李诚然
酒钢（集团）宏兴股份不锈钢分公司 甘肃省 嘉峪关市 735100
摘要：目前中国是世界不锈钢生产第一大国，铬铁矿作为生产不锈钢的重要原料，是重要的战略性资源。然而国内的铬矿资源具有已探明储量明显不足，分布不均匀，开发条件差，低品位贫矿所占比例大等特点，进口依存度很高。因而，中国对铬资源有很大的需求。不锈钢行业每年会产生大量废料，这其中就存在有回收利用价值的铬资源，而且这些含铬废料在堆存过程产生的有毒物质会对环境、动植物以及人的身体健康产生很大的影响，如六价铬是强致癌物，是国家危险废物名录中明确提到的有害物质。对这些废料的重视不仅会减少资源的浪费，也是对环境的保护。因此，不锈钢废料中铬的回收利用有着深远的意义。
关键词：不锈钢；铬渣；固体废弃物；回收利用技术
引言
固体废弃物问题的出现，不仅影响着人们生产生活的环境，还影响着城镇化建设的进度，就目前存在的实际问题分析，固体废弃物的处理越来越成为新时期社会热议的话题。为了确保国家经济能够可持续性发展，就需要增加相关的投入进而促进环保企业的进步，既要提升人们的环保意识，还需提升科学技术水平，实现对废弃物的完美处理，提升环境整体质量，实现社会经济的全面化发展。
1中国对铬资源的需求
铬是不锈钢生产关键合金元素之一。国内铬资源的储量严重限制了中国不锈钢产业的发展。2011—2019年中国不锈钢产量及占世界总产量分数如图１所示。随着不锈钢行业的发展，中国的不锈钢产量从2011年的1409万ｔ增长至2019年的2940万ｔ。自2006年来，中国一直是世界不锈钢第一生产大国，也是铬资源的第一消费大国。2011—2019年中国铬铁矿进口量如图2所示。由图2可以看出，国内的铬铁矿进口量一直呈现上升趋势。中国的铬铁矿年产量还不到世界的１％。研究指出，在未来中国铬矿产能基本稳定的情况下，进口依存度将达到98％以上。可见未来中国对铬资源有很大的需求。
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2不锈钢渣的化学成分及污染性分析
由于不锈钢主要采用EAF＋AOD的冶炼工艺，通常将其分为EAF渣和AOD渣。自然冷却的EAF渣呈黑色，颗粒较大，性能与一般钢渣比较接近，其中质量分数大于１％的元素有Ca、Mg、Si、Al、Fe、Cr、Ｏ等。AOD渣呈白色，强度较差，易粉化。两种不锈钢渣均呈碱性，且含有大量的CaＯ和MgO，同时含有一定的铬元素。但EAF渣中铬的含量远大于AＯD渣，因此本研究主要关注EAF渣中铬的赋存状态及其污染性。对国内某不锈钢企业的EAF渣进行了分析，结果表明其主要的氧化物为CaＯ、SiO2、MgO、Al2O3、Cr2O3、FeO，而主要的矿物相包括硅酸二钙相（Ca2SiO4）、铬尖晶石相、金属铁相、钙铬石相（CaCrO4）及RO相等，且铬主要分布在尖晶石和钙铬石相中。对EAF渣的成分也进行了分析，结果表明EAF渣的矿物相组成主要为蔷薇辉石相（Ca3Mg（SiO4）2）、硅酸二钙相、镁铬尖晶石相（MgCr2O4）、及（Cr，Fe）203等，铬主要分布在尖晶石中。通过试验研究了不锈钢渣系中铬元素的赋存行为，从结果可知，铬主要赋存于尖晶石相中，而其他硅酸盐相（玻璃相、硅酸二钙、蔷薇辉石、黄长石）也可固溶少量的铬元素。通过试验发现硅酸二钙相中固溶少量的铬会显著促进铬元素的溶出，而尖晶石相是铬的稳定性物相。通过热力学计算及试验分析认为，硅酸二钙、蔷薇辉石、玻璃相等含铬物相有溶出铬的风险，尖晶石是铬的稳定物相。
3不锈钢废料中铬的解毒处理方法
3.1干法还原法
干法还原的原理是将不锈钢废料与煤粒混合后，在高温下利用C或CO的强还原性，使Cr6＋还原成不溶性的Cr3＋。这种处理方法的缺点是还原所需的高温增加了成本和烟气排放，而且整个过程没有高附加值的产品，是一个单纯的消费过程。如将铁精矿和铬渣混合生产烧结矿，这种方法每生产10t烧结矿就要使用80％的铁精矿，处理废渣量少，成本高，不能从根本上解决铬渣的处理问题。
3.2固化封存
固化封存处理是利用稳定化物质来固定有害物质，主要是通过形成稳定的晶格结构和化学键，将有害组分固定或包封在惰性固体基材中，从而降低危险废物的浸出风险。根据所用固化剂的不同，可将固化法分为水泥固化、石灰固化、玻璃固化、化学试剂固化等，一般采用的是水泥固化和玻璃固化法。水泥固化就是向不锈钢渣中加入一定量的无机酸或硫酸亚铁做还原剂，将其中的六价铬还原成三价铬，再加适量的水泥熟料，然后加水搅拌、凝固，随着水泥的水化和凝固，铬化合物同其他物质形成稳定的晶体结构或化学键被封闭在水泥基体中不易溶出，从而达到解毒的目的。玻璃固化是处理不锈钢渣常用的方法之一，主要通过快速冷却的方式使熔渣形成玻璃态，通过在表面形成稳定晶体结构，将有害物质包裹到晶格中，使其不容易被浸出。但是该工艺处理成本较高，处理能力较小，且铬渣的解毒不彻底，同时解毒效果与渣的化学成分有明显的关系。
4我国对废弃物处理建议
随着我国生活水平的提高，环境问题也越来越严重，国家因此加强了对环境的重视，为保护环境对固体废弃物的处理提出了以下几点建议：（1）加强公民的环保意识。人们对环境保护的意识相对还比较薄弱，因此相关部门加强管理，积极宣传固体废物的管理教育，并每年开设相应的环保宣传活动日，加强人们对环境保护的意识。对于环境污染较严重的地区，设立警示牌，严禁公民乱丢废弃物垃圾，做好废弃物分类工作，保护好居住环境。（2）完善对固体废弃物处理的法律法规。大量废弃物的产生，导致处理的方式不合理，因此对固体废弃物的处理管理要制定相关的法律制度，对损害社会环境以及对人们造成影响的要进行相应的法律处罚，从法律层面加强对固体废弃物企业的管理，从而带动相关部门从源头上解决我国废弃物的处理问题，提高废弃物企业的经济效益，同时更好的保护我国的生态环境。（3）为了实现对废弃物的处理减量化和无害化，引入第三方物流到农村的废弃物流排放中，不仅可以对废弃物进行自动分类，对有可利用价值的废弃物进行回收和加工，还能实现固体废弃物之间的运输和对部分废弃物的储存，进一步加强了对经济水平较弱地区的废弃物的处理。（4）利用技术确立废弃物处理模式。科学技术水平的不断发展，对不同的地区进行不同的处理模式，受经济条件的影响经济水平较高的地区利用先进技术通常采取收集、转运的处理模式，从而使固体废弃物实现规模化和产业化。经济水平较低的地区则采取自觉收集，然后集中处理的方式，从而实现资源的节约和环境的保护。
5我国固体废弃物处理的发展趋向分析
（1）减量化。随着社会的不断发展与进步，固体废弃物对于环境的影响越来越深，对于固体废弃物的处理已经成为必然趋势。首先，要对固体废弃物进行减量处理，无论是排放量、数量、体积上，还是固体废弃物的种类和危险性方面，都需要从源头上进行减量控制，这样才能降低固体废弃物的处理压力。（2）资源化所谓资源化处理方式，就是借助于先进的技术手段，将一些可以回收利用的固体废弃物进行资源化处理，进而形成可再生资源，为人们的生产生活创造价值。对于常见的固体废弃物资源化处理，其主要的方式包含“变废为宝”和“循环利用”两种方式，这样的资源化发展趋势，不仅有利于缓解资源危机，还有利于降低环境问题治理造成的人力财力浪费，可谓一举两得。
结束语
综上所述，随着我国对固体废弃物资源化综合利用的重视程度越来越高，固体废弃物资源化利用效果也十分显著，卓有成效。现有的铬回收技术的回收率基本都能达到90％以上。综合利用技术中，微晶玻璃有着良好的应用前景和研究价值。镁铬尖晶石既对铬有良好的固定作用，又可作为透辉石的成核剂，缩短了透辉石的晶化时间。因此，微晶玻璃在对含铬不锈钢渣的处理上具有解毒彻底、处理量大等优点。
参考文献
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