第一章文献综述
1.1铬渣及铬污染土壤的概述
我国的铬盐生产多使用铬铁矿有钙氧化焙烧一硫酸酸化的方法，即将磨细的铬铁矿、白云石与纯碱照等按照一定比例混匀，加入回转窑在900一1100℃条件下氧化焙烧使的铬铁矿中的三氧化二铬转化为铬酸钠，然后用水将大部分可溶性的铬酸盐浸出，残余的固体废渣就是我们所说的铬渣。
1.2铬渣组成
铬渣的主要化学组成见表1一1，我国铬渣的物相组成见表1一2。利用化学相分析及XRD检测铬渣中含有Cr(VD的六种组分，它们分别为四水铬酸钠、硅酸钙一铬酸钙固溶体、铬酸钙、铬铝酸钙与碱式铬酸铁、铁铝酸钙-铬酸钙固溶体。利用选择性溶解法测得它们的水溶性及相对含量见表1一3。
1.3铬渣危害及污染现状
铬渣的毒性主要因为所含的Cr(III)和Cr(VD，特别是Cr(vI)，它的毒性是cr的100倍左右151，而在cr(VI)中，危害最大的是不稳定的水溶态和部分酸溶态铬。cr(VI)具有生物毒性和致癌作用，会造成人体皮肤、呼吸道、眼、胃肠道的损伤I3j，其随雨水溶渗流失及粉尘飘散，严重污染周围的土壤、河流、地下水及大气，对环境和人体造成了极其严重的危害。每生产1吨铬盐排放1.7-4.2吨铬渣，每生产1吨金属铬排除7吨铬渣。2003年，国家环保总局对铬渣情况进行了调查，调查收集的数据主要来来自25家铬盐生产企业和2家铬铁生产企业，资料分析表明，历年来铬渣的总产生量约为630万吨，已利用的铬渣量约为270万吨(用于水泥120万吨以上，炼铁43万吨，玻璃着色剂约40万吨，旋风炉发电22万吨，其他则用于制造各种砖、钙镁磷肥、铸石等)，解毒堆存为12万吨，去向待查为31万吨(包括利用途径不明和流失的铬渣)，堆存未解毒渣约为320万吨。将未处理的铬渣中约有170万吨放置在无防渗处理的露天环境中，对周边环境和人体健康造成严重的威胁。由此可以看出，铬渣毒性之强，加上我国未经治理的铬渣数量巨大，若不对这些铬渣及时进行解毒处理，倘若污染了环境，尤其是污染了地下水，后果将不堪想象的。因此，研究经济可行的铬渣治理新技术是迫在眉睫的事情。
目前，常用的铬渣解毒技术有三类:湿法解毒/填埋、转窑干法解毒/作水泥混合料和冶炼含铬生铁技术。湿法解毒/填埋技术由于工艺简单、设备选型容易、适用性高等优点而受到青睐。湿法解毒法主要有水化法、酸溶法和碱溶法。水化法是用水作浸出剂，将铬渣中水溶性和少部分酸溶性cr(VI)转移到溶液中，此法中cr(vl)浸出不彻底。而酸溶法是用硫酸等强酸破坏铬渣中含cr(vl)矿物的结构，从而将渣中Cr(VD转移到液相中。此法耗酸量较大，导致其解毒成本较高。考虑到铬渣中含有大量的碱性物质，以碱性体系处理铬渣应该更为合理。因此，景学森等对铬渣中Cr(VI)在不同盐溶液中的浸出效果进行了比较，发现NaZCO3溶液的浸出效果最好，Cr(vI)的浸出率可达到77%。在Cr(VI)还原剂的选择方面，常用的还原剂为NaZS和FeS04，考虑到FeSO;具有价格便宜、还原效果稳定和增强浸出效果的优点而被经常选用。但目前单用NaZc03溶液浸出无法实现铬渣的彻底解毒，而单用Feso;处理其用量较大，操作困难。因此，本文在碳酸钠溶液浸出铬渣的实验研究基础上，提出碳酸钠溶液浸出一硫酸亚划、还原联合解毒铬渣的新土艺，并对此进行了实验研究，试图寻找一种经济l万丁行的铬渣解毒新技术。目前，所研究的铬污染上壤修复技术在修复成本或修复效果不同程度地存在一些问题，尚未见工程化应用的报道。而采用含有机物和细菌的农家肥修复铬污染土壤，除了能有效修复土壤的重金属污染外，还具有补充土壤营养元素、改善土壤理化性质和抑制植物病虫害等辅助作用。因此，采用堆肥修复六价铬污染的土壤具有经济、环保与适用性高的优点，该法越来越受到人们的重视。对堆肥修复土壤金属污染的研究虽然取得了一定进展，但在实际应用和机理研究还存在一定的问题。
第二章实验原料、设备及方法
2.1实验原料铬渣解毒实验所用的铬渣取自某铬渣堆场，其主要化学组成如表2一l所示，其粒径分布如表2一2，将其在70℃下烘干2小时后使用。
2.2实验设备
铬渣解毒实验所用的主体设备如图2一1、图2一2和图2一3所示，实验用到的其他设备见表2一5。
第三章 碳酸钠溶液浸出解毒铬渣的研究 …………………..33-45
3.1 碳酸钠溶液堆浸解毒铬渣…………………..33-37
3.1.1 实验步骤…………………..33
3.1.2 不同浸出剂对铬渣影响…………………..33-34
3.1.3 碳酸钠浓度对铬渣影响………………….. 34
3.1.4 铬渣粒度对铬渣影响…………………..34-35
3.1.5 浸出时间对铬渣影响………………….. 35-36
3.1.6 铬渣解毒的效果评价…………………..36-37
3.2 碳酸钠溶液堆浸…………………..37-42
3.3 碳酸钠溶液搅拌浸出的实验………………….. 42-43
3.4 本章小结…………………..43-45
第四章 堆肥修复铬污染土壤技术研究………………….. 45-59
4.1 堆肥修复铬污染土壤技术研究…………………..45-49
4.1.1 堆肥对重度铬污染土壤的修复效果………………….. 45
4.1.2 不同修复剂对铬污染土壤修复影响…………………..45-46
4.1.3 搅拌对铬污染土壤修复影响………………….. 46-47
4.1.4 水分含量对铬污染土壤修复影响………………….. 47
4.1.5 肥含量对铬污染土壤修复的影响…………………..47-48
4.1.6 修复后土壤的毒性浸出试验………………….. 48
4.1.7 修复前后土壤中的铬形态分析………………….. 48-49
4.2 堆肥修复铬污染土壤机理研究………………….. 49-57
4.2.1 灭菌对铬污染土壤修复效果的影响…………………..49-50
4.2.2 肥的红外图谱分析…………………..50
4.2.3 肥中各类基团对铬污染土壤的修复效果………………….. 50-51
4.2.4 醇羟基和土壤中Cr(Ⅵ)的作用机理…………………..51-52
4.3 本章小结…………………..57-59
第五章 结论与展望…………………..59-61
5.1 主要结论………………….. 59-60
5.2 展望…………………..60-61
结论
铬渣及铬污染土壤中含有的Cr(Vl)具有较强的毒性，对环境和人体造成极其严重的危害。在铬渣解毒及铬污染土壤修复过程中，降低Cr(VI)含量或将Cr(VD固定防止其迁移是关键。本课题研究了三种以碳酸钠溶液浸出为主体的铬渣解毒工艺及堆肥修复铬污染土壤技术的实验规律，并根据浸出毒性试验对解毒和修复效果做出评价，最后对堆肥修复机理进行了探究。下面对各部分研究结论做出简要归纳。
在三种铬渣解毒的工艺中，碳酸钠溶液堆浸一硫酸亚铁还原并联法效果最好。该法工艺成本低、设备简单、流程较短、解毒效果肯定及无二次污染物产生的优点，有望实现工业化。在其工业化进程中，一方面应继续优化实验条件;一方面应解决粒度过细管道堵塞的问题。堆肥修复铬污染土壤方面，一方面对自然环境下堆肥修复技术进行研究并评价其修复效果;另一方面应进一步推进堆肥修复机理的研究，在修复机理的指导下寻求适宜的添加剂以增强堆肥修复效果。