(shí)現(xiàn)鉻渣的無(wú)害化處理[17]。微波輻射法解毒較徹底，解毒后鉻渣物化特性穩(wěn)定，便于存放，且存放場(chǎng)地也無(wú)需作特殊處理[18]。

堆貯法、無(wú)害化處理和綜合利用這三種技術(shù)是目前我國(guó)鉻渣處理的主要方式。鉻渣對(duì)環(huán)境的污染還在加重，其主要原因是鉻渣治理存在資金、技術(shù)等方面的困難，而隨著人類(lèi)對(duì)鉻鹽產(chǎn)品的需求增加，新的污染又在不斷加劇，所以鉻渣污染在短時(shí)間內(nèi)難以徹底治理。因此鉻渣處理有著極大的研究前景和研究意義，有關(guān)部門(mén)也需要加大鉻渣治理的力度，同時(shí)鼓勵(lì)學(xué)校、社會(huì)、企業(yè)共同合作積極參與鉻渣治理的研究，從而選擇出治理效果好、處理成本低、方法簡(jiǎn)便快捷的鉻渣處理方法。我國(guó)正處于快速發(fā)展的階段，環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)是我國(guó)目前面臨的兩大難題，而實(shí)現(xiàn)鉻渣的綜合利用不僅解決了環(huán)境問(wèn)題還實(shí)現(xiàn)了資源的高效利用，因此對(duì)鉻渣的無(wú)害化處理和綜合利用研究會(huì)日益迫切，在今后的發(fā)展中我們必須結(jié)合實(shí)際對(duì)鉻鹽生產(chǎn)工藝進(jìn)行改革，同時(shí)要實(shí)現(xiàn)企業(yè)間的緊密合作，將本企業(yè)的廢棄物變成另一企業(yè)的資源，實(shí)現(xiàn)鉻鹽的清潔生產(chǎn)和鉻渣的減量化、無(wú)害化處理，這才是防治環(huán)境破壞、減輕環(huán)境污染的根本途徑。

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Research on Chromium Slag Environmental Harm and Control Technology*

HAN Lu，TAN Jian-hong,LIU Si-qi

(Yangtze Normal University,Chongqing 408100，China)

Chromate products is an important chemical raw material,but a large number of remaining solid waste residues were produced in the chromite extraction to be irreversible harmful to human health and the environment,so innocent treatment of chromium slag is an important problem to be solved in the field of economic development and environmental protection.For the realization of the chromic salt industry sustainable development,chromium slag pollution prevention plan is developed in our country.Several aspects were discussed for chromium salt enterprise and unit such as the sources,distribution and harmfulness of chromium slag,governance,and research outlook,and so on,to provide a reference of the pollution treatment.

chromium slag; pollution; governance

涪陵區(qū)科委資助項(xiàng)目(FLKJ,2015ABA1041)。

韓露(1993-)，女，大學(xué)本科。

譚建紅，女，副教授。

X781

A

1001-9677(2016)06-0010-03