去年曝光的云南曲靖鉻渣污染事件提高了全社會(huì )對鉻鹽清潔生產(chǎn)工藝的關(guān)注度。在日前通過(guò)驗收的“十一五”國家科技支撐計劃清潔生產(chǎn)與循環(huán)經(jīng)濟關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)及應用重大項目中，資源利用率接近100%的亞熔鹽液相氧化法鉻鹽清潔工藝提振了鉻鹽企業(yè)對于未來(lái)清潔生產(chǎn)的信心。該項目負責人之一、中國科學(xué)院過(guò)程工程研究所研究員徐紅彬為記者詳細解讀了該工藝。
　　源頭入手解鉻渣殘留
　　我國的鉻鹽工業(yè)主要是將鉻鐵礦中的鉻從三價(jià)氧化物轉化為六價(jià)的水溶性鉻酸鹽，再轉化為重鉻酸鹽，進(jìn)一步生產(chǎn)下游鉻化合物產(chǎn)品。據商業(yè)部門(mén)統計，鉻鹽與我國國民經(jīng)濟中約10%的工業(yè)產(chǎn)品有關(guān)。
　　徐紅彬告訴記者，我國傳統的鉻鹽生產(chǎn)工藝是高耗能、重污染的有鈣焙燒法，這種目前仍被大多數國內企業(yè)使用的工藝存在三大問(wèn)題：一是惰性輔料的加入造成排渣量大。過(guò)去生產(chǎn)1噸重鉻酸鈉產(chǎn)品會(huì )產(chǎn)生2.5~3.0噸含鉻廢渣，改進(jìn)后生產(chǎn)1噸重鉻酸鈉產(chǎn)品的排渣量仍有1.5~2.5噸。二是由于總物料量增加，氣固傳質(zhì)效率低，主反應轉化率僅在75%左右。三是鈣和鉻結合成的鉻酸鈣是一種微溶于水的致癌物，不易處理，長(cháng)期堆放造成污染。
　　雖然鉻鹽行業(yè)對我國經(jīng)濟、社會(huì )的發(fā)展作出了突出的貢獻，但幾十年來(lái)殘留的鉻渣一直是讓企業(yè)頭痛的問(wèn)題。相對于處理大量易造成環(huán)境污染的有毒鉻渣來(lái)說(shuō)，減少鉻鹽生產(chǎn)中的廢渣排放量，提高資源利用率，從源頭入手防止污染的產(chǎn)生顯得更為重要。
　　氣液固反應提效減排
　　目前國外鉻鹽生產(chǎn)已全部實(shí)現了無(wú)鈣焙燒工藝。據徐紅彬介紹，這種工藝是對傳統有鈣焙燒工藝進(jìn)行“小手術(shù)”，同樣是氣固反應，資源利用率可增至90%。該工藝廢渣中雖然不含鈣，但含鉻鋁泥等固廢的綜合利用則面臨新的難題。這種工藝只需在傳統有鈣焙燒生產(chǎn)線(xiàn)中，對少量設備進(jìn)行改造，但主體反應設備產(chǎn)能會(huì )下降，生產(chǎn)成本提高。因此有些鉻鹽企業(yè)打著(zhù)有鈣焙燒轉無(wú)鈣焙燒的旗號，在環(huán)保監管不嚴時(shí)仍采用有鈣焙燒工藝生產(chǎn)。
　　中科院過(guò)程所開(kāi)發(fā)的低溫亞熔鹽液相氧化技術(shù)，采取氣液固擬均相反應機理，徹底從源頭解決了鉻渣污染的問(wèn)題。鉻鐵礦在氫氧化鉀或氫氧化鈉溶液體系中發(fā)生氧化反應，反應轉化率高達98%，鉻工業(yè)收率在96%左右，由于反應過(guò)程不需添加任何輔料，排渣量大幅減少。
　　徐紅彬表示，除了提高鉻收率和減少廢渣排放量外，這套液相法工藝還有許多優(yōu)點(diǎn)：傳統焙燒工藝反應溫度在1100℃以上，而液相法在320℃左右，大幅降低了主反應能耗；通過(guò)液相體系生成的廢渣，疏松多孔，氧化鐵含量可達40%以上，只需經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單加工處理即可生產(chǎn)脫硫劑副產(chǎn)品，實(shí)現了資源深度利用。
　　經(jīng)過(guò)20年的持續創(chuàng )新和10余年的工業(yè)化推進(jìn)，這項工藝已成功應用于中藍義馬鉻化學(xué)有限公司萬(wàn)噸級鉻鹽生產(chǎn)裝置上，目前生產(chǎn)的氧化鉻已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。新工藝單位產(chǎn)品能耗降低約20%，鉻工業(yè)回收率提高20%，廢渣中六價(jià)鉻含量降至傳統工藝的1/100。這種液相法工藝在全球范圍內都是一項突破，在工業(yè)化裝置上的成功應用更是為鉻鹽行業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)的推行起到了示范作用。
　　清潔生產(chǎn)任重道遠
　　根據環(huán)境保護部環(huán)境工程評估中心的報告，2011年我國鉻鹽總產(chǎn)能36.3萬(wàn)噸，其中采用清潔生產(chǎn)工藝的產(chǎn)能比例不足14%，仍有20條產(chǎn)能在萬(wàn)噸以下的有鈣焙燒生產(chǎn)線(xiàn)未按要求淘汰。因此，推廣清潔生產(chǎn)技術(shù)任重而道遠。
　　徐紅彬告訴記者，目前雖然中藍義馬2007年工藝流程全打通，2011年年產(chǎn)3000噸示范裝置實(shí)現盈利，但與業(yè)內平均水平相比，裝置產(chǎn)能偏小，且產(chǎn)品氧化鉻的市場(chǎng)份額僅為15%，目前市場(chǎng)上主流產(chǎn)品還是重鉻酸鈉和鉻酸酐。
　　此外，由于我國鉀資源匱乏，價(jià)格較貴，以氫氧化鉀作為反應介質(zhì)增加了成本。同時(shí)，鉻酸鉀或重鉻酸鉀相對較貴，市場(chǎng)需求不多。不過(guò)，液相法工藝通過(guò)氫還原法實(shí)現了鉀資源的回收，從而降低了生產(chǎn)成本。與之相比，以氫氧化鈉為反應介質(zhì)可以降低原料成本，并可生產(chǎn)市場(chǎng)份額較高的重鉻酸鈉，經(jīng)濟上更可行。徐紅彬透露，目前他們正在和另一家企業(yè)合作建設以氫氧化鈉為反應介質(zhì)的中試生產(chǎn)線(xiàn)。
　　根據今年初頒布的《鉻鹽行業(yè)清潔生產(chǎn)實(shí)施計劃》，2013年年底前，將全面淘汰有鈣焙燒落后生產(chǎn)工藝，在全行業(yè)推廣無(wú)鈣焙燒、鉀系亞熔鹽液相氧化法等成熟清潔生產(chǎn)技術(shù)。如果將有鈣焙燒工藝轉為液相法工藝，通常需要以釜式或塔式反應器取代回轉窯，而主體反應器投資成本通常占總投資成本的30%左右。據了解，國內鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)更傾向于采用投資成本較低的無(wú)鈣焙燒工藝。
　　不過(guò)，隨著(zhù)國家環(huán)保監管力度的加大，未來(lái)環(huán)保成本在產(chǎn)品總成本中所占比重將不容忽視。此外，隨著(zhù)全球范圍內鉻鐵礦的開(kāi)發(fā)和總體資源量的日益減少，鉻鐵礦原料的成本在產(chǎn)品總成本中所占比重將越來(lái)越大。因此，徐紅彬對液相法工藝的推廣前景信心十足。