不锈钢酸洗污泥的处理现状及展望

随着资源的日益枯竭和环保要求的不断提高，钢铁节能减排工作面临严峻的挑战。不锈钢酸洗产生的污泥量约为不锈钢产量的3%~5%，污泥中含有Ni、Cr、Fe 等有价金属元素， 同时含有CaF2、CaO、SiO2、CaSO4 等物质。污泥中的Cr6+如不妥善处理会对环境产生潜在的危害。近年来我国不锈钢产量逐年增加，酸洗污泥的堆积量将会越来越多。合理利用这些酸洗污泥关系到我国不锈钢企业的健康发展，已成为社会广泛关注的焦点之一。

1、不锈钢酸洗污泥的化学组成和性质

1.1不锈钢酸洗污泥的化学组成

不锈钢酸洗污泥能否得到充分的利用取决于它的组成，不同的酸洗工艺，污泥成分有较大差异。

几种酸洗污泥的化学组成见表1。

从表1可以看出，不锈钢酸洗污泥成分复杂。一般情况下主要含有CaF2、Fe2O3、CaO、Cr2O3、NiO、SiO2、CaSO4 等组分。其中Ni、Cr、Fe 等金属元素的含量为10%. 从表1可以看出，不锈钢酸洗污泥成分复杂。一般情况下主要含有CaF2、Fe2O3、CaO、Cr2O3、NiO、~20%。

1.2不锈钢酸洗污泥的性质

以国内某典型企业的污泥为例，其基本性质如下：

(1)污泥含水量

新鲜污泥的含水量约为60%， 主要包括自由水，还有少量的结合水。将污泥焙烧时，常温到100℃自由水迅速挥发，加热至300 ℃时，污泥中的结合水基本挥发。

(2)粘度

该企业污泥不同温度下的粘度值见表2。

由表2 可以看到，酸洗污泥在1 450 ℃时，粘度为0.145 Pa˙s。随着温度降低，酸洗污泥的粘度逐渐增大。因污泥中氟化钙含量较高，污泥的粘度相对较小。

(3)熔点

不锈钢酸洗污泥的熔化温度约为1 349 ℃。当CaO-CaF2 渣中CaF2 的含量为20%~30%时， 其熔点为500~1 400 ℃。而酸洗污泥中不仅含有较多的CaF2，同时也含有少量的CaO，因此酸洗污泥的熔点相对较低。在一定的炉温下，熔剂的熔化温度越低，过热度越高，流动性越好，反应就进行得越快。

如果将酸洗污泥代替萤石加入冶金精炼过程，那么酸洗污泥的熔化温度低，较易熔化，将会有利于提高渣的流动性，促使冶炼顺利进行。

(4)稳定性

不锈钢酸洗污泥中含有Cr6+, 在堆积或者填埋后容易浸出进入地下， 会对环境产生巨大的危害。一般堆放或者填埋都要进行固化处理。

2、不锈钢酸洗污泥的处理现状

近年来，对不锈钢酸洗污泥的减量化、无害化、资源化处理的研究越来越多，这不仅是环境保护的需要，也是可持续发展的要求，更是实现循环经济的体现。目前国内外对含铬固体废弃物的处理方法主要分为无害化处理、固化稳定化处理以及资源化利用3 个层次。

2.1无害化处理

对含铬固体废弃物的无害化处理主要是降低其中Cr6+的含量。无害化处理的主要方法是还原法。还原法又可分为火法还原和湿法还原两种。火法还原是将含铬污泥与还原剂按照一定的比例混合后进行高温还原， 使Cr6+还原成不溶性的Cr2O3。此法可操作性较强，但是不能将Cr6+的含量降的很低，且能耗过大，处理污泥量比较小。湿法还原法就是将污泥溶解在酸液或者碱液之中。再向混合液中加入FeSO4、Na2S 等还原剂使得Cr6+还原成为Cr(OH)3 或者Cr3+。此法费用较高，污泥量较大时不易处理。络合法也可使得Cr6+转化为Cr3+，从而使得污泥毒性降低。除此之外，还有生物方法。一些细菌能将污泥中金属离子转化为不溶于水的硫化物。生物法Cr6+、Cr3+、Ni2+、Pb2+、Cu2+、Zn2+、Cd2+等离子的转化效果很好。但该方法消耗的污泥量小，周期长，不容易操作等。

2.2固化稳定化后填埋

固化稳定化技术是公认的适用于处理含重金属固废的重要方法。固化稳定化技术就是将危险固废中的有害元素固定起来从而稳定存在物质当中。固化稳定化技术的途径有两种，一是用物理的化学的方法使得固废中有害的成分稳定存在于固体物质的晶格结构中;二是通过物理掺杂的方法使有害物质进入某种基体当中而稳定存在不易浸出。现阶段比较常用的固化稳定化固化材料有塑

料、水泥、石灰、陶瓷、胶体、有机聚合物等。其中最主要的固化剂有水泥、石灰、玻璃等。

固化后填埋是处理固体废弃物一条最主要的途径。目前国内外对于常见的固体废弃物如生活垃圾、易降解高分子塑料及一些工业废弃物等都是通过深挖简单填埋的方式进行处理。此法简单快捷，成本低廉。对于不锈钢酸洗污泥大多数企业仍然是简单的堆积填埋。这会造成大面积土地资源被占用，同时也对环境产生潜在的危害。我国对危险固体废物的管理起步较晚，处置技术还处在低水平阶段。

由于不锈钢酸洗污泥的处理方式还存在着一些问题，因而从长远来看，应着重于含铬污泥的资源化利用技术的开发。

2.3资源化利用

2.3.1 制作建材

在适当的温度条件下，把污泥和镁、硅等物料混合焙烧后，即可制得墙砖、地砖等砖类，这样可以将污泥中的有害物质固化在砖中。这种方法利用污泥量大，若大规模工业化利用会产生巨大的经济效益。但是在烧砖过程中污泥中的Cr3+极有可能被氧化为Cr6+存在于砖中。在雨水长时间浸泡下会污染地下水，对人畜仍有潜在的危害。

2.3.2 回收金属

从污泥中回收金属元素的方法分为火法还原和湿法浸出两种。