專(zhuān)利名稱(chēng)：一種混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種頂燒吹氧底復(fù)吹氧混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法及其裝置。
背景技術(shù)：
紅礬鈉與國(guó)民經(jīng)濟(jì)中15%的商品品種有關(guān)，是無(wú)機(jī)鹽主要品種之一，廣泛應(yīng)用于電鍍、鞣革、印染、醫(yī)藥、飼料、保健食品、航空、顏料、催化劑、氧化劑及金屬緩蝕劑等方面，被列為最具有競(jìng)爭(zhēng)力的八種資源性原材料產(chǎn)品之一。紅礬鈉的原料主要來(lái)自于鉻鐵礦焙燒生產(chǎn)的鉻化工初級(jí)產(chǎn)品 液體鉻酸鈉。鉻鐵礦的焙燒工藝主要分為有鈣焙燒和無(wú)鈣焙燒。它們的基本原理都是將鉻鐵礦與純堿在高溫條件下進(jìn)行氧化焙燒，使礦石中的鉻轉(zhuǎn)化為水溶性的鉻酸鈉。鉻鐵礦為尖晶石磁鐵礦類(lèi)型，其化學(xué)成分比較復(fù)雜，研究學(xué)者們基本以Cr203、Al2O3'Fe2O3' Si02、Mg0、CaO、V2O5七種成分來(lái)研究并指導(dǎo)生產(chǎn)。有鈣焙燒由于添加了鈣質(zhì)填料，排渣量大，每噸紅礬鈉產(chǎn)品產(chǎn)渣量在1.8噸以上，渣中Cr6+含量一般在0.7%左右，并且含有致癌物鉻酸鈣，嚴(yán)重污染環(huán)境。無(wú)鈣焙燒使用自產(chǎn)渣返回作填料，雖然降低了排渣量，但在無(wú)鈣焙燒過(guò)程中，大量返渣在焙燒系統(tǒng)中循環(huán)，鉻氧化速度慢，影響了鉻礦轉(zhuǎn)化率。有鈣焙燒制備鉻酸鈉工業(yè)制法是:在碳酸鈣存在下將鉻鐵礦與純堿在約1000°C的空氣中焙燒制備鉻酸鈉。但是，部分碳酸鈉亦同爐料中含硅、鋁和鐵的脈石礦物迅速反應(yīng)，生成硅酸鈉、鋁酸鈉、鐵酸鈉或復(fù)雜的鋁硅酸鹽，因而多耗費(fèi)了價(jià)格較高的純堿。碳酸鈣起著兩種作用，一是作為填料形式便于氧擴(kuò)散的多孔結(jié)構(gòu)，二是作為反應(yīng)劑同脈石組成中的酸性氧化物反應(yīng)而不至于被浸出，但同時(shí)得到少量鉻酸鈣致癌物。鉻鐵礦與碳酸鈉反應(yīng)機(jī)理比較復(fù)雜，主要反應(yīng)式為:4Fe0.Cr203+8Na2C03+7O2 — 8Na2Cr04+2Fe203+8C02 (I)無(wú)鈣焙燒可以避免上述有鈣焙燒的缺點(diǎn)，不產(chǎn)生鉻酸鈣，雖排渣少，但每噸紅礬鈉渣仍排渣0.7-0.8t，渣中含六價(jià)鉻仍達(dá)到0.2%左右。鉻鐵礦無(wú)鈣焙燒時(shí)鉻鐵礦同純堿和氧的基本反應(yīng)與有鈣相同。中國(guó)專(zhuān)利(天津化工研究院)CN85102681及CN93112820.X涉及的是鉻鐵礦粉料及粒料無(wú)鈣焙燒，該專(zhuān)利雖然解決了鉻鐵礦焙燒時(shí)不加入鈣質(zhì)填料，噸紅礬鈉排渣低，但生產(chǎn)效率低，窯爐結(jié)瘤嚴(yán)重。中國(guó)專(zhuān)利(中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所)申請(qǐng)CN98100556.X使用氫氧化鈉溶鹽介質(zhì)分解鉻鐵礦制備鉻酸鈉，產(chǎn)物在高堿度區(qū)浸取，該法雖然降低了反應(yīng)溫度，但該方法配堿率高，設(shè)備被腐蝕嚴(yán)重，所得鉻酸鈉堿性液中游離堿多，雜質(zhì)含量高，后期處理工藝復(fù)雜，雜質(zhì)分離時(shí)間長(zhǎng)達(dá)數(shù)十小時(shí)，因此該方法的生產(chǎn)成本高,工業(yè)化難度大。德國(guó)拜耳公司兩個(gè)專(zhuān)利CN94117009.8及US5667759涉及的是鉻鐵礦無(wú)鈣富氧制備鉻酸鈉，該法生產(chǎn)效率較中國(guó)有鈣法高1.5倍，產(chǎn)渣量噸紅礬鈉不到0.8噸，但鉻鐵礦消耗偏高，鉻渣治理依然采取濕法亞鐵解毒，深坑填埋，對(duì)環(huán)境易造成污染。俄羅斯鉻鐵礦造粒無(wú)鈣焙燒專(zhuān)利RU2349552(2009)采用堿性氧化反應(yīng)使用鉻精礦，鉻精礦和純堿預(yù)先磨細(xì)至粒度0.05-0.06mm，用濃度200-400g/L的氫氧化鈉和濃度100-200g/L的硝酸鈉(或硝酸鈣)制成粒狀爐料，在不高于1100°C焙燒0.75-1.5h。該法依然存在在生產(chǎn)過(guò)程中表現(xiàn)結(jié)瘤問(wèn)題，導(dǎo)致工業(yè)化難度大。俄羅斯專(zhuān)利RU2096332C1 (1997)是采用低溫熔鹽鉻酸鈉氧化鉻鐵礦，靠大量鉻酸鈉循環(huán)構(gòu)成液相主體，使用純氧于1200°C反應(yīng)。此法與無(wú)鈣焙燒有相似之處，只是循環(huán)物不用返渣，而是鉻酸鈉，優(yōu)于焙燒法。由于僅用理論量堿，故雜質(zhì)的副反應(yīng)大為減少，熟料中水溶性硅、鋁少，也不存在過(guò)量堿分離回收問(wèn)題，優(yōu)于燒堿熔鹽氧化法。該法副產(chǎn)鐵渣，可以綜合利用，但由于鉻酸鈉使用量大，每一噸鉻鐵礦轉(zhuǎn)化一噸鉻酸鈉，需要返回4噸無(wú)水鉻酸鈉,生產(chǎn)效率低,鉻酸鈉生產(chǎn)成本較高。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)(四川省安縣銀河建化集團(tuán)有限公司)CN201110153036.X基本采用鉻鐵礦、純堿(或碳酸氫鈉或氫氧化鈉)、鉻酸鈉(或硫酸鈉)三種或幾種造粒，并在類(lèi)似于煉鉛底吹爐中熔融液相氧化焙燒，并基本達(dá)到連續(xù)自動(dòng)化生產(chǎn)。該法基本與俄羅斯專(zhuān)利RU2096332C1類(lèi)似，雖然鉻酸鈉最低加入量降很低，但生產(chǎn)時(shí)窯內(nèi)固相較多，小于4倍的鉻鐵礦時(shí)，由于鉻鐵礦氧化時(shí)易副產(chǎn)硅酸鈉及較多鐵渣，導(dǎo)致熔鹽黏度偏高，阻礙了鉻鐵礦氧化，嚴(yán)重時(shí)，高粘度熔鹽會(huì)堵塞氧槍?zhuān)瑢?dǎo)致停窯檢修，結(jié)果是鉻酸鈉生產(chǎn)成本升高。同時(shí)，在窯的結(jié)構(gòu)上存在缺陷，一個(gè)是窯內(nèi)的生料可能因?yàn)槎搪吩颍Ａ魰r(shí)間過(guò)短而排出，導(dǎo)致氧化率下降；另一個(gè)是窯內(nèi)兩端存在死角，會(huì)引起氧化反應(yīng)不充分，嚴(yán)重時(shí)沉積影響出料。再一個(gè)是，底槍、側(cè)槍、底槍未考慮與燒搶協(xié)同配合問(wèn)題，這會(huì)導(dǎo)致冷氧氣直接進(jìn)入熔鹽，由于氧氣溫度低，從而導(dǎo)致氧化率下降。因此，對(duì)于由鉻鐵礦焙燒制備鉻酸鈉，仍舊需要解決降低爐料熔融粘度、提高生產(chǎn)率及降低生產(chǎn)成本的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法及其裝置，解決了上述問(wèn)題。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的:一種混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，由以下步驟組成:(a)鉻鐵礦和鉻鐵，與純堿、硝酸鈉、過(guò)氧化鈉經(jīng)計(jì)量后混合，將該混合料在圓盤(pán)造粒機(jī)中與浸取后液體鉻酸鈉進(jìn)行造粒；(b)形成顆粒的生料在三轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)中通過(guò)火焰窯來(lái)的熱氣進(jìn)行干燥；(C)干燥后的顆粒生料和冷卻后熔融熟料一起進(jìn)入火焰窯，在氧氣或空氣存在下采用頂燒吹氧底復(fù)吹氧混煉使得鉻鐵礦和鉻鐵在熔鹽介質(zhì)中呈熔融液相進(jìn)行分解氧化，得到絡(luò)Ife納熟料；(d)熟料經(jīng)轉(zhuǎn)杯高壓風(fēng)冷卻后，在連續(xù)浸取槽中用熱水連續(xù)浸取；(e)對(duì)浸取料漿在過(guò)濾機(jī)中連續(xù)過(guò)濾洗滌，得到鉻化工初級(jí)產(chǎn)品液體鉻酸鈉。所述火焰窯排出的煙氣及轉(zhuǎn)杯高壓風(fēng)冷卻熟料而被加熱的空氣，進(jìn)入余熱回收發(fā)電系統(tǒng)。
所述(e)步驟排出的高鐵渣進(jìn)入冶煉鉻鐵系統(tǒng)。所述(c)步驟中的焙燒溫度為1510_1900°C。所述(c)步驟中的焙燒溫度為1550_1650°C。所述的混合料中，鉻鐵的加入總量為鉻鐵礦質(zhì)量的0.01-100倍；純堿的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的1.2-3倍；硝酸鈉的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的0.01-0.5倍；所述的混合料中，過(guò)氧化鈉的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的0.01-0.5 倍。所述鉻鐵礦中鉻含量以三氧化二鉻計(jì)為> 35wt%，鉻鐵中鉻含量以三氧化二鉻計(jì)為≥73wt%0其中在混合料中成球時(shí)，加入的液體鉻酸鈉中鉻酸鈉濃度為200-500克/升，其液體鉻酸鈉加入總量以鉻酸鈉含量計(jì)為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的0.1-10倍。

所述(c)步驟中的加入的焙燒冷卻后熔融熟料，其總量為鉻鐵礦和鉻鐵中以總?cè)趸t計(jì)質(zhì)量的0.01-2.5倍?；旌狭显诨鹧娓G中的焙燒時(shí)間為0.01-0.099h?；旌狭现秀t鐵礦和鉻鐵粒度均在0.2-0.01微米。所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:由火焰窯和帶動(dòng)火焰窯轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述火焰窯的窯內(nèi)設(shè)有中部隔墻，將窯內(nèi)分為生料熔融氧化區(qū)和熟料熔融繼續(xù)氧化區(qū)；窯身兩端為兩個(gè)端部dl和d2，端部dl上設(shè)有高位液相出口 e，該高位液相出口 e位于端部dl的中下部；另一個(gè)端部d2的一個(gè)側(cè)角上設(shè)有低位液相出口 el，所述el設(shè)置使得當(dāng)火焰窯轉(zhuǎn)至低位液相出口 el位于火焰窯下部時(shí)可排出火焰窯內(nèi)全部或基本上完全排出窯內(nèi)全部液相熟料；火焰窯身底部設(shè)有一個(gè)或多個(gè)底吹氧槍?zhuān)敳吭O(shè)有一個(gè)或多個(gè)頂燒吹氧槍和加料口 a以及煙氣出口 C，加料口 a和煙氣出口 c分別設(shè)在窯頂部?jī)啥?。所述傳?dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)1、減速機(jī)j、齒輪傳動(dòng)件1、軸承座m和窯體基礎(chǔ)k，火焰窯通過(guò)軸承和軸承座m支撐在窯體基礎(chǔ)k上，軸承上連接齒輪傳動(dòng)件i，齒輪傳動(dòng)件i由減速機(jī)和電機(jī)連接帶動(dòng)。所述窯身底部設(shè)有4個(gè)底吹氧槍?duì)?，f2, f3及f4，頂部設(shè)有2頂燒吹氧槍bl，b2或3個(gè)頂燒吹氧槍bl，b2及b3 ;加料口 a位于火焰窯端部d2與頂燒吹氧槍bl之間，煙氣出口 c設(shè)在窯的端部dl與燒吹氧槍b2或b3之間。所述火焰窯為臥式馬蹄形火焰窯。所述窯內(nèi)中部隔墻上設(shè)有低位熔鹽虹吸口，該虹吸口頂部高度距離窯膛底部
0.02—0.5m，虹吸口底部聞度距尚岳腔底部0.001—0.48m。在窯的頂部設(shè)有一個(gè)防爆門(mén)A，一個(gè)測(cè)火焰溫度裝置B。所述的頂燒氧槍相鄰氧槍水平間距為0.1-0.49m ;底吹氧槍相鄰氧槍水平間距為
0.1—0.49m。所述頂燒吹氧槍bl，b2，b3的設(shè)置應(yīng)使頂燒吹氧槍插入窯身d的方向與窯身d的重力垂直線方向的夾角為0-14.5° ;底吹氧槍fl，f2, f3, f4設(shè)置應(yīng)使底吹氧槍插入窯身d的方向與窯身d的重力垂直線方向的夾角為0°。所述的底吹氧槍為單孔插塞式氧槍?zhuān)ǚ墙饘賹油鈱?、氧氣進(jìn)入管P和金屬加固保護(hù)層R ;所述的氧氣進(jìn)入管P的非金屬層外層的內(nèi)層N上設(shè)有隋性氣體流入的側(cè)管01、側(cè)管02和一層環(huán)形槽縫；所述的非金屬層外層由保護(hù)套nl、n2、n3、n4、n5和n6組成；所述的單孔插塞式氧槍的中下部設(shè)有耐高溫耐氧化的金屬加固保護(hù)層R。所述的底吹氧槍為多孔插塞式氧槍?zhuān)ǚ墙饘賹油鈱觬、進(jìn)氣管s和多孔出氣管q，氣體通過(guò)進(jìn)氣管s進(jìn)入多孔出氣管q中進(jìn)入窯內(nèi)。底吹氧槍噴入氣體為空氣或30-50%的富氧空氣或90-99.99%氧氣。所述的頂燒吹氧槍包括氧氣進(jìn)管x、xl，天然氣進(jìn)管U，非金屬套管V及三層套槍管W ;所述的氧氣進(jìn)管X外部設(shè)有三層套槍管W，三層套槍管W外部設(shè)置非金屬套管V，氧氣進(jìn)管X的側(cè)部設(shè)有氣進(jìn)管Xl和天然氣進(jìn)管U。頂燒吹氧槍噴入氣體為90-99.99%的氧氣；所述的氧氣與天然氣充分燃燒，過(guò)剩的氧被加熱到1510-1900°C時(shí)，以超音速射入焙燒中的熔鹽內(nèi)部。底吹氧槍的非金屬層外層及火焰窯的耐火磚的非金屬材料的成分按照重量比為Cr203l-15%，Al20370-90 %，SiO20.5-5 %，P2O50.1-8 %，ZrO20.5-10 %。頂燒吹氧槍的非金屬套管V的材料為Al2O3和/或Si3N4 ;其中Al2O3和Si3N4混合時(shí)，兩者的比例為1: 0.01-0.5。所述的材料在130-140N/mm2壓力下壓制成型，并在1900-2200°C、0.5_5h燒制而成。

本申請(qǐng)的發(fā)明人在鉻鐵礦的無(wú)鈣焙燒領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛深入的研究，發(fā)現(xiàn)了既具有高生產(chǎn)率又能有效解決熔融爐料較高粘度的鉻鐵礦焙燒方法，通過(guò)設(shè)計(jì)具有特定結(jié)構(gòu)的反應(yīng)器，使鉻鐵礦借助鉻鐵在特定的熔鹽介質(zhì)中進(jìn)行液相焙燒可實(shí)現(xiàn)前述目的。在該焙燒方法中，鉻鐵礦借助了鉻鐵，起到了促進(jìn)鉻鐵礦氧化反應(yīng)作用。以中碳鉻鐵為例，但發(fā)明中不限于中碳鉻鐵，中碳鉻鐵主要成分為Cr65%、Fe31%, C2%, Sil.0%,P彡0.03 %、S彡0.I %，其他如Ca、Mg、Al為微量物質(zhì)。鉻鐵礦成分以Cr20350 %、Fe20325 %、Al20312%、Mg015%、Si026%為例，發(fā)明中也不僅限于此類(lèi)，其中鉻鐵比、鉻鋁比、鉻鎂比、鉻硅比分別為1.95,5.93,3.8、12.2 ;由于鉻鐵中鐵、硅這些雜質(zhì)與鉻的比值分別為2.01及65，其他雜質(zhì)比值都在650以上。鉻鐵礦與鉻鐵比較，除鐵這一項(xiàng)較接近外，其他雜質(zhì)與鉻鐵比值是鉻鐵礦的幾十倍到百倍，這樣加入鉻鐵使反應(yīng)器熔鹽中固相雜質(zhì)大大減少，降低了熔鹽粘度，能使熔鹽充分?jǐn)嚢?，使氣液固三相形成均相，使鉻鐵礦及鉻鐵能在熔鹽中有效地進(jìn)行氧化反應(yīng)。并且，由于鉻鐵中含單質(zhì)碳元素，他能迅速與氧充分燃燒，局部快速提供熔鹽熱量，避免由于氧氣溫度過(guò)低而導(dǎo)致需要爐內(nèi)提溫度來(lái)氧化鉻鐵礦，這樣反應(yīng)速度能夠加快。借助鉻鐵這一特性，可避免了爐料發(fā)粘的問(wèn)題，而且可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)，從而大大提高生產(chǎn)率，產(chǎn)量是相同窯截面積無(wú)鈣回轉(zhuǎn)窯的20倍以上。由于反應(yīng)時(shí)間大大縮短，并由此可以大大縮小反應(yīng)器的尺寸，從而減少設(shè)備投資。另外由該方法采用經(jīng)風(fēng)冷冷卻熔融熟料代替固體鉻酸鈉或高濃度鉻酸鈉溶液，可返回與生料造粒生產(chǎn)，與生料一起入窯，以提高生料中鉻酸鈉的配比量，保持熔鹽粘度不因?yàn)楣滔嚯s質(zhì)的富集而升高；并且由于不再制備固體鉻酸鈉或高濃度鉻酸鈉溶液，可以縮短流程。火焰窯排出的熔融物料經(jīng)轉(zhuǎn)杯高壓風(fēng)冷卻，熱風(fēng)的熱能可回收進(jìn)行余熱發(fā)電。經(jīng)熱平衡計(jì)算，與無(wú)鈣焙燒法相比，可有效低降低能耗30%以上。
該發(fā)明方法一個(gè)有利的是，加入了硝酸鈉的作用。由于在鉻鐵礦無(wú)鈣方法及有鈣方法中，鉻鐵礦前期反應(yīng)是形成亞鉻酸鈉(Na20.Cr2O3)，再在1150°C高溫下反應(yīng)30分鐘以上，再形成鉻酸鈉。加入鉻酸鈉就是在I分鐘時(shí)間內(nèi)將亞鉻酸鈉快速轉(zhuǎn)化成鉻酸鈉，由于釋放了氮?dú)?，起到攪拌作用，可防止?fàn)t內(nèi)死角有固相物料沉積。主要反應(yīng)原理如下:Fe0.Cr203+Na2C03 — Na20.Cr203+Fe0+C02 (2)4Na20.Cr203+302 — 4Na2Cr04+2Cr203 (3)Cr203+Na2C03 — Na20.Cr203+C02 (4)6NaN03+7Na20.Cr2O3 — 10Na2Cr04+2Cr203+3N2 (5)該發(fā)明方法另一個(gè)有利的是加入的過(guò)氧化鈉的作用。加入過(guò)氧化鈉主要是反應(yīng)前期，加速破壞鉻鐵礦的尖晶石結(jié)構(gòu)，使鉻鐵礦從一個(gè)0.074mm的顆粒變成微米小顆粒，便于鉻鐵礦與氧反應(yīng)，并協(xié)同硝酸鈉，參與亞鉻酸鈉的氧化反應(yīng)。該發(fā)明方法從窯型結(jié)構(gòu)上非常有利鉻鐵礦及鉻鐵氧化，并安全可靠。一是采用擋墻將窯內(nèi)分為兩個(gè)區(qū)，一個(gè)區(qū)為生料熔融氧化區(qū)，一個(gè)是熟料熔融繼續(xù)氧化區(qū)，避免生料因短路原因，未被及時(shí)氧化而排出；另一個(gè)是集成頂燒吹氧底復(fù)吹氧國(guó)際最新鋼鐵及玻璃新技術(shù)，使氣液固三相充分形成均相，無(wú)死角，無(wú)沉積，并避免冷氧氣直接進(jìn)入熔鹽內(nèi)部，導(dǎo)致氧化時(shí)間延長(zhǎng)，使氧化率降低；還有一個(gè)是采用馬蹄形火焰窯，這樣在窯的端面頂?shù)囊唤窃O(shè)置緊急排料口，這就完全不同于圓柱形回轉(zhuǎn)窯，這樣結(jié)構(gòu)便于完全排出熔融物料，便于緊急檢修，出現(xiàn)事故苗頭時(shí)，起到保護(hù)人員安全和設(shè)備安全；再一個(gè)在窯的頂部設(shè)置了防爆裝置及火焰測(cè)溫裝置，解決了天然氣因不充分燃燒發(fā)生爆炸的隱患，并易于生產(chǎn)安全操作。該發(fā)明方法選擇的非金屬氧槍材料及耐火材料，適應(yīng)在1510-1900°C高溫下，在碳酸鈉含量在20%，鉻酸鈉在80 %的熔鹽介質(zhì)中，通入純氧，底槍壽命達(dá)到一年以上，一般底槍只有30天的壽命；頂燒吹氧槍壽命達(dá)到五年以上，一般頂吹槍壽命只有6個(gè)月；耐火磚壽命可以達(dá)到5年壽命,一般底吹爐耐火磚較長(zhǎng)的壽命為4年。因?yàn)檫@里的頂燒吹氧槍非金屬材料選用氮化硅、三氧化二鋁等材料制成，底吹氧槍及耐火磚添加一些天然礦石，混合材料含有三氧化二鉻、三氧化二鋁、二氧化硅、二氧化鋯、五氧化二磷等成分，常溫耐壓強(qiáng)度(CCS)達(dá)至Ij 140N/W，比重達(dá)到 3.33g/cm3。該發(fā)明方法氧化率及熟料浸取率高，氧化率達(dá)到98%以上，浸取率達(dá)到99.97%,鉻收率97.96%。而且得到的副產(chǎn)物是高鐵渣，且六價(jià)鉻低僅為0.1%，是無(wú)鈣的20%以下。采用此法，一噸紅礬鈉可產(chǎn)出高鐵渣300公斤，產(chǎn)渣量少，是有鈣的20%以下，是無(wú)鈣的40%以下，是純鉻鐵礦熔融冶煉法的70%以下?？芍苯佑糜谝睙掋t鐵，冶煉后的鉻鐵返回焙燒，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)，并降低生產(chǎn)成本20%以上。本發(fā)明借鑒國(guó)內(nèi)外鋼鐵冶煉、有色冶金、玻璃窯爐技術(shù)，采用特制的火焰窯，使鉻鐵礦借助鉻鐵在熔鹽體系中氧化呈熔融液相，大大地提高了鉻的轉(zhuǎn)化率，增加了產(chǎn)量，從根本上解決了無(wú)鈣焙燒工藝易結(jié)壁的問(wèn)題，并解決鉻渣治理難的問(wèn)題。


圖1是本發(fā)明方法所用火焰窯的示意圖。圖2-1是本發(fā)明方法所用火焰窯的單管底吹氧槍的示意圖
圖2-2是本發(fā)明方法所用火焰窯的單管底吹氧槍的橫截面2-3是本發(fā)明方法所用火焰窯的多管底吹氧槍的示意2-4是本發(fā)明方法所用火焰窯的多管底吹氧槍的橫截面3是本發(fā)明方法所用火焰窯的頂燒吹氧槍的示意4是本發(fā)明方法工藝流程中，1-加料口 a，201-頂吹燒吹氧槍bl、202-頂吹燒吹氧槍b2、203-頂吹燒吹氧槍b3，3-煙氣出口 C，4-臥式火焰窯窯身d，401-窯端面dl，402-窯端面d2，501-高位熔融液相出口 e，502-熔融液相緊急檢修出口 el，7-低位液相虹吸口 g，8-窯內(nèi)隔墻h，601-底吹氧槍?duì)啊?02-底吹氧槍f2、603-底吹氧槍f3、604-底吹氧槍f4，9-齒輪傳動(dòng)裝置i，10_減速機(jī)j，11-窯體基礎(chǔ)k，12-電機(jī)裝置1，13-軸承座m，14-非金屬層外層的內(nèi)層N，1401-保護(hù)套nl，1402-保護(hù)套n2，1403-保護(hù)套n3，1404-保護(hù)套n4，，1405-保護(hù)套n5，1406-保護(hù)套n6，1501-側(cè)管ol, 1502-側(cè)管o2,16-氧氣進(jìn)入管p，17-多孔出氣管q，18-非金屬層外層r，19-進(jìn)氣管S，21-天然氣進(jìn)管U，22-非金屬套管V，23-三層套槍管w，2401-氧氣進(jìn)管X，2402-氧氣進(jìn)管xl，27-金屬加固保護(hù)層R
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的鉻鐵礦和鉻鐵的熔融液相混燒氧化的方法，包括首先將鉻鐵礦及鉻鐵加工至0.2-0.01微米，然后將包含鉻鐵礦、鉻鐵、純堿、硝酸鈉、過(guò)氧化鈉，經(jīng)計(jì)量混合，在圓盤(pán)造粒機(jī)中與浸取后液體鉻酸鈉進(jìn)行造粒，形成顆粒的生料在三轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)中通過(guò)火焰窯來(lái)的熱氣進(jìn)行干燥，干燥后的顆粒生料和冷卻后熔融熟料一起進(jìn)入鉻鐵礦及鉻鐵火焰窯中，在氧氣存在下于1510-1900°C，優(yōu)選1550-1650°C下焙燒，使得鉻鐵礦及鉻鐵在熔鹽介質(zhì)中呈熔融液相進(jìn)行分解氧化，得到鉻酸鈉熟料。熟料冷卻后，再在連續(xù)浸取槽中用熱水連續(xù)浸取，浸取料漿去帶式過(guò)濾機(jī)進(jìn)行連續(xù)過(guò)濾洗滌，得到鉻化工初級(jí)產(chǎn)品液體鉻酸鈉，排除的渣為高鐵渣，去冶煉鉻鐵，返回原料配制。火焰窯排出的煙氣及冷卻熔融物料被加熱的空氣，被加以利用進(jìn)行余熱回收發(fā)電。其中所述火焰窯為臥式馬蹄形火焰窯，該火焰窯包括窯身和位于該窯身兩端的兩個(gè)端部，一個(gè)端部中下部設(shè)有正常生產(chǎn)的液相出口，另一個(gè)端部頂部一個(gè)側(cè)角設(shè)有檢修用熔融液相排出口，在窯身頂部設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氧槍和一個(gè)或多個(gè)加料口，并在窯部上方設(shè)置煙氣出口，優(yōu)選所述窯身呈馬蹄形。在窯的底部設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氧槍。在窯內(nèi)中部，設(shè)有隔墻及低位熔鹽虹吸口，虹吸口頂部高度距離窯膛底部
0.02-0.5m，虹吸口底部高度距離窯膛底部0.001-0.48m。并在窯的頂部設(shè)有防爆門(mén)及測(cè)溫裝置。頂燒氧吹槍及底吹氧槍間距為0.2-0.49米。在本發(fā)明方法中，供入鉻鐵礦和鉻鐵火焰窯中進(jìn)行氧化焙燒的混合料包含鉻鐵礦及鉻鐵；適于本發(fā)明方法的鉻鐵礦及鉻鐵通常是鉻鐵礦中鉻含量以三氧化二鉻計(jì)為35重量％及以上的那些鉻鐵礦，鉻鐵中鉻含量以三氧化二鉻計(jì)為73重量％及以上的那些鉻鐵。除了鉻鐵礦和鉻鐵以外，待焙燒的混合料還包含純堿、硝酸鈉、過(guò)氧化鈉、液體鉻酸鈉、冷卻后的熔融熟料的混合料。有利的是，待焙燒的混合料包含鉻酸鈉、鉻鐵、冷卻后的熔融熟料的混合料，經(jīng)焙燒氧化，可降低熔融物料的粘度；混合料還包含硝酸鈉及過(guò)氧化鈉，目的在于加速鉻鐵礦及鉻鐵的氧化反應(yīng)，縮短反應(yīng)時(shí)間；所述的混合料中， 鉻鐵的加入總量為鉻鐵礦質(zhì)量的0.01-100倍；
純堿的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的1.2-3倍；硝酸鈉的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的0.01-0.5倍；所述的混合料中，過(guò)氧化鈉的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的
0.01-0.5 倍。所述鉻鐵礦中鉻含量以三氧化二鉻計(jì)為> 35wt%，鉻鐵中鉻含量以三氧化二鉻計(jì)為彡73wt%0其中在混合料中成球時(shí)，加入的液體鉻酸鈉中鉻酸鈉濃度為200-500克/升，其液體鉻酸鈉加入總量以鉻酸鈉含量計(jì)為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的0.1-10倍。應(yīng)當(dāng)理解的是，待焙燒的混合料有利地應(yīng)當(dāng)顆粒狀形式供入火焰窯中。待焙燒的混合料以球狀體狀形式(例如造球機(jī)或活塞擠壓造粒)供入火焰窯中可以避免粉塵對(duì)環(huán)境的污染。通常采用的是造球機(jī)?；旌狭显诨鹧娓G中的焙燒通常在1510_1900°C，優(yōu)選1550_1650°C下進(jìn)行。溫度的選擇與除了鉻鐵礦及鉻鐵之外的其它物料的熔點(diǎn)相關(guān)。焙燒溫度的選擇必須確保鉻鐵礦在液相流動(dòng)熔鹽中進(jìn)行氧化反應(yīng)，即，以鉻鐵礦冶煉生產(chǎn)鉻酸鈉領(lǐng)域中公知的液相氧化法進(jìn)行。在火焰窯中的焙燒時(shí)間通常為0.001-0.099h。通過(guò)本發(fā)明方法將混合料在氧氣存在下焙燒，產(chǎn)生熟料，該熟料含有大量水溶性鉻酸鈉。對(duì)該熟料進(jìn)行后處理即可獲得鉻酸鈉堿性液，并同時(shí)得到副產(chǎn)高鐵渣。這可通過(guò)常規(guī)方式進(jìn)行，例如將熟料浸濾。一般選用帶式過(guò)濾機(jī)，以便實(shí)現(xiàn)過(guò)濾洗滌連續(xù)化。所述高鐵渣以三氧化二鐵計(jì)含量可達(dá)50重量％以上，可以直接用于冶煉鉻鐵，生產(chǎn)的鉻鐵可返回反應(yīng)器中再次焙燒。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的連續(xù)液相熔融焙燒，使用了一種專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)用于此目的裝置，該裝置為一臥式馬蹄形火焰窯，該火焰窯包括窯身和位于該窯身兩端的兩個(gè)端部，一個(gè)端部中下部設(shè)有高位液相出口，另一個(gè)端部上部一個(gè)側(cè)角設(shè)有檢修用液相出口，窯的中部設(shè)有隔墻，隔墻中設(shè)有地位虹吸口。在窯身底部上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氧槍?zhuān)诟G頂部設(shè)有一個(gè)或多個(gè)燒吹氧燒槍及一個(gè)或多個(gè)加料口。優(yōu)選的是，火焰窯的窯身呈馬蹄形。在焙燒過(guò)程中，窯體既可以回轉(zhuǎn)也可以不回轉(zhuǎn)，出于經(jīng)濟(jì)原因，通常有利地不回轉(zhuǎn)。當(dāng)需要檢修時(shí)，需要將窯體回轉(zhuǎn)。在本發(fā)明方法的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案中，所用臥式火焰窯如圖1所示。該火焰窯包括馬蹄形窯身d和位于該窯身兩端的兩個(gè)端部dl和d2。一個(gè)端部dl上設(shè)有高位液相出口e，焙燒得到的液相熟料通過(guò)高位液相出口 e進(jìn)入冷卻工序，再到浸取工序，該高位液相出口 e通常位于端部dl的中下部。另一個(gè)端部d2 —個(gè)側(cè)角上設(shè)有低位液相出口 el，其設(shè)置應(yīng)使得當(dāng)回轉(zhuǎn)窯轉(zhuǎn)至低位液相出口 el位于回轉(zhuǎn)窯下部時(shí)可排出窯內(nèi)全部液相熟料或基本上完全排出窯內(nèi)全部液相熟料，該低位液相出口當(dāng)需要從窯中排出全部液相熟料時(shí)使用，例如檢修時(shí)。因此，高位液相出口 e的位置通常較低位液相出口 el更接近焙燒時(shí)的熔融液相液面。在窯身上設(shè)有4個(gè)底吹氧槍fl，f2, f3, f4以供入焙燒所需氧氣的含氧氣體如空氣。有利地，燒吹氧槍bl，b2，b3位于臥式火焰窯d的頂部，在窯身頂部上還設(shè)有I個(gè)加料口 a，以供入待焙燒的混合料。并在窯的頂部設(shè)有一個(gè)防爆門(mén)A，一個(gè)測(cè)火焰溫度裝置B。有利地是，加料口 a位于臥式回轉(zhuǎn)窯端部d2與頂燒吹氧槍bl之間，在窯的端部dl與燒吹氧槍b3之間的窯身頂部上還設(shè)置有煙氣出口 C，以移出焙燒所產(chǎn)生的氣體。
燒吹氧槍bl，b2，b3通過(guò)可燃性氣體的壓力和流量控制火焰窯內(nèi)溫度，并將純氧以超音速速度在被加熱的情況下，吹入熔體內(nèi)。應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，氧氣的流速、流量、壓力及槍的結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證氧氣充分?jǐn)嚢璨⑴c氧化反應(yīng)，而為了僅僅達(dá)到此目的，氧氣超速超壓，而使氧氣直接達(dá)到耐火磚上部，從而容易燒毀耐火磚。火焰窯d還包括傳動(dòng)裝置，以用于實(shí)現(xiàn)火焰窯d的回轉(zhuǎn)；該傳動(dòng)裝置通常包括電機(jī)I減速機(jī)j齒輪i。作為火焰窯，該裝置還包括軸承座m和窯體基礎(chǔ)k，其中軸承座m的作用在于對(duì)火焰窯d起支撐并輔助火焰窯d進(jìn)行回轉(zhuǎn)。在本發(fā)明方法的一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施方案中，所用火焰窯的底吹氧槍如圖2所示，該圖為該氧槍分單管及多管兩種形式，提供焙燒所需氧氣的含氧氣體。單管及多管氧槍為插塞式，便于檢修。在單管氧槍中，氧氣通過(guò)P管進(jìn)入，在噴頭氣流通道的外套管通過(guò)ol、o2管高速流過(guò)的氮?dú)馑逍詺怏w，在槍頭設(shè)有一層環(huán)形槽縫，不僅能強(qiáng)化冷卻噴頭，而且避免了氧槍和熔鹽直接接觸，從而對(duì)噴頭起保護(hù)作用，延緩損蝕，延長(zhǎng)了使用壽命。這保證了氣流以蘑菇頭的形式噴出，并防止了氧槍結(jié)瘤。并在金屬槍管外圍設(shè)有非金屬保護(hù)套nl、n2、n3、n4、n5、n6，防止氧槍過(guò)快被氧化。單管底吹氧槍中下部設(shè)有耐高溫耐氧化金屬加固保護(hù)層。在多管氧槍中，通過(guò)s管進(jìn)入空氣流入q槍管中進(jìn)入窯內(nèi)，并設(shè)置非金屬保護(hù)套r，延長(zhǎng)氧槍壽命。在本發(fā)明方法的另一個(gè)特別優(yōu)選實(shí)施方案中，所用火焰窯的頂燒吹氧槍如圖3所示。該頂燒吹氧槍含氧氣進(jìn)管x、xl，天然氣進(jìn)管U，非金屬套管V及三層套槍管W。有利的是，氧氣大量過(guò)剩，天然氣充分燃燒，過(guò)剩的氧被加熱到1510-1900°C時(shí)，以超音速射入熔鹽內(nèi)部，使鉻鐵礦及鉻鐵充分被氧化，并且由于燒吹氧槍在非金屬保護(hù)套保護(hù)下，壽命大為延長(zhǎng)。作為從氧槍供入的含氧氣體，底吹氣體，優(yōu)選為空氣。頂燒吹為90-99.99%純氧氣體，這一富氧氣體的供入不僅可以強(qiáng)化焙燒過(guò)程，提高了生產(chǎn)率，并且可以降低燃耗，減少了煙氣排放量。在本發(fā)明中，頂燒吹氧槍bl，b2，b3及底吹氧槍fl，f2，f3, f4水平間距為
0.1-0.49m。所述頂燒吹氧槍bl，b2，b3的設(shè)置應(yīng)使頂燒吹氧槍插入窯身d的方向與窯身d的重力垂直線方向的夾角為0-14.5° ;底吹氧槍?duì)?，f2，f3, f4設(shè)置應(yīng)使底吹氧槍插入窯身d的方向與窯身d的重力垂直線方向的夾角為0°。本發(fā)明方法提高了鉻鐵礦及鉻鐵的轉(zhuǎn)化率，降低了生產(chǎn)成本，節(jié)約了能源，有效地提高了生產(chǎn)能力，并且使產(chǎn)生的高鐵渣再次生產(chǎn)鉻鐵，返回循環(huán)利用。這是鉻鹽清潔化生產(chǎn)重大創(chuàng)新。實(shí)施例以下實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明，但不用來(lái)限制本發(fā)明的范圍。以下各實(shí)施例中，使用的鉻鐵礦為印度鉻鐵礦，其含量以三氧化二鉻計(jì)為50wt%，使用鉻鐵為國(guó)內(nèi)產(chǎn)中碳鉻鐵，其含量以三氧化二鉻計(jì)為95wt%。使用的純堿，碳酸鈉含量為98wt%。使用的液體鉻酸鈉，以鉻酸鈉計(jì)300克/升。使用的硝酸鈉含量為98wt%。使用的過(guò)氧化鈉含量為98wt %。使用的熔融冷卻后熟料含鉻酸鈉85wt %。實(shí)施例1-3中使用的焙燒設(shè)備為如圖1所示火焰窯，其中:該火焰窯為長(zhǎng)4.0m高
3.0m寬3.0m的馬蹄形窯，在窯身上具有4個(gè)沿著火焰窯叢軸向在同一直線上的氧槍?duì)?，f2, f3, f4，在窯的隔墻兩邊各兩個(gè)，在 窯身上還設(shè)有加料口 c ;火焰窯頂部，設(shè)有燒吹氧槍2個(gè)，bl、b2。頂燒吹氧槍與底吹氧槍每個(gè)相鄰的氧槍平間距0.4m ;頂燒吹氧槍bl，b2其縱向與窯身d的重力垂直線方向的夾角為14°。底吹氧槍fl，f2，f3，f4設(shè)置使得其縱向與窯身d的重力垂直線方向的夾角為0°。加料口 a位于臥式回轉(zhuǎn)窯端部d2與頂燒吹氧槍bl之間，煙氣出口 c在窯的端部dl與燒吹氧槍b2或b3之間。底吹氧槍具有圖2所示結(jié)構(gòu)，為該圖該氧槍多管形式，提供焙燒所需氧氣的含氧氣體。多管氧槍為插塞式，便于檢修。生產(chǎn)時(shí)，通過(guò)s管進(jìn)入空氣流入q槍管中進(jìn)入窯內(nèi)，并設(shè)置非金屬保護(hù)套r，延長(zhǎng)氧槍壽命。頂燒吹氧槍如圖3所示。該頂燒吹氧槍含氧氣進(jìn)管x、xl，天然氣進(jìn)管u,非金屬套管V及槍管W。實(shí)施例1
①按照質(zhì)量比為鉻鐵礦(以三氧化二鉻計(jì)):鉻鐵(以三氧化二鉻計(jì)):純堿:硝酸鈉:過(guò)氧化鈉:液體鉻酸鈉:熔融冷卻后熟料=I: 0.5: 2.0: 0.02: 0.02: 4.5: 0.5，配合成球，得到粒狀生料；②通過(guò)加料口 a將粒狀生料加入馬蹄形臥式火焰窯中，啟動(dòng)頂吹燒氧槍bl，b2，將反應(yīng)溫度控制為1550°C，并在此溫度下保持60min ；③然后，通過(guò)底吹氧槍fl，f2, f3，f4向臥式火焰窯中不斷噴入空氣，并在1550°C反應(yīng)5min，在此過(guò)程中反應(yīng)混合物呈熔融液相；④臥式火焰窯中產(chǎn)生的氣體從煙氣出口移出，液相熟料經(jīng)高位液相出口移出，在一個(gè)合金材料制成轉(zhuǎn)杯中，用高壓冷氣流冷卻，冷卻后，在帶槳葉的浸取槽中用90°C熱中水進(jìn)行連續(xù)浸取，并在帶式過(guò)濾機(jī)中連續(xù)過(guò)濾洗滌，得到鉻酸鈉堿性液和鐵渣。經(jīng)測(cè)定鉻礦轉(zhuǎn)化率(鉻鐵礦中的鉻轉(zhuǎn)化成鉻酸鈉堿性液中的可溶性鉻的百分比)為92.50%，鐵渣以三氧化二鐵計(jì)的鐵含量為58.20wt%。實(shí)施例2①按照質(zhì)量比為鉻鐵礦(以三氧化二鉻計(jì)):鉻鐵(以三氧化二鉻計(jì)):純堿:硝酸鈉:過(guò)氧化鈉:液體鉻酸鈉:熔融冷卻后熟料=
I: 10: 18.50: 0.15: 0.15: 22: 7.0，配合成球，得到粒狀生料；②通過(guò)加料口 a將粒狀生料加入馬蹄形臥式火焰窯中，啟動(dòng)頂吹燒氧槍bl，b2，將反應(yīng)溫度控制為1650 C，并在此溫度下保持40min ；③然后，通過(guò)底吹氧槍fl，f2, f3，f4向臥式火焰窯中不斷噴入空氣，并在1650°C反應(yīng)3min，在此過(guò)程中反應(yīng)混合物呈熔融液相；④臥式火焰窯中產(chǎn)生的氣體從煙氣出口移出，液相熟料經(jīng)高位液相出口移出，在一個(gè)合金材料制成轉(zhuǎn)杯中，用高壓冷氣流冷卻，冷卻后，在帶槳葉的浸取槽中用90°C熱中水進(jìn)行連續(xù)浸取，并在帶式過(guò)濾機(jī)中連續(xù)過(guò)濾洗滌，得到鉻酸鈉堿性液和鐵渣。經(jīng)測(cè)定鉻礦轉(zhuǎn)化率(即，鉻鐵礦中的鉻轉(zhuǎn)化成鉻酸鈉堿性液中的可溶性鉻的百分比，下同)為95.25 %，鐵渣以三氧化二鐵計(jì)的鐵含量為61.32wt%。實(shí)施例3①按照質(zhì)量比為鉻鐵礦(以三氧化二鉻計(jì)):鉻鐵(以三氧化二鉻計(jì)):純堿:硝酸鈉:過(guò)氧化鈉:液體鉻酸鈉:熔融冷卻后熟料=I: 50: 100: I: I: 100: 35,配合成球，得到粒狀生料；
②通過(guò)加料口 a將粒狀生料加入馬蹄形臥式火焰窯中，啟動(dòng)頂吹燒氧槍bl，b2，將反應(yīng)溫度控制為1850°C，并在此溫度下保持40min ；③然后，通過(guò)底吹氧槍fl，f2, f3, f4向臥式火焰窯中不斷噴入空氣，并在1850°C反應(yīng)2min，在此過(guò)程中反應(yīng)混合物呈熔融液相；④臥式火焰窯中產(chǎn)生的氣體從煙氣出口移出，液相熟料經(jīng)高位液相出口移出，在一個(gè)合金材料制成轉(zhuǎn)杯中，用高壓冷氣流冷卻，冷卻后，在帶槳葉的浸取槽中用90°C熱中水進(jìn)行連續(xù)浸取，并在帶式過(guò)濾機(jī)中連續(xù)過(guò)濾洗滌，得到鉻酸鈉堿性液和鐵渣。經(jīng)測(cè)定鉻礦轉(zhuǎn)化率(即，鉻鐵礦中的鉻轉(zhuǎn)化成鉻酸鈉堿性液中的可溶性鉻的百分比，下同)為98.73 %，鐵渣以三氧化二鐵計(jì)的鐵含 量為62.5Iwt%。
權(quán)利要求
1.一種混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，由以下步驟組成: (a)鉻鐵礦和鉻鐵，與純堿、硝酸鈉、過(guò)氧化鈉經(jīng)計(jì)量后混合，將該混合料在圓盤(pán)造粒機(jī)中與浸取后液體鉻酸鈉進(jìn)行造粒； (b)形成顆粒的生料在三轉(zhuǎn)筒烘干機(jī)中通過(guò)火焰窯來(lái)的熱氣進(jìn)行干燥； (C)干燥后的顆粒生料和冷卻后熔融熟料一起進(jìn)入火焰窯，在氧氣或空氣存在下采用頂燒吹氧底復(fù)吹氧混煉使得鉻鐵礦和鉻鐵在熔鹽介質(zhì)中呈熔融液相進(jìn)行分解氧化，得到鉻酸鈉熟料； (d)熟料經(jīng)轉(zhuǎn)杯高壓風(fēng)冷卻后，在連續(xù)浸取槽中用熱水連續(xù)浸取； (e)對(duì)浸取料漿在過(guò)濾機(jī)中連續(xù)過(guò)濾洗滌，得到鉻化工初級(jí)產(chǎn)品液體鉻酸鈉。
2.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:所述火焰窯排出的煙氣及轉(zhuǎn)杯高壓風(fēng)冷卻熟料而被加熱的空氣，進(jìn)入余熱回收發(fā)電系統(tǒng)。
3.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:所述(e)步驟排出的高鐵渣進(jìn)入冶煉鉻鐵系統(tǒng)。
4.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:所述(c)步驟中的焙燒溫度為1510-1900°C。
5.如權(quán)利要求4所述的混 煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:所述(c)步驟中的焙燒溫度為1550-1650°C。
6.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:所述的混合料中，鉻鐵的加入總量為鉻鐵礦質(zhì)量的0.01-100倍； 純堿的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的1.2-3倍； 硝酸鈉的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的0.01-0.5倍； 所述的混合料中，過(guò)氧化鈉的加入總量為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的0.01-0.5 倍。
7.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:所述鉻鐵礦中鉻含量以三氧化二鉻計(jì)為> 35wt%，鉻鐵中鉻含量以三氧化二鉻計(jì)為> 73wt%。
8.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:其中在混合料中成球時(shí)，加入的液體鉻酸鈉中鉻酸鈉濃度為200-500克/升，其液體鉻酸鈉加入總量以鉻酸鈉含量計(jì)為生料中三價(jià)鉻以三氧化二鉻計(jì)的質(zhì)量的0.1-10倍。
9.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:所述(c)步驟中的加入的焙燒冷卻后熔融熟料，其總量為鉻鐵礦和鉻鐵中以總?cè)趸t計(jì)質(zhì)量的0.01-2.5 倍。
10.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:混合料在火焰窯中的焙燒時(shí)間為0.01-0.099h。
11.如權(quán)利要求1所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法，其特征在于:混合料中鉻鐵礦和鉻鐵粒度均在0.2-0.01微米。
12.—種如權(quán)利要求1-11之一所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:由火焰窯和帶動(dòng)火焰窯轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，所述火焰窯的窯內(nèi)設(shè)有中部隔墻，將窯內(nèi)分為生料熔融氧化區(qū)和熟料熔融繼續(xù)氧化區(qū)； 窯身兩端為兩個(gè)端部dl和d2，端部dl上設(shè)有高位液相出口 e，該高位液相出口 e位于端部dl的中下部；另一個(gè)端部d2的一個(gè)側(cè)角上設(shè)有低位液相出口 el，所述el設(shè)置使得當(dāng)火焰窯轉(zhuǎn)至低位液相出口 el位于火焰窯下部時(shí)可排出火焰窯內(nèi)全部或基本上完全排出窯內(nèi)全部液相熟料； 火焰窯身底部設(shè)有一個(gè)或多個(gè)底吹氧槍?zhuān)敳吭O(shè)有一個(gè)或多個(gè)頂燒吹氧槍和加料口 a以及煙氣出口 C，加料口 a和煙氣出口 c分別設(shè)在窯頂部?jī)啥恕?br> 13.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括電機(jī)1、減速機(jī)j、齒輪傳動(dòng)件1、軸承座m和窯體基礎(chǔ)k，火焰窯通過(guò)軸承和軸承座m支撐在窯體基礎(chǔ)k上，軸承上連接齒輪傳動(dòng)件i，齒輪傳動(dòng)件i由減速機(jī)和電機(jī)連接帶動(dòng)。
14.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述窯身底部設(shè)有4個(gè)底吹氧槍?duì)?，f2, f3及f4，頂部設(shè)有2頂燒吹氧槍bl，b2或3個(gè)頂燒吹氧槍bl，b2及b3 ;加料口 a位于火焰窯端部d2與頂燒吹氧槍bl之間，煙氣出口 c設(shè)在窯的端部dl與燒吹氧槍b2或b3之間。
15.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述火焰窯為臥式馬蹄形火焰窯。
16.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述窯內(nèi)中部隔墻上設(shè)有低位熔鹽虹吸口，該虹吸口頂部高度距離窯膛底部0.02-0.5m,虹吸口底部高度距離窯膛底部0.001-0.48m。
17.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:在窯的頂部設(shè)有一個(gè)防爆門(mén)A，一個(gè)測(cè)火焰溫度裝置B。
18.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述的頂燒氧槍相鄰氧槍水平間 距為0.1-0.49m ;底吹氧槍相鄰氧槍水平間距為0.1-0.49m。
19.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述頂燒吹氧槍bl，b2，b3的設(shè)置應(yīng)使頂燒吹氧槍插入窯身d的方向與窯身d的重力垂直線方向的夾角為0-14.5° ;底吹氧槍fl，f2, f3, f4設(shè)置應(yīng)使底吹氧槍插入窯身d的方向與窯身d的重力垂直線方向的夾角為0°。
20.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述的底吹氧槍為單孔插塞式氧槍?zhuān)ǚ墙饘賹油鈱?、氧氣進(jìn)入管P和金屬加固保護(hù)層R ;所述的氧氣進(jìn)入管P的非金屬層外層的內(nèi)層N上設(shè)有隋性氣體流入的側(cè)管Ol、側(cè)管02和一層環(huán)形槽縫；所述的非金屬層外層由保護(hù)套nl、n2、n3、n4、n5和n6組成；所述的單孔插塞式氧槍的中下部設(shè)有耐高溫耐氧化的金屬加固保護(hù)層R。
21.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述的底吹氧槍為多孔插塞式氧槍?zhuān)ǚ墙饘賹油鈱觬、進(jìn)氣管s和多孔出氣管q，氣體通過(guò)進(jìn)氣管s進(jìn)入多孔出氣管q中進(jìn)入窯內(nèi)。
22.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:底吹氧槍噴入氣體為空氣或30-50%的富氧空氣或90-99.99%氧氣。
23.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述的頂燒吹氧槍包括氧氣進(jìn)管X、Xl，天然氣進(jìn)管U，非金屬套管V及三層套槍管w ;所述的氧氣進(jìn)管X外部設(shè)有三層套槍管W，三層套槍管W外部設(shè)置非金屬套管V，氧氣進(jìn)管X的側(cè)部設(shè)有氣進(jìn)管xl和天然氣進(jìn)管U。
24.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:頂燒吹氧槍噴入氣體為90-99.99%的氧氣；所述的氧氣與天然氣充分燃燒，過(guò)剩的氧被加熱到1510-1900°C時(shí)，以超音速射入焙燒中的熔鹽內(nèi)部。
25.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:底吹氧槍的非金屬層外層及火焰窯的耐火磚的非金屬材料的成分按照重量比為Cr203l-15%，Al20370-90 %，SiO20.5-5 %，P2O50.1-8 %，ZrO20.5-10 %。
26.如權(quán)利要求12所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:頂燒吹氧槍的非金屬套管V的材料為Al2O3和/或Si3N4 ;其中Al2O3和Si3N4混合時(shí)，兩者的比例為1: 0.01-0.5。
27.如權(quán)利要求25或26所述的混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的裝置，其特征在于:所述的材料在130-140N/mm2壓力下壓制成型，并在1900-2200°C、0.5_5h燒制而成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種混煉鉻鐵礦和鉻鐵制備鉻酸鈉的方法及其裝置，包括將包含鉻鐵礦和鉻鐵，與純堿、硝酸鈉、過(guò)氧化鈉經(jīng)計(jì)量混合，在造粒機(jī)中與浸取后液體鉻酸鈉進(jìn)行造粒，烘干機(jī)中干燥，干燥后和冷卻后部分返回熟料一起進(jìn)入火焰窯，使得鉻鐵礦和鉻鐵在熔鹽介質(zhì)中呈熔融液相進(jìn)行分解氧化，得到鉻酸鈉熟料，熟料經(jīng)冷卻后，進(jìn)行連續(xù)浸取、過(guò)濾、洗滌，得到鉻化工初級(jí)產(chǎn)品液體鉻酸鈉?；鹧娓G包括馬蹄形窯身和窯身中的隔墻及低位熔鹽虹吸口，在窯身頂部設(shè)有一個(gè)或多個(gè)燒吹氧槍和一個(gè)或多個(gè)加料口，并在窯部上方設(shè)置煙氣出口；在窯的底部設(shè)有一個(gè)或多個(gè)氧槍。該發(fā)明方法氧化率及熟料浸取率高，氧化率達(dá)到98％以上，浸取率達(dá)到99.97％，鉻收率97.96％。
文檔編號(hào)C01G37/14GK103121717SQ201310045109
公開(kāi)日2013年5月29日 申請(qǐng)日期2013年2月5日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月5日
發(fā)明者陳雪梅, 艾思凡, 盧小菊, 張勇 申請(qǐng)人:湖北理工學(xué)院