1、1高碳铬铁、高碳铬铁渣、铬矿及粉尘的性质对环境的影响高碳铬铁又名碳素铬铁是由铬和铁组成的铁合金 。高碳铬铁（含再制铬铁）主要用途有：（1） 用作含碳较高的滚珠钢、工具钢和高速钢的合金剂，提高钢的淬透性，增加钢的耐磨性和硬度；（2）用作铸铁的添加剂，改善铸铁的耐磨性和提高硬度，同时使铸铁具有良好的耐热性；（3）用作无渣法生产硅铬合金和中、低、微碳铬铁的含铬原料；（4）用作电解法生产金属铬的含铬原料；（5）用作吹氧法冶炼不锈钢的原料。铬的主要物理化学性质如下：相对原子质量52.01、密度(7.19g/cm 3)、 熔点 (2148 k)、沸点 (2938k)、电阻率14.1x10 -6（cm）铬与
2、铁形成连续的固溶体。铬是一种具有银白色光泽的金属，无毒，化学性质很稳定，不锈钢中便含有12%以上的铬。常见的铬化合物有六价的铬酐、重铬酸钾、重铬酸钠、铬酸钾、铬酸钠等；三价的三氧化二铬(铬绿、Cr 2O3)；二价的氧化亚铬。铬与冶炼高碳铬铁原料形成的主要化合物铬和碳形成Cr 23C6、Cr 7C3、Cr 3C2碳化物。在有铁存在时，形成（Cr,Fe）23C6、（Cr,Fe） 7C3、（Cr,Fe） 3C2等复合碳化物。铬与硅形成Cr 3Si、Cr 5Si3、CrSi、CrSi 2等硅化物。铬与磷形成Cr 3P、Cr 2P等磷化物。铬与硫形成CrS、Cr 7S8、 Cr 3S4、Cr 5S6、C
3、r 2S3等硫化物。铬与氧形成CrO 3、CrO 2、Cr 2O3、Cr 3O4、和CrO等氧化物。其中以Cr 2O3最为稳定。高碳铬铁产品无毒无害。产品生产形成的以上化合物均不溶于水。矿热炉电炉法冶炼基本原理电炉法冶炼高碳铬铁的基本原理是用碳还原铬矿中铬和铁的氧化物。 22/3Cr2O3+2C=4/3Cr+2COG =123970-81.22T T 开 =1523K2/3Cr2O3+26/9C=4/9Cr3C2+2CO G =114410-83.05T T 开 =1373K2/3Cr2O3+18/7C=4/21Cr7C3+2COG =115380-82.09T T 开 =1403K2/3Cr
4、2O3+54/23C=4/69Cr23C6+2CO G =118270-81.75T T 开 =1448K从以上反应可以看出，碳还原氧化铬生成Cr 3C2的开始温度为1373K,生成Cr7C3的反应开始温度1403K，而还原生成铬的反应开始温度为1523K，因而在碳还原铬矿时得到的是铬的碳化物，而不是金属铬。因此，只能得到含碳较高的高碳铬铁。而且铬铁中含碳量的高低取决于反应温度。生成含碳量高的碳化物比生成含碳量低的碳化物更容易。实际生产中，炉料在加热过程中先有部分铬矿与焦炭反应生成Cr 3C2，随着炉料温度升高，大部分铬矿与焦炭反应生成Cr7C3，温度进一步升高，三氧化二铬对合金起精炼脱碳作用
5、。这些反应是：14/5Cr3O2+2/3Cr2O3=4/3Cr+6/5Cr7C3+2COG =130050-74.03T T 开=1763K1/3Cr23C6+2/3Cr2O3=9Cr+2CO G =156740-28.15T T 开 =2003K氧化铁还原反应开始温度（T 开=1184K）比三氧化二铬还原反应开始温度低，因而铬矿中的氧化铁在较低的温度下就充分地被还原出来，并与碳化铬互溶，组成复合碳化物，降低了合金的熔点。同时，由于铬与铁互相溶解，使还原反应更易进行，形成铬与铁的合金。其它铬矿中的氧化铝、氧化钙、氧化镁等均很难与铬形成化合物、磷元素在温很低时就被还原与铬形成磷化铬、硫元素大部分
6、挥发，一小部分进入合金。铬矿在过量还原剂存在下冶炼，根本没有形成六价离子的反应条件。形成六价铬离子需要在强氧化氛围中进行。铬矿石是冶炼高碳铬铁的主要原料，世界上铬矿储量主要分布在南非(74)、哈萨克斯坦(12)、津巴布韦(9)、印度、巴西、芬兰、俄罗斯等几个国家。此外，土耳其、阿尔巴尼亚、伊朗、阿曼、澳大利亚和越南等国也有少量储量。3中国的铬矿储量不多。目前，世界铬矿年开采量约 2000 万吨，其中 90属冶金级铬矿，用于生产铬铁合金(是生产不锈钢的主要原料)。世界铬铁合金的主要生产国家有南非(300 万吨年)、哈萨克斯坦(100 万吨年)、中国(70 万吨年)、印度(40 万吨年)、俄罗斯(
7、25 万吨年)等国。大部分铬矿分布于水系山峦，如果铬矿有毒那个大洋都是死水，海洋生物将会死亡.不同国家的铬矿理化指标品 名 Cr2O3(%) Cr/Fe SiO2(%) Al2O3(%) MgO(%) P(%) S(%)印度精粉 50.28 2.73 13.13 3.95 12.15 0.007 0.009南非精粉 44.46 1.50 2.86 14.26 11.91 0.0032 0.0031南非块矿 38.0 1.55 15 14 11 0.025 0.025土耳其块矿 39.68 2.85 9.32 11.11 22.86 0.0038 0.0036巴基斯坦块矿 41.72 2.79
8、8.03 11.71 20.74 0.002 0.01阿曼块矿 34.40 2.5 20.10 5.0 22.3 0.002 0.002土耳其精粉 47.95 2.4 7.68 8.02 17.65 0.007 0.008铬矿主要成分是三氧化铬，三氧化铬的主要性质：三氧化二铬是一个无机氧化物，化学式为 Cr2O3，其中的铬为 +3氧化态。三氧化二铬是常见的铬氧化物之一，用于制取其他铬化合物。Cr 2O3晶体结构与Al2O3类似，氧原子为立方紧密堆积结构，铬占 2/3 的八面体空隙。它在 307K下呈反铁磁性，为两性氧化物，溶于酸生成铬(III)离子，与碱共熔生成次铬酸盐（CrO2） 。三氧化二
9、铬是许多铬化合物及铬配合物受热分解的最终产物，铬酸盐及重铬酸盐在还原剂存在下灼烧也会得到三氧化二铬。高纯度三氧化二铬主要以铬铁矿（Fe(CrO 2)2）为原料制取。工艺中先将铬铁矿氧化为重铬酸钠（Na 2Cr2O7） ，再用碳或硫单质还原，即可得到三氧化二铬。水合三氧化二铬是铬绿色料的主要成分。其它名称：铬绿、氧化铬绿、氧化铬 分 子 式：Cr 2O3 分 子 量：151.99 性 状：本品为绿色粉末，六方晶系。密度 5.21g/cm3 莫氏硬度 8.59（与4刚玉和碳化硅接近，仅次于金刚石）折射率 2.5，比热容（20）/0.17J/gK） 。不溶于水、酸及有机溶剂，稍溶于浓氢氧化钠溶液，溶
10、于热的溴酸钠溶液、热的浓高氯酸溶液或沸腾的硫磷混酸。遇热稳定，熔点 2265，沸点约 3000，是优质耐火材料。对光、大气及腐蚀性气体（H 2S、SO 2等）极稳定，耐候性优良。有金属光泽，有磁性，遮盖力强，耐高温、耐光照、耐酸碱，在大气中稳定，具有优良突出的颜料品质和坚牢度。 毒性：无毒 用途：三氧化二铬主要用途分冶金、颜料、磨料、耐火材料及新发展起来的溶喷涂料。冶金用三氧化二铬占产量比例最大。其次是作为绿色颜料用于涂料、油墨、陶瓷、搪瓷、彩色水泥。氧化铬绿能类似叶绿素反射红外线，用于配制类似绿色树叶簇的伪装涂料。作为研磨剂，用于机械、仪器、仪表、钟表及滚珠轴承的研磨、抛光。直接用作耐火材料
11、，或与氧化镁、氧化铝等制成复合耐火材料。作为熔喷涂料借助等离子体直接喷涂到金属、陶瓷表面，赋予后者极高的耐磨性、耐蚀性和耐高温性。此外，三氧化二铬还用作催化剂及其载体，用于制作复合氧化物（包括含三氧化二铬的非绿色颜料）以及作为原料制取铬的碳、氮、硼、硅化物。最新的纳米材料纳米三氧化二铬更具有优异性能和特殊用途。 工业氧化铬绿（氧化铬）产品行业质量标准：（HG/T2775-1996）冶炼高碳铬铁形成的高碳铬铁渣主要成分Cr2O3 SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO Cr+6 其它0-10% 23-35% 17-30% 1-5% 33-43% 0-1.5% 0 微量由于高碳铬铁冶炼在还原
12、氛围中进行，形成的熔渣不具备产生 Cr+6的任何条件。高碳铬铁冶炼后的铬铁渣是制造水泥良好的添加料，经过水淬的高碳铬铁渣质地坚硬，是很好的建筑材料，可以用到大型水利枢纽工程，它有优良的抗冲刷能力。冶炼高碳铬铁形成的粉尘主要成分Cr2O3 SiO2 Al2O3 CaO MgO FeO Cr+6 其它2-4% 19-22% 1-5% 20-25% 40-60% 26% 0 微量由于高碳铬铁冶炼在还原氛围中进行，形成的粉尘不具备产生 Cr+6的任何条件。环保回收的粉尘含镁很高，粒度在 0100 目，故在冶炼时用于铬矿造球。5对铬的认识谈虎色变的是重铬酸盐重铬酸盐为橙红色板状结晶，与可燃物接触可能着火
13、。在 500以上发生氧化生成铬酸与三氧化二铬。重铬酸盐在低温下的溶解度极小，又不含结晶水，易通过重结晶法提纯；也不易潮解。本品为用途极广的铬化合物，用于铬酸混合液和重铬酸滴定等实验室应用，工业上的铬酸盐、重铬酸盐制造、有机合成等。反复或长期接触低浓度铬化合物的镀铬工人，可发生慢性上呼吸道炎、铬鼻病、接触性皮炎、皮疹好发于面、颈、手、前臂等裸露部位，对肝、肾也有损害，可引起血液系统改变。发生肺癌的潜伏期为 1020 年。 生产金属铬和铬盐过程中产生的工业废渣。铬渣的化学成分为：二氧化硅占 4-30%，三氧化二铝占 5-10%，氧化钙占 26-44%，氧化镁占 8-36%，三氧化二铁占 2-11%
14、，六氧化二铬（Cr 2O6）占 0.6-0.8%和重铬酸钠（Ca 2Cr2O7）占 1%左右等。在无还原剂时，重铬酸钠的水溶液含有剧毒的六价铬离子。 铬渣露天堆放，受雨雪淋侵，所含六价铬被溶出渗入地下水或进入河流、湖泊中，污染环境。严重污染带内水中六价铬含量可高达每升数十毫无克，超过饮用水标准若干倍。六价铬、铬化含物以及铬化合物气溶胶等，能以多种形式危害人畜健康。因此，铬渣的堆放场必须采取铺地防渗和加设棚罩。 防止铬渣危害的办法是进行高温处理，把六价铬还原为三价铬，消除其毒性。在有还原剂的碱性条件下，或在有碱金属硫化物、硫氢化物的碱性条件下，或在有硫、碳和碳化物存在的高温、缺氧条件下，六价铬都
15、可还原为毒性较小的三价铬。 生产重铬酸盐的废渣叫铬渣，是很难处理的一种废渣。不同于高碳铬铁渣。从高碳铬铁冶炼温度大约在 16301750 摄氏度来看，重铬酸盐在高温下分解生成三氧化二铬，那么高碳铬铁渣根本不会产生溶于水的重铬酸根。不会对水源造成任何污染。有机铬还是人和动物需要的有益元素，铬元素是一种活性很强的物质，它能促进葡萄糖的吸收并在乳房等部位转化为脂肪，促进乳房的丰满、臀部的圆润。据研究表明，铬是哺乳动物生命与健康所需的微量元素。缺乏铬可引起动脉粥样硬化。成人每天需 500700 微克铬，而在一般伙食中每天仅能提供50100 微克。红糖全谷类糙米、未精制的油、小米、胡萝卜、豌豆含铬较高。
16、6铬对植物生长有刺激作用，微量铬可提高植物收获量.铬是动物的必需元素，三价铬作为 GTF 的活性成分与胰岛素发挥协同生理功能参与糖、脂类和蛋白质代谢。肉牛、乳牛、猪和鸡的常规饲粮中铬含量可能不足，当动物受到应激时铬的需要量增加，补充有机铬可缓解应激对动物的不利影响，提高应激期动物的生产性能。相信在不久的将来，铬将作为应激动物的一种必需微量元素而在生产中得到广泛的应用。高碳铬铁冶炼属于干法冶炼，不同于化工生产。用水只是用来冷却变压器、铜瓦、水冷电缆、保护套、烟罩、压力环等。工业用水零排放，不会对任何地下水及周边环境造成威胁。焦炭、铬矿等辅料场地均有大棚，整个物料系统均在防雨保护措施下运作，雨水不
17、会直接浸泡，也不会对任何地下水及周边环境造成威胁。高碳铬铁渣无毒，况且采用干式排渣。经破碎粒化成 040 目颗粒用于制砖，整个过程不使用水。由于制成的加砌块本身无毒，可以广泛用于建筑。也不会对任何地下水及周边环境造成威胁。产生的烟尘经过环保除尘设施的处理，废气排放含尘浓度，完全满足二类地区排放要求。腾达西北铁合金、青海华新冶炼有限公司等这些大型冶炼企业，均座落与黄河上游水系边，如果生产的铬系列产品废渣、粉尘会对黄河水造成铬离子超标，那这些企业早已就被取缔。我们生产一定严格按照GB3095 环境空气质量标准 、 GB3838 地表水质量标准 、 GB8978 污水综合排放标准 、 GB9078 工业炉窑大气污染物排放标准等相关国家标准要求达标排放。同时我们按照相关标准堆放废渣废物。按照相关技术规范定期检测地下、水库以及无组织排放的雨水等水中的有害离子。
