垃圾填埋场封场旋风炉附烧处理铬渣技术的应用

2.3解毒熔渣冷却方式的影响

解毒渣熔体排出炉外即经历降温过程。一般，冷却速率≤100℃/min时，可视为缓慢冷却，此时析晶过程充分，玻璃化程度大致降到40%—60%以下。缓冷解毒渣化验分析表明，在给定各配比下，残余Cr6+含量未见增多现象。从X衍射结果可见，大部分Cr2O3仍然布散于玻璃体网络中，与CaO,MgO填充于SiO2，Al2O3的玻璃网络中一样，形成Cr2O3在玻璃体中固溶性结构。结晶物相中，α-石英明显增多，莫来石消逝，产生偏高岭石一类物相。

解毒渣缓冷过程中，在酸性熔体内不存在活性［O］，同时在凝固和析晶过程中也不可能发生组分间氧原子交换，所以已还原为Cr2O3的Cr3+几乎没有重新氧化为Cr6+的可能，这还可以用Close等人研究结果予以解释，即：玻璃体中含有两个能以两种以上的氧化价态存在的元素时，若其氧势差别相当大，那么一般只有共存元素中的一种能以两种以上的氧化状态存在。CrO3的自由焓位高于Fe2O3，而Cr2O3自由焓位远低于FeO。因此，CrO3比Fe2O3更易于还原为低价氧化物，而Cr2O3比FeO稳定得多，按上述原则，相应只有铁元素可以在熔体中保持有两种价态的氧化物。这样，就使Cr2O3稳定存在于熔渣中而固化于玻璃体中，Close阐述的原则也就是解毒渣熔体可以维持Cr6+残留水平极低的另一种机理解释［4］。

实际上，用熔渣吹制矿棉的冷却过程也属于骤冷范畴，其冷却速率在100—1000℃/s之间，相应物相及玻璃化程度亦与水淬渣差可相近。

综上分析，只要炉内还原工况质量正常，排渣温度*近临界温度，则后继的熔渣的冷却方式对既有的Cr6+→Cr3+转化率和物相结构的稳定性并无影响，但对解毒渣玻璃化程度有显著影响。如前所述，解毒渣玻璃化充分可使残留的极微量Cr6+浸出量下降。

2.4解毒渣用作建材的安全性

一般说来，凡是普通的旋风炉和液态排渣炉水淬粒化渣的综合利用途径，也都适应于附烧铬渣工况下的解毒渣，包括水淬渣用作建材砂、水泥混合材、吹制矿渣棉、制作铸石等，对于上述各利用方式，不存在溶出的危害性问题，但因为附烧铬渣后，水淬渣成分有变动，需探明其适用性和安全性问题。

一般旋风炉和液态排渣炉燃用煤及掺加少量的石灰石，其排渣成分中MgO组分在7%—9％以下。通常水泥混合材的标准中限制游离和活性MgO含量不得超过此限。而附烧铬渣后水淬渣中MgO组分可高达12%，作为玻璃体渣，由于不存在游离态的MgO，虽然其含量水平较高，但已成为玻璃体的构成组分，没有水溶性，不参与混凝土的水硬过程，当然也就不会因活性MgO过量而造成后期过度膨胀问题发生。

Cr2O3在水淬渣中含量≤3%，属少量掺杂成分，它不溶于水，因而也不参与水硬过程，对早、晚期强度没有影响。极微量的Cr6+封闭在玻璃体中，不能被水溶出，因此用作混和材时，决不会产生“反黄”现象。同样，附烧铬渣的解渣吹制的矿渣棉，在使用条件下也是安全的。

2.5解毒渣的安全储放条件

通过上述分析，可以认定，水淬解毒渣是一种物相结构非常稳定的、耐酸碱腐蚀的、可承受≤500℃温度水平并且不会发生潮解、粉化、膨胀和“反黄”现象的玻璃体粒化渣。因此，储放这种水淬渣无需作通常的“防渗、防水、防扬散”处理，它可以接触非中性土壤和地下水、海水而无污染之虞。总之，由于解毒彻底、物化特性安定，解毒渣的储放上不要求有特别的防护措施。

3结论

基于对包括工业性试烧和等效模拟实验炉的水淬渣所作的物相分析和浸溶试验等结果，可以认为：

1.正常炉内工况下业已熔融还原解毒的熔渣，经水淬激冷过程形成为结构稳定的玻璃体粒化渣，其玻璃化程度一般在85%—90％以上。Cr2O3以及其它一些微量杂质均固溶于玻璃体中，残留的极微量Cr6+完全为玻璃网络所包复。另外，玻璃体渣中，不存在游离CaO,MgO和FeO等。

2.水淬固化后的解毒渣有极好的安定性。在≤500℃的条件下，没有反玻璃化倾向。浸溶试验结果表明，Cr6+溶出浓度比饮用水标准限制量还低一个数量级：水淬渣具有光稳定性和耐腐蚀性，其在自然环境中储放时不会发生潮解、膨胀、粉化和“反黄”现象。

3.解毒渣可与普通旋风炉和液态排渣炉的粒化渣一样用作水泥混合材和建材砂。解毒渣中非活性和不溶性的MgO组分不会对水泥和砼特性产生不利影响，因而解毒渣在综合利用中是安全的。

参考文献
1还博文.旋风炉附烧铬渣的炉内过程.动力工程，1995，15(86)：5—14
2还博文，张经武.旋风炉及其灰渣综合利用.北京：水利电力出版社，1979：12
3陆学善.相图与相变.北京：中国科学技术大学出版社，1991