Обзор применяемых в настоящее время процессов производства феррохрома и практик управления отходами

Феррохром (FeCr) является основным источником первичных единиц хрома (Cr), используемых в современных сплавах, содержащих хром. Подавляющая часть производимого хрома используется при изготовлении нержавеющей стали, коррозионная стойкость которой во многом обусловлена присутствием Cr. Нержавеющая сталь производится главным образом из содержащего Cr лома и FeCr — относительно грубого сплава железа (Fe) и Cr. Производство FeCr энерго- и материалоёмко и порождает разнообразные побочные продукты, которые отрасль обычно классифицирует как отходы. Тип и объём образования отходов зависят от применяемого плавильного маршрута и практики управления на конкретном заводе. В ряде случаев управление опасными и неопасными отходами является недостаточным. Опасные материалы, такие как отходы, содержащие шестивалентный хром (Cr(VI)), лишь частично нейтрализуются. Энергосодержащие отходы, например отходящий газ, богатый оксидом углерода (CO), как правило, сбрасываются, а энергоёмкие материалы, такие как мелкий окисленный спёкшийся хромит, либо складируются, либо продаются как обычный хромит. Для низкостоимостных отходов, таких как отбросы обогащения руды, внедрить стабильные и эффективные процессы трудно или это экономически невыгодно. Южноафриканская FeCr-плавильная промышленность в настоящее время не рассматривает меры по снижению углеродоёмкости (например, частичную замену углеродных восстановителей) и низкотемпературные процессы отверждения гранул, главным образом из-за повышенных эксплуатационных затрат и отсутствия научно-исследовательских инициатив, что приводит к застою технологий. С экологической точки зрения плавильные производства испытывают давление в направлении сокращения выбросов углерода; привлекательным подходом для удаления кислорода из целевых оксидов металлов и снижения выбросов углерода является использование водорода в качестве восстановителя, при котором в качестве побочного продукта образуется лишь водяной пар. Ожидается, однако, что стабильные оксиды металлов, такие как оксид хрома в хромите, будут значительно более устойчивы к газовой восстановительной реакции с водородом по сравнению с оксидами железа. В этом обзоре подробно суммированы различные процессы, используемые в южноафриканской FeCr-отрасли, и идентифицированы отходы на каждом этапе процесса. Обсуждаются ограничения действующих режимов управления отходами и возможные альтернативные пути, где это применимо. Выявлены несколько режимов управления, которые можно улучшить, в частности использование энергии при сжигании CO-богатого отработавшего газа, внедрение низкотемпературного процесса грануляции хромита и рассмотрение потенциала водорода в качестве восстановителя хромита. Эти режимы обсуждаются подробнее, предложены альтернативные процессы и подходы к управлению отходами.