專(zhuān)利名稱(chēng)：微波處理鉻鐵粉礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬礦物預(yù)處理提高礦物品位、擴(kuò)大貧礦利用價(jià)值的新技術(shù)，具體地說(shuō)涉及 微波處理鉻鐵粉礦的技術(shù)。
背景技術(shù)：
隨著鉻礦資源的日益緊缺，由貧礦所富選出的粉礦，已成為冶煉鉻鐵的主要原料。 通常，礦熱爐冶煉碳素鉻鐵，要求鉻礦中Cr/Fe彡2. 5，否則技術(shù)指標(biāo)差，經(jīng)濟(jì)效益低。而目 前產(chǎn)量最大的南非粉礦、巴西粉礦中的Cr/Fe比均在1. 4 1. 6范圍內(nèi)，因而利用快捷的經(jīng) 濟(jì)手段，對(duì)鉻礦粉進(jìn)行預(yù)處理，提高其Cr/Fe比，就成為大家注目的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種微波處理鉻鐵粉礦的方法，以解決現(xiàn)有鉻鐵粉礦Cr/Fe 較低，冶煉經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差的問(wèn)題。本發(fā)明包括微波加熱預(yù)還原、微波浸出及產(chǎn)物分離干燥三大步驟。所選用主要設(shè) 備有微波高溫還原爐、微波浸取爐及壓濾設(shè)備。(1)、微波是一項(xiàng)高效、可控和無(wú)污染的綠色能量，它除了能自?xún)?nèi)部加熱物料的特 性外，尚具有非熱效應(yīng)，即加速物質(zhì)中的分子、離子運(yùn)動(dòng)，加快質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散速度，降低物質(zhì)反應(yīng) 活化能，從而使化學(xué)反應(yīng)溫度降低200°C 300°C。微波加熱預(yù)還原步驟為，在重量百分含量為92% 95%的鉻鐵粉礦中配入重量 百分含量為5 8%的煤粉，在微波高溫還原爐中加熱至900°C 1100°C，進(jìn)行還原15至 20分鐘，使礦粉中鐵含量的50% 60%優(yōu)先被還原出來(lái)。控制還原劑加入量及還原溫度， 防止礦粉中Cr2O3的還原，避免Cr的流失。(2)所述微波浸出步驟為，將微波加熱預(yù)還原步驟的鉻鐵粉礦同三倍于粉礦質(zhì)量 的稀鹽酸，裝入微波浸取爐的反應(yīng)器內(nèi)，利用輸入微波，將物料迅速加熱至90°C 100°C， 進(jìn)行浸取，以30-40轉(zhuǎn)/分的速度攪拌物料，使鉻鐵粉礦中的鐵離子最大程度溶解。可溶出 已還原鐵質(zhì)量的90%左右。酸液與預(yù)還原后的鉻鐵粉礦的質(zhì)量比為3 1-4 1，浸取時(shí) 間為30 40分鐘，稀鹽酸中鹽酸與水的重量比為1 3-1 4。據(jù)微波加熱原理，金屬塊為微波反射體，不吸收微波能，不能被微波加熱，但金屬 粉粒則不同，可吸收微波而被迅速加熱。鉻礦預(yù)還原出的細(xì)鐵粒在微波爐中被加熱升溫， 使周?chē)嵋喊l(fā)生對(duì)流運(yùn)動(dòng)，將溶解反應(yīng)產(chǎn)物(FeCl2)不斷帶走，從而大大加速了溶解反應(yīng)速 度。與傳統(tǒng)外加熱酸溶工藝相比，溶解反應(yīng)速度提高3倍，處理時(shí)間減少了 3/4，節(jié)能50 % 70%。本發(fā)明中所采用的酸溶浸取為選擇性酸溶工藝，只局限于酸溶浸取預(yù)還原鉻鐵粉 礦中的鐵，而且要避免鉻的溶出及礦物中Cr2O3溶解，以防止鉻的流失，在最大程度上提高 鉻鐵礦中Cr/Fe比。因而采用的是熱稀鹽酸，而不選取能同時(shí)溶解鉻和鐵的混合酸。(3)產(chǎn)物的分離和干燥
沉淀分離為兩部分，微波浸出酸溶后的礦粉，由于密度大，自然沉降下去與酸浸液 分離，得到產(chǎn)品高Cr/Fe比鉻鐵粉礦。本發(fā)明是利用微波加熱預(yù)還原出鉻鐵粉礦中部分鐵，再經(jīng)微波溶出，使鐵離子進(jìn) 入酸浸溶液，沉淀分離預(yù)處理鉻鐵粉礦，獲得Cr/Fe比由1. 4 1. 6左右升至2. 2 2. 7左 右的鉻鐵粉礦。利用該礦作原料，可冶煉出含鉻量大于55%的碳素鉻鐵，從而提高碳素鉻鐵 的品位及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。本發(fā)明的含鐵酸浸液可以充分利用，抽取含鐵酸浸液，加堿中和至PH為7-8同時(shí) 通入空氣，使鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3沉淀析出。沉淀物經(jīng)壓濾、烘干得到副產(chǎn)品氧化鐵紅。廢 液返回酸浸工序循環(huán)使用。本發(fā)明方法的核心是利用微波處理，加速鉻鐵粉礦中部分鐵的預(yù)還原以及加速預(yù) 還原后鉻鐵粉礦中鐵的酸溶浸取，達(dá)到降低鉻鐵粉礦中鐵的含量，提高Cr/Fe比的目的，同 時(shí)獲取副產(chǎn)品氧化鐵紅。由于預(yù)還原礦中Cr203、Mg0、Al203及SiO2等均不溶于稀鹽酸，因而沉淀出來(lái)的Fe2O3 具有足夠的純度，紅色鮮亮，是良好的氧化鐵紅顏料，它是機(jī)器裝備所用防銹漆中的重要原 料，市售價(jià)10元/kg以上。每噸鉻鐵礦經(jīng)預(yù)還原和酸溶后可獲120kg左右氧化鐵紅，扣除 生產(chǎn)成本、設(shè)備折舊和稅收等6. 4元/kg，僅該副產(chǎn)品可使每噸產(chǎn)品(碳素鉻鐵)獲純利潤(rùn) 432 元。預(yù)處理后的鉻礦效益，可用南非粉礦為例說(shuō)明。采用原礦粉所冶煉出的產(chǎn)品中平 均含Cr量為50%左右，而采用提高Cr/Fe比后的礦粉，產(chǎn)品含鉻可高達(dá)55%左右。在碳素 鉻鐵經(jīng)營(yíng)中，含Cr量每提高1%，增值200元，扣除礦粉預(yù)處理成本500元/噸，凈增利潤(rùn) 500元/噸。加上副產(chǎn)品氧化鐵紅利潤(rùn)，每噸產(chǎn)品多盈利932元/噸。本技術(shù)原理可用南非粉礦為例進(jìn)行說(shuō)明每百克原鉻鐵粉礦中含Cr2O3質(zhì)量為 42 44克，含F(xiàn)eO質(zhì)量為25 27克，經(jīng)本技術(shù)處理后，所得鉻鐵礦含鉻30克 32含鐵 12克 13克，鉻鐵礦中Cr/Fe比由原來(lái)的1. 5左右升至2. 5左右。本技術(shù)發(fā)明可使每噸產(chǎn) 品的綜合經(jīng)濟(jì)效益提高20% -25%。本發(fā)明工藝充分利用了鉻鐵粉礦的貧礦資源，且實(shí)現(xiàn)了廢渣廢液的零排放，具有 顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，同時(shí)，也是一項(xiàng)節(jié)能減排、循環(huán)利用資源的工藝。


圖1是本發(fā)明的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)施例可以進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。實(shí)施例1A、微波加熱預(yù)還原取0. 2千克鉻含量30. 0%、鐵含量20. 05%的鉻鐵粉礦，配入0. 017千克煤粉，在 微波高溫還原爐中加熱至900-950°C，還原15分鐘，使礦粉中40% 50%的鐵優(yōu)先還原出 來(lái)。注意要準(zhǔn)確控制還原劑煤粉的加入量及還原溫度，防止礦粉中Cr2O3的還原，避免Cr的 流失。
B、微波浸出取經(jīng)A步驟預(yù)還原后的鉻鐵粉礦0. 20千克和0. 60千克的稀鹽酸，裝入微波浸取 爐的反應(yīng)器內(nèi)，輸入微波，將物料迅速加熱至90°C -100°C。酸液與鉻鐵粉礦的質(zhì)量比為 3 1，處理時(shí)間為30分鐘；稀鹽酸中水與酸的體積比為3 1，在轉(zhuǎn)速為30-40轉(zhuǎn)/分的 攪拌下，使鉻鐵粉礦中鐵得到最大程度的溶解，可獲含鐵0. 0126千克左右的浸取液，同時(shí) 得到鉻含量32. 0%、鐵含量13. 0%的鉻鐵粉礦，Cr/Fe比由原來(lái)的1. 5升至2. 46。C、產(chǎn)物分離和干燥首先酸溶后的鉻鐵粉礦，由于密度大，自然沉降下去與酸浸液分離；然后抽取含鐵 酸浸液，加NaOH中和至PH為7-8，同時(shí)通入空氣，使鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3沉淀析出。沉淀物 經(jīng)壓濾、烘干得到氧化鐵紅0. 016千克。廢液返回酸浸工序循環(huán)使用。處理?xiàng)l件及結(jié)果列于表1。實(shí)施例2A、微波加熱預(yù)還原取0. 2千克鉻含量29. 9%、鐵含量20. 3%的鉻鐵粉礦，配入0. 015千克煤粉，在微 波高溫還原爐中加熱至950-1000°C，還原20分鐘，使礦粉中40% 50%的鐵優(yōu)先還原出 來(lái)。注意要準(zhǔn)確控制還原劑煤粉的加入量及還原溫度，防止礦粉中Cr2O3的還原，避免Cr的 流失。B、微波浸出取經(jīng)A步驟預(yù)還原后的鉻鐵粉礦0. 20千克和0. 80千克的稀鹽酸，裝入微波浸取 爐的反應(yīng)器內(nèi)，輸入微波，將物料迅速加熱至90°C -100°C。酸液與鉻鐵粉礦的質(zhì)量比為
3 1，處理時(shí)間為35分鐘；稀鹽酸中水與酸的體積比為4 1，在轉(zhuǎn)速為30-40轉(zhuǎn)/分的 攪拌下，使鉻鐵粉礦中鐵得到最大程度的溶解，可獲含鐵0. 015千克左右的浸取液，同時(shí)得 到鉻含量32. 1%、鐵含量12. 8%的鉻鐵粉礦，Cr/Fe比由原來(lái)的1. 47升至2. 52。C、產(chǎn)物分離和干燥首先酸溶后的鉻鐵粉礦，由于密度大，自然沉降下去與酸浸液分離；然后抽取含鐵 酸浸液，加NaOH中和至PH為7-8，同時(shí)通入空氣，使鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3沉淀析出。沉淀物 經(jīng)壓濾、烘干得到氧化鐵紅0. 017千克。廢液返回酸浸工序循環(huán)使用。處理?xiàng)l件及結(jié)果列于表1。實(shí)施例3A、微波加熱預(yù)還原取0. 2千克鉻含量29. 7%、鐵含量20. 1 %的鉻鐵粉礦，配入0. 011千克煤粉，在微 波高溫還原爐中加熱至1000-1100°C，還原20分鐘，使礦粉中40% 50%的鐵優(yōu)先還原出 來(lái)。注意要準(zhǔn)確控制還原劑煤粉的加入量及還原溫度，防止礦粉中Cr2O3的還原，避免Cr的 流失。B、微波浸出取經(jīng)A步驟預(yù)還原后的鉻鐵粉礦0. 20千克和0. 80千克的稀鹽酸，裝入微波浸取 爐的反應(yīng)器內(nèi)，輸入微波，將物料迅速加熱至90°C -100°C。酸液與鉻鐵粉礦的質(zhì)量比為
4 1，處理時(shí)間為40分鐘；稀鹽酸中水與酸的體積比為4 1，在轉(zhuǎn)速為30-40轉(zhuǎn)/分的 攪拌下，使鉻鐵粉礦中鐵得到最大程度的溶解，可獲含鐵0. 016千克左右的浸取液，同時(shí)得到鉻含量32. 2%、鐵含量12. 的鉻鐵粉礦，Cr/Fe比由原來(lái)的1. 48升至2. 66。C、產(chǎn)物分離和干燥首先酸溶后的鉻鐵粉礦，由于密度大，自然沉降下去與酸浸液分離；然后抽取含鐵 酸浸液，加NaOH中和至PH為7-8，同時(shí)通入空氣，使鐵離子轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3沉淀析出。沉淀物 經(jīng)壓濾、烘干得到氧化鐵紅0. 018千克。廢液返回酸浸工序循環(huán)使用。處理?xiàng)l件及結(jié)果列于表1。表1處理?xiàng)l件及結(jié)果
權(quán)利要求
一種微波處理鉻鐵粉礦的方法，其特征在于它包括微波加熱預(yù)還原、微波浸出及產(chǎn)物分離干燥三大步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波處理鉻鐵粉礦的方法，其特征在于所述微波加熱預(yù)還 原步驟為，在重量百分含量為92% 95%的鉻鐵粉礦中配入重量百分含量為5 8%的煤 粉，在微波高溫還原爐中加熱至900°C 1100°C，進(jìn)行還原15至20分鐘，使礦粉中鐵含量 的50% 60%優(yōu)先被還原出來(lái)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微波處理鉻鐵粉礦的方法，其特征在于所述微波浸出步驟 為，將微波加熱預(yù)還原步驟的鉻鐵粉礦同三倍于粉礦重量的稀鹽酸，裝入微波浸取爐的反 應(yīng)器內(nèi)，利用輸入微波，將物料迅速加熱至90°C 100°C，進(jìn)行浸取，其中酸液與A步驟預(yù)還 原后的鉻鐵粉礦的質(zhì)量比為3 1至4 1，浸取時(shí)間為30 40分鐘，稀鹽酸中鹽酸與水 的重量比為1:3-1: 4。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微波處理鉻鐵粉礦的方法，其特征在于所述微波浸出步驟 中，采用轉(zhuǎn)速為30-40轉(zhuǎn)/分的攪拌機(jī)攪拌輸入微波后已加稀鹽酸的鉻鐵粉礦。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的微波處理鉻鐵粉礦的方法，其特征在于將所述微波浸 出步驟得到的鉻鐵礦粉，自然沉降下去與酸浸液分離，得到產(chǎn)品高Cr/Fe比鉻鐵粉礦。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微波處理鉻鐵粉礦的方法，其特征在于所述分離后的酸浸 液經(jīng)加堿中和通空氣處理得到副產(chǎn)品氧化鐵紅。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種微波處理鉻鐵粉礦的方法，以解決現(xiàn)有鉻鐵粉礦Cr/Fe較低，冶煉經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)較差的問(wèn)題。本發(fā)明是利用微波加熱預(yù)還原出鉻鐵粉礦中部分鐵，再經(jīng)微波溶出，使鐵離子進(jìn)入酸浸溶液，沉淀分離預(yù)處理鉻鐵粉礦，獲得Cr/Fe比由1.4～1.6左右升至2.2～2.7左右的鉻鐵粉礦。利用該礦作原料，可冶煉出含鉻量大于55％的碳素鉻鐵，從而提高碳素鉻鐵的品位及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。酸溶浸出的鐵離子，經(jīng)加堿中和及通空氣處理，該鐵離子以Fe2O3形式沉淀析出，經(jīng)過(guò)濾、干燥可得高附加值的礦物顏料——氧化鐵紅。廢液被中和至pH值為7～8左右，又返回酸浸工藝循環(huán)使用。本工藝充分利用了鉻鐵粉礦的貧礦資源，且實(shí)現(xiàn)了廢渣廢液的零排放，是一項(xiàng)綜合利用資源和無(wú)污染排放的綠色工藝。
文檔編號(hào)C22B34/32GK101982550SQ20101055176
公開(kāi)日2011年3月2日 申請(qǐng)日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者彭鏡鑫, 李成 申請(qǐng)人:蘭州三普電力有限公司