近年，我国首创了利用旋风炉附烧处理铬渣的技术并取得初步成功.这种方法是在热电联产的同时，使掺入燃煤中的铬渣经高温熔融还原解毒后，以液态渣形态排出，经水淬粒化后固化为玻璃体渣，最终还可用作建材而达到资源化目的.旋风炉炉内过程具有极佳的反应热力学和反应动力学条件，可使Cr6+→Cr3+的半程还原反应得以彻底进行，其转化率达到99.96%以上.同时，上述附烧处理工艺完全附合在大物流率的热电生产过程中，应而铬渣处理得以集约化，且由于铬渣替代了原来掺用的石灰石助熔添加剂，所以几乎不附加额外的能耗.旋风炉附烧铬渣时采用尾(飞)灰全回熔系统，运行中仅排出水淬渣，消除了飞灰二次污染［1］.基于上述特性，可以认为旋风炉附烧处理铬渣技术是迄至目前的一种无害化彻底、处理量大和无需附加能耗的最好的铬渣处理方式.但是这种方法下解毒渣的安定性如何，就成为最终肯定这种方法的关键所在.
1 铬渣解毒处理前后的化学和物相组成分析
送入旋风炉的煤灰质和铬渣以及回熔飞灰经炉内过程后，即形成均质的准相平衡态熔体，并在炉内经过一定保持时间后，在渣温降至1400℃，烟气介质中的氧量为＜2%的条件下排出炉外.一般，排渣在渣井中当即经水淬激冷，形成玻璃体粒化渣.
1.1 掺混铬渣后入炉煤的灰质组成
附烧铬渣时，旋风炉应维持正常的炉内温度水平和造渣、排渣工况，因此煤与渣的配比决定于掺渣煤的热值及其灰分的粘度—温度(流变)特性要求.通常对于出力在50t/h以上的旋风炉，掺混铬渣后应满足以下综合判定条件，即炉内理论燃烧温度θa，应为：
θa≥1.05t25pas+480℃
式中，t25pas为熔渣粘度为25pas时的对应温度，其可依据粘温特性试验结果或根据灰成份计算确定［2］.对于适用煤种，当其低位发热量为23000kJ/kg以上时，其与铬渣配比可达100∶30.以天津农药厂热电站附烧天津同生化工厂铬渣工程为例，设计使用大同混煤按100∶28配比掺混铬渣，相应的灰渣成分组成列于表1.
表1 煤灰分、掺渣煤灰分和铬渣的成分组成(干燥基)(%)
Table 1 Component of coal ash, coal ash mixed with
sludge and sludge (dry)
组分
大同混煤
铬 渣
100∶28掺渣煤
SiO2
64.29
18.32
44.14
Al2O3
21.53
2.95
13.39
CaO
1.18
32.84
15.06
MgO
0.75
25.25
11.49
Fe2O3
5.59
11.18
8.04
TiO2
1.04
0.58
SO3
0.72
0.4
P2O5
1.65
0.93
K2O
2.99
0.23
1.78
Na2O
0.26
2.54
1.26
Cr2O3*
6.69
2.93
* 以Cr2O3计的Cr总量，其中Cr6+含量约为5％
从表1可见，掺渣煤灰分仍是以SiO2+Al2O3为主要成分，达57.5%，SiO2／Al2O3为33%，其硅比G(SiO2／（SiO2+CaO+MgO+Fe2O3))、碱性比J((Fe2O3+CaO+MgO+Na2O+K2O)/(SiO2+Al2O3+TiO2+P2O5+Cr2O3+SO3))分别为55.6%和0.603.因此，掺渣煤的灰分依然属于高硅酸性灰范畴.
一般，我国动力用煤灰分均属于酸性灰，其原生矿物质主要物相为粘土类矿物、碳酸盐、硫铁矿、石英及少量诸如金红石(TiO2)和磷灰石之类的附矿物和重矿物等.而掺入的铬渣本身的碱性比为2.58，呈强碱性.铬渣成分与硅酸盐水泥较为接近，但残留有少量的水溶性和酸溶性六价铬化合物，其组成主要为吸附的铬酸钠和铬铝酸钙等.同生化工厂铬渣物相的X衍射分析结果列于表2.掺渣煤经煤粉制备系统粉磨干燥后，其中煤灰分与铬渣是以机械混合物形式送入炉内的，伴随其后的燃烧初熔半程还原和保持过程，形成为均质的熔体.
表2 同生化工厂铬渣物相组成分析结果
Table 2 Phase component of sludge containing chromium(Ⅵ) compounds from Tongsheng Chemical Plant
符号
物相名称
物相分子式
相对含量
X-射线结面网间距,nm-1
实验条件
A
四水铬酸钠
Na2CrO4*4H2O
微
10
C
铬铝酸钙
3CaO*Al2O3*CaCrO4*12H2O
中
7.73(3.04)
D
碱式铬酸铁
Fe*(OH)*CrO4
少
3.36
E
硅酸二钙
2CaO*SiO2
中
2.79，3.04
铜靶
F
铁铝酸钙
4CaO*Al2O3*Fe2O3
多
1.93， 2.05， 2.65， 3.66
(CuKa)
G
水合铝酸钙
3CaO*Al2O3*6H2O
少
2.29， 2.79， 3.36
H
方镁石
MgO
少
2.09
I
铬铁矿
(Mg*Fe)Cr2O4
中
4.80
K
α-亚铬酸钙
α-CaCr2O4
少
1.87，2.29，3.49
电压 40kV
L
碳酸钙
CaCO3
多
1.87， 1.91， 3.49， 3.04
M
α-水合三氧化铝
α-Al2O3*H2O
多
4.47，4.92
S
硅酸铁
FeSiO3
中
2.37
电流 45mA
B
硅酸铬
Cr2SiO3
可能存在
2.05， 2.37， 2.79
R
铬酸钙
CaCrO4
可能存在
1.87， 2.26， 2.65
N
氧化铬
Cr2O3
可能存在
2.17， 2.49， 2.68， 3.66