專利名稱：轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦—水法提取鉻鹽的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提取鉻鹽的方法，尤其涉及一種轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法。
背景技術(shù)：
鉻酸鈉是一種重要的化工產(chǎn)品，在國民經(jīng)濟(jì)中用途廣泛，主要應(yīng)用于印染、電鍍、 顏料、醫(yī)藥、催化劑、氧化劑及金屬緩蝕劑等方面。
而目前鉻酸鈉主要是通過鉻鐵礦氧化焙燒制備得到的，其工藝包括有鈣焙燒、無鈣焙燒兩種。傳統(tǒng)的有鈣焙燒是將鉻鐵礦、鈣質(zhì)填料(白云石、石灰石)、碳酸鈉及返渣的混合粉料在高溫條件下氧化焙燒，使礦石中的鉻生成水溶性的鉻酸鈉，經(jīng)浸出等后續(xù)處理獲得鉻鹽產(chǎn)品。該工藝中由于添加了大量含鈣填料，造成排渣量大(2 3噸渣/噸產(chǎn)品)，并且在焙燒過程中生成大量不溶于水且高毒性的鉻酸鈣，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重并且難以進(jìn)行解毒處理。該工藝中鉻的轉(zhuǎn)化率僅為70%左右，而鉻渣中總鉻含量達(dá)到I 5% (以Cr2O3計(jì))。
無鈣焙燒法是采用返渣代替鈣質(zhì)填料，在高溫條件下氧化焙燒混合粉料。該工藝排放的渣量顯著降低，僅為有鈣焙燒法的40%左右，但是渣中鉻含量仍然有0.2%，并沒有徹底解決鉻污染問題。此外，鉻渣中的低共熔物量增多，在高溫下容易產(chǎn)生爐瘤和結(jié)圈，造成加熱爐(例如回轉(zhuǎn)窯等)不能穩(wěn)定運(yùn)行；而大量返渣在焙燒系統(tǒng)中循環(huán)，造成鉻氧化速率慢、焙燒時(shí)間長、鉻轉(zhuǎn)化率低、生產(chǎn)效率和回收率低下。
現(xiàn)有技術(shù)一
專利(CN02156477)發(fā)明了一種鉻鐵礦制備鉻酸鈉的焙燒方法。將鉻鐵礦破碎至粒度小于200目(O. 074mm)，加入鉻鐵礦量80 150%的碳酸鈉和100 400%的菱苦土或菱鎂礦或配加返渣(取代菱苦土或菱鎂礦添加量的20 70%)，粉料混勻，在1000 1200°C 的氧化氣氛下焙燒10 60分鐘。
該焙燒條件下，鉻鐵礦中的鎂和加入的含鎂填料最終會(huì)生成大量的MgO，使焙燒后的物料(熟料)疏松，既可防止?fàn)t內(nèi)物料粘結(jié)，又可使熟料遇水呈砂性，浸取、過濾、洗滌性能得到改善。鉻氧化率達(dá)到97 99. 7%，六價(jià)鉻的浸取率達(dá)到99. 5%以上，轉(zhuǎn)浸率達(dá)到97 99. 3%。渣中六價(jià)鉻的損失降至O. 08%以下，酸溶鉻小于O. 05%。
上述現(xiàn)有技術(shù)一的缺點(diǎn)是
物料是以粉料形式進(jìn)入回轉(zhuǎn)窯中焙燒，需要加入菱鎂礦防止?fàn)t料粘結(jié)，增加了能耗；同時(shí)氧化焙燒時(shí)間達(dá)到60分鐘，相比本發(fā)明轉(zhuǎn)底爐焙燒時(shí)間20 40分鐘，增加了能耗，生產(chǎn)效率低下；原料中需要加入大量返渣或填料，增大了渣量，生產(chǎn)率下降，同時(shí)鉻渣中依然存在鉻污染的問題。
現(xiàn)有技術(shù)二
專利(CN03143784)提出了一種無鈣焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉的工藝。以鉻鐵礦、純堿、無鈣鉻渣三種粉料作為入爐原料，用煤粉作燃料，由燃燒器進(jìn)行噴煤焙燒。原料鉻鐵礦須采用水力分級(jí)_搖床_螺旋溜槽_磁選的選礦工藝，使礦粉中的Fe203、SiO2Xr2O3符合無鈣焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉工藝的要求。入回轉(zhuǎn)窯的三種粉料進(jìn)行均勻混料，混料均勻度>99%。填料無鈣鉻渣由熟料浸取后，采用重心離心分選方法，將74%有用渣返回配料使用，26%無用渣外排。無鈣焙燒首次填料用鐵礦與鉻鐵礦加純堿焙燒合成，達(dá)到組分平衡后作為填料配料使用。
上述現(xiàn)有技術(shù)二的缺點(diǎn)是
入爐物料是粉料，不能完全避免“結(jié)圈”的產(chǎn)生，從而影響作業(yè)率；采用回轉(zhuǎn)窯，物料在窯內(nèi)停留4小時(shí)以上，停留時(shí)間長，氧化溫度段停留60 70分鐘，生產(chǎn)效率受到影響， 同時(shí)產(chǎn)生窯尾煙氣；回轉(zhuǎn)窯對(duì)煤質(zhì)的要求比較嚴(yán)格，采用煤粉作燃料選擇局限性較大。
現(xiàn)有技術(shù)三
專利(CNl 104258)是一種無鈣焙燒造粒加工鉻鐵礦的工藝方法。原料采用鉻鐵礦、 純堿、鉻洛，其配比為100 (75 80): (210 240)。加入硝酸鈉作為促進(jìn)劑，其使用量為爐料總重量的I 15%，它可以直接混入爐料中，也可以與燒堿配成混合溶液在造粒時(shí)噴入爐料中。燒堿作為造粒劑，濃度為重量濃度的5 8%，燒堿溶液可以單獨(dú)使用。粒料的粒徑在5 8mm范圍內(nèi)，在100 400°C下烘干。采用回轉(zhuǎn)窯氧化焙燒，在1100 1150°C 焙燒10 20分鐘。
熟料中鉻氧化率達(dá)到90 96%，浸取過濾后的鉻渣不用經(jīng)過任何分選，直接將 70%返回做填料使用，余下的30%中不含鉻酸鈣，六價(jià)鉻含量< O. 2%，渣排放量< O. 8噸渣/噸產(chǎn)品。
上述現(xiàn)有技術(shù)三的缺點(diǎn)是
將70%的浸出渣返回焙燒系統(tǒng)作填料，生產(chǎn)效率比較低，存在鉻渣污染的問題; 采用回轉(zhuǎn)窯作為焙燒裝置，存在“結(jié)圈”等問題。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種鉻的氧化轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)效率高、鉻鐵礦氧化均勻、產(chǎn)品的品位和回收率高的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦_水法提取鉻鹽的方法。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦_水法提取鉻鹽的方法，包括步驟
首先，將鉻鐵礦、純堿和催化劑都磨至200目(O. 074mm)以下粒度占總重的95%以上，加入膨潤土，在混料機(jī)中混合均勻，各組份的配比為
純堿配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的70 90% ；
催化劑選用稀土元素和Zr的氧化物，配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的I 2% ;
膨潤土配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的5 10% ；
然后，將混合均勻的生料用水進(jìn)行造球，球團(tuán)粒徑控制在9 18mm，造球用的水量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的10 15% ;
之后，將造好的生球進(jìn)行烘干，烘干后的球團(tuán)布入轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行氧化焙燒，使鉻鐵礦中的鉻充分氧化生成能與渣分離的水溶性鉻鹽，焙燒溫度1200 1300°C，焙燒時(shí)間20 40分鐘。
由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法，由于原料中添加了稀土元素及鋯的氧化物、膨潤土等，提高了4鉻鐵礦中鉻的氧化轉(zhuǎn)化率；選用轉(zhuǎn)底爐代替回轉(zhuǎn)窯作為焙燒裝置，生產(chǎn)效率高、鉻鐵礦氧化均勻，提高了所得產(chǎn)品的品位和回收率。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
下面將對(duì)本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
本發(fā)明的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦_水法提取鉻鹽的方法，其較佳的具體實(shí)施方式
如圖I所示，包括步驟
首先，將鉻鐵礦、純堿和催化劑都磨至200目(O. 074mm)以下粒度占總重的95%以上，加入膨潤土，在混料機(jī)中混合均勻，各組份的配比為
純堿配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的70 90% ；
催化劑選用稀土元素和Zr的氧化物，配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的I 2% ;
膨潤土配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的5 10% ；
然后，將混合均勻的生料用水進(jìn)行造球，球團(tuán)粒徑控制在9 18mm，造球用的水量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的10 15% ;
之后，將造好的生球進(jìn)行烘干，烘干后的球團(tuán)布入轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行氧化焙燒，使鉻鐵礦中的鉻充分氧化生成能與渣分離的水溶性鉻鹽，焙燒溫度1200 1300°C，焙燒時(shí)間20 40分鐘。
所述稀土元素包括Pr。
所述生球在200 300°C下進(jìn)行烘干，烘干時(shí)間30 50分鐘。
烘干球團(tuán)的落下強(qiáng)度為從O. 5m高度自由落到鋼板上的不破裂落下次數(shù)在5次以上。
所述轉(zhuǎn)底爐為蓄熱式轉(zhuǎn)底爐。
實(shí)施例I :
以某鉻鐵礦為原料，主要化學(xué)組成為=Cr2O3 47. 30 % ；Fe203 21. 24 % ； Al2O3IO. 88% ；CaO 3. 33% ；MgO 11. 01% ；Si02 2 . 41%。將鉻鐵礦、純堿破碎到 _0. 074mm 占 95. 58%,純堿配入量是鉻鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的85%,氧化鐠(Pr6O11)配入量是鉻鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的1%，膨潤土配入量是鉻鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的8%。將物料在混料機(jī)中混合均勻；采用噴水造球，球團(tuán)直徑10 12mm，噴水量是鉻鐵礦的10%。
將造好的球團(tuán)在300°C下烘干45分鐘，進(jìn)入1200°C的轉(zhuǎn)底爐中，通入空氣氧化25分鐘。熟料中鉻的氧化率為96. 3%，熟料用水浸出過濾洗滌后，渣中六價(jià)鉻含量為O.082%，渣中總鉻含量為O. 94%。
實(shí)施例2
原料、配比、造球、烘干同實(shí)施例1，不同的是在轉(zhuǎn)底爐中的氧化溫度是1250°C，通入空氣氧化30分鐘。熟料中鉻的氧化率是96. 8%，熟料用水浸出過濾洗滌后，渣中六價(jià)鉻含量是O. 079%，渣中總鉻含量為O. 87%。5
實(shí)施例3
以某鉻鐵礦為原料，主要化學(xué)組成為=Cr2O3 47. 30 % ；Fe203 21. 24 % ； Al2O3IO. 88% ；CaO 3. 33 % ；MgO 11. 01% ；Si02 2 . 41 %。將鉻鐵礦、純堿破碎到 0. 074mm 以下，純堿配入量是鉻鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的90%，氧化鋯(ZrO2)配入量是鉻鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的I.5%，膨潤土配入量是鉻鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的6%。將物料在混料機(jī)中混合均勻；采用噴水造球，球團(tuán)直徑12 15mm，噴水量是鉻鐵礦的12%。
將造好的球團(tuán)在300°C下烘干30分鐘，進(jìn)入1200°C的轉(zhuǎn)底爐中，通入空氣氧化40分鐘。熟料中鉻的氧化率是97. 5%，熟料用水浸出過濾洗滌后，渣中六價(jià)鉻含量是O.073%，渣中總鉻含量為O. 81%。
實(shí)施例4
原料、造球、烘干同實(shí)施例3，不同的是催化劑氧化鋯(ZrO2)配入量改為鉻鐵礦質(zhì)量分?jǐn)?shù)的2%，同時(shí)焙燒制度更改為氧化溫度1300°C，氧化時(shí)間35分鐘。熟料中鉻的氧化率為98. 1%，熟料用水浸出過濾洗滌后，渣中六價(jià)鉻含量為O. 063%，渣中總鉻含量為O.72%。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要存在以下優(yōu)點(diǎn)
I、原料中添加了稀土元素及鋯的氧化物、膨潤土等，提高了鉻鐵礦中鉻的氧化轉(zhuǎn)化率；并且沒有將鉻渣作為原料，本發(fā)明中鉻的氧化率達(dá)到96%以上，與常用的無鈣焙燒中70 85 %的氧化率相比有很大的提高。
2、本發(fā)明中選用轉(zhuǎn)底爐代替回轉(zhuǎn)窯作為焙燒裝置，具有如下優(yōu)勢
I)相對(duì)于爐體轉(zhuǎn)動(dòng)的回轉(zhuǎn)窯，由于轉(zhuǎn)底爐的爐體處于靜止?fàn)顟B(tài)，因此對(duì)物料球團(tuán)的強(qiáng)度要求較低，烘干球團(tuán)落下強(qiáng)度保持在5次即可；
2)轉(zhuǎn)底爐不會(huì)出現(xiàn)回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)的“結(jié)圈”現(xiàn)象，不需要停爐清理，作業(yè)率較高；
3)轉(zhuǎn)底爐可以通過控制入爐空氣氧氣比例，從而維持爐內(nèi)均勻的氧化氣氛，促進(jìn)球團(tuán)的均勻氧化。
4)轉(zhuǎn)底爐可以突破回轉(zhuǎn)窯本身?xiàng)l件對(duì)溫度的制約，氧化溫度可提高到1200 1300°C，甚至更高。
5)采用蓄熱式煤基轉(zhuǎn)底爐，在普通轉(zhuǎn)底爐的優(yōu)勢上更具備如下效果
①提高了轉(zhuǎn)底爐爐膛內(nèi)的溫度分布均勻性，因此有利于鉻鐵礦氧化的均勻性，提高了所得產(chǎn)品的品位和回收率。
②可采用劣質(zhì)或低品質(zhì)燃料(彡750kcal/Nm3),降低了生產(chǎn)過程中的燃料成本；符合中國煤炭資源比重偏大、石油天然氣資源相對(duì)較少的國情。
③蓄熱式技術(shù)提高了轉(zhuǎn)底爐的熱效率，能耗比普通轉(zhuǎn)底爐降低30%以上。
以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法，其特征在于，包括步驟首先，將鉻鐵礦、純堿和催化劑都磨至200目以下粒度占總重的95%以上，加入膨潤土，在混料機(jī)中混合均勻，各組份的配比為純堿配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的70 90% ；催化劑選用稀土元素和Zr的氧化物，配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的I 2% ;膨潤土配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的5 10% ；然后，將混合均勻的生料用水進(jìn)行造球，球團(tuán)粒徑控制在9 18mm，造球用的水量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的10 15% ;之后，將造好的生球進(jìn)行烘干，烘干后的球團(tuán)布入轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行氧化焙燒，使鉻鐵礦中的鉻充分氧化生成能與渣分離的水溶性鉻鹽，焙燒溫度1200 1300°C，焙燒時(shí)間20 40 分鐘。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法，其特征在于， 所述稀土元素包括Pr。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法，其特征在于， 所述生球在200 300°C下進(jìn)行烘干，烘干時(shí)間30 50分鐘。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法，其特征在于， 烘干球團(tuán)的落下強(qiáng)度為從O. 5m高度自由落到鋼板上的不破裂落下次數(shù)在5次以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法， 其特征在于，所述轉(zhuǎn)底爐為蓄熱式轉(zhuǎn)底爐。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)底爐氧化焙燒鉻鐵礦-水法提取鉻鹽的方法，將鉻鐵礦、純堿和催化劑磨細(xì)混合均勻，各組份的配比為純堿配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的70～90％；催化劑選用稀土元素和Zr的氧化物，配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的1～2％；膨潤土配入量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的5～10％；將混合均勻的生料用水進(jìn)行造球，球團(tuán)粒徑控制在9～18mm，造球用的水量是所述鉻鐵礦質(zhì)量的10～15％；將造好的生球進(jìn)行烘干，烘干后的球團(tuán)布入轉(zhuǎn)底爐中進(jìn)行氧化焙燒，使鉻鐵礦中的鉻充分氧化生成能與渣分離的水溶性鉻鹽，焙燒溫度1200～1300℃，焙燒時(shí)間20～40分鐘。鉻鐵礦中鉻的氧化轉(zhuǎn)化率高、生產(chǎn)效率高、鉻鐵礦氧化均勻，提高了所得產(chǎn)品的品位和回收率。
文檔編號(hào)C01G37/14GK102910677SQ201210429778
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年10月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月31日
發(fā)明者吳道洪, 王欣, 曹志成, 薛遜 申請(qǐng)人:北京神霧環(huán)境能源科技集團(tuán)股份有限公司