專利名稱：：真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合利用工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于一種鉻渣綜合利用的工藝，特別涉及一種真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合利用工藝。鉻渣是冶金行業(yè)生產(chǎn)金屬鉻和化工行業(yè)生產(chǎn)重鉻酸鈉等各種鉻鹽的必然產(chǎn)物且渣量很大，如生產(chǎn)一噸金屬鉻將產(chǎn)生十二噸鉻渣;因此，存放鉻渣要占有很大的土地面積，特別是鉻渣中含有1%左右的有毒性六價(jià)鉻，為了防止六價(jià)鉻污染，被迫挖坑筑墻，堅(jiān)壁存放，存放中的鉻渣中的六價(jià)鉻隨雨水沖淋滲入地下，嚴(yán)重地污染地下水，破壞生態(tài)環(huán)境，危害人類和生物;同時(shí)，鉻渣中還含有大量有價(jià)元素沒有利用而被棄掉，確實(shí)是一種浪費(fèi)。對鉻渣的綜合利用，據(jù)現(xiàn)有技術(shù)介紹，山西省應(yīng)用化學(xué)研究所等單位采用高爐高溫解毒法，試制出含鉻生鐵與水泥，(其工藝如附圖3所示)。另有廣州市珠峰新技術(shù)開發(fā)研究所等單位，采用濕法化學(xué)處理，試制鉻黃，半水石膏和輕質(zhì)氧化鎂，(其工藝如附圖4所示)。在1989年9月27日發(fā)明專利公報(bào)第5卷第39號(hào)第35頁上，公開了一種冶金部鋼鐵研究總院和錦州鐵合金廠共同申請專利的“釩鉻浸出尾渣煉鐵綜合利用工藝”，該工藝是采用低溫還原工藝，將鉻、釩浸出尾渣燒結(jié)成自熔性燒結(jié)礦，并用該燒結(jié)礦冶煉生鐵。這種工藝成本高，其產(chǎn)品為自熔性燒結(jié)礦，最后還得經(jīng)高爐煉鐵深度還原，特別是鉻渣中的有用成分沒有得到充分利用。本發(fā)明的目的在于采用一種真空還原工藝，徹底消除鉻害，將六價(jià)鉻、三價(jià)鉻還原成金屬鉻或鉻鐵合金，變有害渣為無害渣，并可以提取鉻渣中的有用成分，生產(chǎn)金屬鈉、金屬鎂、低鉻鐵和水泥或建筑砌塊，進(jìn)一步變無害渣為有用渣，最終使鉻渣全部得到利用。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，以鉻渣、硅鐵或鉻渣、硅鐵和氧化鈣為主要原料，按一定比例配料后制成符合要求的團(tuán)塊，將團(tuán)塊裝入真空還原反應(yīng)器中，經(jīng)高溫真空還原，即可直接制取金屬鈉、金屬鎂和無害渣;經(jīng)過磁選、水選后，可將低鉻鐵分離出來，分離低鉻鐵后的有用渣，用球磨機(jī)配磨水泥或用來制作建筑砌塊。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，可以徹底除六價(jià)鉻害，并可把渣中的有用成分都提取出來，獲得金屬鈉、金屬鎂和低鉻鐵等多種產(chǎn)品，經(jīng)過將有害渣變成無害渣、進(jìn)一步將無害渣變成有用渣過程，使鉻渣全部得到利用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。圖1是本發(fā)明的工藝流程圖;圖2是解釋本發(fā)明工藝的氧化物自由能圖，圖中，M點(diǎn)是元素的熔點(diǎn)、B點(diǎn)是元素的沸點(diǎn)、T點(diǎn)是氧化物的相變點(diǎn)。下面結(jié)合圖1、圖2對本發(fā)明作詳細(xì)說明并提供具體實(shí)施例方式1，鉻渣加工處理從鉻渣山(堆)取回鉻渣，經(jīng)過干燥機(jī)脫水后，用粉磨機(jī)磨成鉻渣粉，所說的鉻渣粉的粒度控制在60～200目。鉻渣的成分分析如下</tables>上表中A為干燥前%含量，B為干燥后%含量。2，配料混料將加工處理后的鉻渣粉與硅鐵或與硅鐵和氧化鈣按一定配比進(jìn)行配料，經(jīng)攪拌機(jī)攪拌混料，所說的鉻渣粉與硅鐵或鉻渣粉與硅鐵和氧化鈣的配比為鉻渣粉50～90%;硅鐵10～30%;氧化鈣0～30%;硅鐵作還原劑，亦可用工業(yè)硅或硅鉻合金代替硅鐵;還可配入碳取代部分或全部還原劑。氧化鈣的加入有利于改善渣的性能和還原條件，同時(shí)可降低渣的熔點(diǎn)，還可加入適量螢石(CaF2)作為助劑。本發(fā)明的最佳配比是鉻渣60～80%、硅鐵15～25%、氧化鈣10～25%、螢石2～5%。3、制團(tuán)將混合好的料通過制團(tuán)機(jī)制成團(tuán)塊，團(tuán)塊的形狀可以任意，一般采用橢園狀或圓柱狀，團(tuán)塊的大小視反應(yīng)器的規(guī)格而定，一般采取直徑5～50mm橢園狀或長為10～100mm的圓柱狀。4、真空還原將團(tuán)塊裝入真空還原反應(yīng)器，先抽真空，真空度控制在10-1～10-5mmHg柱;然后升溫至反應(yīng)溫度，溫度控制在1000～1400℃，恒溫2～6小時(shí)，待冷卻到低于300℃后出爐，可直接取出金屬納、金屬鎂和無害渣。本發(fā)明的最佳工藝條件是溫度控制在1100～1300℃，真空度控制在10-2～10-3mmHg柱，恒溫2～4小時(shí)。真空還原的基本原理及反應(yīng)式如圖2所示在高溫下，首先是鐵的氧化物和鈉的氧化物被還原，依次為鉻的氧化物和鎂的氧化物;其中鎂的氧化物在鉻礦焙燒過程中約有90%呈游離態(tài)存在，只有10%左右呈鉻鎂尖晶石，其游離態(tài)氧化鎂就是在高溫下也不能被硅所還原，然而在真空狀態(tài)下，確能使反應(yīng)順利進(jìn)行，主要是反應(yīng)過程生成的金屬鎂以鎂蒸汽狀態(tài)擴(kuò)散至鎂冷凝區(qū)迅速冷凝成金屬鎂。其還原體系中的主要反應(yīng)式如下伴隨主要反應(yīng)的其它反應(yīng)如下在還原反應(yīng)過程中，金屬鈉、金屬鎂分別以鈉蒸汽、鎂蒸汽擴(kuò)散到鈉冷凝區(qū)、鎂冷凝區(qū)冷凝為純度較高的金屬鈉、金屬鎂;而還原出來的金屬鉻、金屬鐵由于沸點(diǎn)高，仍留在渣中，不被還原的鈣、鋁氧化物與SiO2造渣。因此所說的無害渣的主要成分除金屬鉻、金屬鐵外，還有CaO、SiO2AL2O3和部分未被還原的MgO。5，磁選和水選將無害渣經(jīng)過磁選和水選，把低鉻鐵分離出來，同時(shí)產(chǎn)出物為有用渣，其主要成分為CaO，SiO2，AL2O3和部分MgO。6，配磨水泥或制作建筑砌塊分離低鉻鐵后的有用渣，可用球磨機(jī)配磨水泥或用來制作建筑砌塊。權(quán)利要求1.一種真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合利用工藝，其特征在于，先將鉻渣加工處理成鉻渣粉，然后以處理后的鉻渣粉與硅鐵或處理后的鉻渣粉與硅鐵和氧化鈣為主要原料，按鉻渣粉50～90%、硅鐵10～30%、氧化鈣0～30%的比例配料后制成團(tuán)塊，將團(tuán)塊裝入真空還原反應(yīng)器中，真空度控制在10-1～10-5mmHg柱，溫度控制在1000～1400℃，恒溫2～6小時(shí)，待冷卻到300℃后出爐，即可直接制取金屬鈉，金屬鎂和無害渣。2.根據(jù)權(quán)利要求1所說的真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合利用工藝，其特征在于，將獲得的無害渣經(jīng)過磁選、水選后，可將低鉻鐵分離出來，分離低鉻鐵后的有用渣，用球磨機(jī)配磨水泥或用來制作建筑砌塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所說的真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合利用工藝，其特征在于，所說的鉻渣粉的粒度控制在60～200目。4.根據(jù)權(quán)利要求1所說的真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合利用工藝，其特征在于，硅鐵作還原劑，亦可用工業(yè)硅或硅鉻合金代替硅鐵;還可加入熒石(CaF2)作為助劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1和4所說的真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合工藝，其特征在于，最佳配比為鉻渣60～80%、硅鐵15～25%、氧化鈣10～25%、螢石2～5%;最佳工藝條件是溫度控制在1100～1300℃，真空度控制在10-2～10-3mmHg柱，恒溫2～4小時(shí)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所說的真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合利用工藝，其特征在于，所說的團(tuán)塊一般制成直徑5～50mm或長為10～100mm的橢園狀或圓柱狀。全文摘要一種真空還原處理鉻渣獲多種產(chǎn)品綜合利用工藝，克服了現(xiàn)有技術(shù)中鉻渣中的有用成分沒有得到充分利用的問題，特征在于以鉻渣、硅鐵和氧化鈣為主要原料，按一定比例配料后制成團(tuán)塊，經(jīng)高溫真空還原，即可直接制取金屬鈉、金屬鎂和無害渣；經(jīng)過磁選、水選后，可將低鉻鐵分離出來，分離低鉻鐵后的有用渣，用球磨機(jī)配磨水泥或用來制作建筑砌塊，優(yōu)點(diǎn)在于，可以徹底除掉六價(jià)鉻害，使鉻渣全部得到利用，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。文檔編號(hào)C22B7/04GK1047702SQ90103420公開日1990年12月12日申請日期1990年7月5日優(yōu)先權(quán)日1990年7月5日發(fā)明者彭瑜申請人:錦州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究所