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六價(jià)鉻還原技術(shù)

格雷斯中國(guó)有限公司 · 2016-03-23 14:20

  隨著新國(guó)標(biāo)《水泥中水溶性六價(jià)鉻的限量及測(cè)定方法 》的頒布及實(shí)施,水泥中的鉻開(kāi)始進(jìn)入水泥從業(yè)人員的視野。其實(shí),關(guān)于水泥中的水溶性六價(jià)鉻的限量,已經(jīng)不是什么新鮮事物。早在2005年1月17日歐盟頒布生效的水泥中水溶性六價(jià)鉻的法規(guī)中就要求,水泥中水溶性六價(jià)鉻含量被要求小于2ppm, 即將與16年10月1日實(shí)施的國(guó)標(biāo)中要求水泥中水溶性六價(jià)鉻低于10ppm。

  在硅酸鹽水泥熟料的生產(chǎn)過(guò)程中,鉻是原材料中不可避免的微量元素之一。通常硅酸鹽水泥含鉻量在100-300ppm之間1。水泥窯中的氧化與堿性條件會(huì)促使六價(jià)鉻的形成。六價(jià)鉻氧化性極強(qiáng),能夠滲透人體組織,被歸類為極毒物質(zhì)2。

  六價(jià)鉻化合物的水溶性強(qiáng),工人在操作水泥砂漿或混凝土?xí)r易接觸皮膚,可能導(dǎo)致過(guò)敏和過(guò)敏性濕疹。而硅酸鹽水泥熟料水溶性鉻 (Cr VI)含量一般不超過(guò)30ppm,主要在5-15ppm之間。

  另外六價(jià)鉻不僅對(duì)人體,對(duì)環(huán)境的危害也極大。水泥窯中使用的含鉻耐火材料廢棄物如果處置不當(dāng),每年也會(huì)對(duì)環(huán)境造成巨大的污染。

  傳統(tǒng)的鉻還原技術(shù)

  目前對(duì)減少熟料中的鉻含量的要求日漸提高,例如可以通過(guò)原材料替換以及更換含鉻量較高的耐火磚等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。但是對(duì)于原料資源選擇性受限,或者想將六價(jià)鉻含量降低到較低的水平的水泥廠,必須采用還原劑。

  目前普遍的方法是添加硫酸亞鐵,因?yàn)榱蛩醽嗚F成本低,溶解性較好。但硫酸亞鐵具有刺激性,吸入有毒。同時(shí)硫酸亞鐵極易氧化,水泥粉磨過(guò)程中會(huì)失去結(jié)晶水使得可溶性降低,降低其使用效果.因此硫酸亞鐵必須大摻量使用. 如果大摻量使用,但可能會(huì)增加水泥用水量,延長(zhǎng)凝結(jié)時(shí)間3而且會(huì)出現(xiàn)顏色變深的現(xiàn)象。

  格雷斯六價(jià)鉻還原技術(shù)SYNCHRO

  為幫助水泥生產(chǎn)商能夠生產(chǎn)符合國(guó)標(biāo)要求的水泥,格雷斯研發(fā)了SYNCHRO? 液體添加劑,并且申請(qǐng)了專利保護(hù)。

  SYNCHRO類似于傳統(tǒng)水泥添加劑,可以直接添加到粉磨系統(tǒng)中使用。在六價(jià)鉻含量在2~20ppm范圍內(nèi),SYNCHRO的添加量與六價(jià)鉻的反應(yīng)呈線性關(guān)系,并且對(duì)于不同磨機(jī)與熟料,SYNCHRO均能保持非常穩(wěn)定的性能。其添加量低,一般在100-500g/噸水泥之間,不過(guò)這主要取決于需要降低水泥六價(jià)鉻含量(圖一)與水泥粉磨、處理和儲(chǔ)存條件。

  SYNCHRO能夠?qū)⑺苄粤鶅r(jià)鉻離子還原成三價(jià)鉻,后者可以形成穩(wěn)定的沉淀化合物。SYNCHRO化學(xué)穩(wěn)定性較好,貯存期超過(guò)6個(gè)月。在各個(gè)水泥廠的貯存穩(wěn)定性取決于粉磨與貯存條件。

  SYNCHRO是一種剪切稀化的產(chǎn)品,能夠同時(shí)保證最大的儲(chǔ)存穩(wěn)定性和操作的便利性。在小剪切力或無(wú)剪力下,SYNCHRO粘度高,因此貯存期間能夠保持良好的穩(wěn)定性,但是在使用處理過(guò)程中,粘度會(huì)大幅降低,便于泵送與加料。其粘度對(duì)溫度變化不敏感,如5-40℃等(圖3)。

  水泥經(jīng)過(guò)SYNCHRO 處理后,即使接觸到熱源和水分等氧化環(huán)境,其貯存穩(wěn)定性亦遠(yuǎn)超過(guò)經(jīng)硫酸亞鐵處理的水泥。在實(shí)驗(yàn)室實(shí)例中如圖4,水泥接觸到氧化環(huán)境后,必須大幅增加硫酸亞鐵的添加量 (30-50%) 才可以使得六價(jià)鉻含量低于2ppm。而此環(huán)境下,對(duì)SYNCHRO用量卻影響很?。ㄔ黾硬蛔?0%)。

  SYNCHRO除了是液態(tài)產(chǎn)品之外,與硫酸亞鐵相比還具有許多優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際用量小于硫酸亞鐵的1/10。水泥經(jīng)過(guò)SYNCHRO處理后,即使接觸到熱源和水分等氧化環(huán)境,其貯存穩(wěn)定性亦遠(yuǎn)超過(guò)經(jīng)過(guò)硫酸亞鐵處理的水泥。從圖中可以看出SYNCHRO的高效性的原因所在(圖5)。

  SYNCHRO的還原負(fù)電位較大(E° = -0.93V),可與六價(jià)鉻完全反應(yīng),生成不可溶的三價(jià)鉻氧化物。而二價(jià)鐵還原性弱很多(E° = -0.56V)。此外,不同于SYNCHRO,二價(jià)鐵易與水泥中的氧氣發(fā)生反應(yīng)。SYNCHRO配方pH值低,可以確保還原劑的化學(xué)穩(wěn)定性。

  將SYNCHRO與水泥添加劑和混凝土外加劑混合后對(duì)其評(píng)估,該產(chǎn)品無(wú)任何負(fù)面影響。

  SYNCHRO™是一種新型的水泥添加劑,旨在幫助水泥滿足各國(guó)法規(guī)中關(guān)于鉻含量的要求。其優(yōu)點(diǎn)包括:粉磨后不影響水泥儲(chǔ)存穩(wěn)定性;使用液體添加劑,添加量準(zhǔn)確;不染色,不緩凝;與水泥添加劑和混凝土外加劑兼容性良好;適合各種粉磨系統(tǒng),其中包括球磨機(jī)、立式磨機(jī)以及輥壓機(jī)系統(tǒng)等。

  隨著六價(jià)鉻限量標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,無(wú)論是10ppm還是2ppm,都將開(kāi)始影響我們的生產(chǎn)工藝以及質(zhì)量控制。格雷斯將依托于強(qiáng)大的研發(fā)力量,致力于為水泥企業(yè)提供更優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和服務(wù)。

  參考及引用:

  1.World Cement,1995年9月,93-96頁(yè)

  2.布魯塞爾毒性、生態(tài)學(xué)與環(huán)境科學(xué)委員會(huì),C2/AST/csteeop/Chromium VI 27062002/D(02

編輯:王超涵

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