專利名稱：一種預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉻鐵礦的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法。
背景技術(shù)：
鉻鹽工業(yè)是化工與冶金交叉的重要基礎(chǔ)原料工業(yè)，是無(wú)機(jī)鹽工業(yè)的一個(gè)重要分支。鉻酸鹽是重要的無(wú)機(jī)化工基礎(chǔ)原料，用于生產(chǎn)重鉻酸鉀(鈉、鋰)、鉻酸酐、氧化鉻、金屬鉻等產(chǎn)品。國(guó)內(nèi)外已有工業(yè)化 生產(chǎn)技術(shù)是有鈣焙燒工藝和無(wú)鈣焙燒工藝，反應(yīng)溫度為1200°C，資源能源利用率低，且排放大量的高毒性鉻渣。其中有鈣焙燒工藝，生產(chǎn)It鉻鹽產(chǎn)品產(chǎn)生2.5 3t高毒性鉻渣，渣中總鉻達(dá)5% ;無(wú)鈣焙燒利用返渣全部取代含鈣填料，大大降低了鉻渣的排放量，每噸產(chǎn)品排渣量由原來(lái)的2.5t降低至0.8t，但也沒從根本上解決問題，鉻渣嚴(yán)重污染環(huán)境，長(zhǎng)期被列為我國(guó)污染行業(yè)之首。針對(duì)鉻鹽傳統(tǒng)行業(yè)資源利用率低、能耗高、污染重的狀況，中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所開發(fā)了低溫亞熔鹽液相氧化法，采用氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液為熔鹽，通入空氣或富氧空氣進(jìn)行氣液固三相反應(yīng)，制備鉻酸鈉或者鉻酸鉀。該技術(shù)不僅可在300 550°C分解鉻鐵礦，鉻轉(zhuǎn)化率高于99%，且鉻渣量少，生產(chǎn)It產(chǎn)品只產(chǎn)生0.8 1.5t的富鐵渣。但該工藝堿礦比較高(一般為5:1 7:1 )，溫度高(一般為320°C 340°C )，最主要的是工藝耗時(shí)太長(zhǎng)(一般為6h)。亞熔鹽鉻鹽清潔生產(chǎn)工藝技術(shù)作為新研發(fā)的技術(shù)，還需進(jìn)行大量的技術(shù)優(yōu)化工作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，對(duì)亞熔鹽液相氧化技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。該方法工藝操作簡(jiǎn)單，無(wú)其它污染物產(chǎn)生，降低了堿礦比和反應(yīng)溫度，大大縮短了反應(yīng)所需要的時(shí)間，優(yōu)化了亞熔鹽液相氧化工藝，尤其是可以處理低品位鉻鐵礦，是一個(gè)值得推廣應(yīng)用的方法。本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，包括以下步驟:I)將鉻鐵礦原料加熱焙燒，得到鉻鐵礦焙燒產(chǎn)物；其中，所述焙燒溫度為700 12000C ;焙燒時(shí)間為20min Ih ；2)將步驟I)得到鉻鐵礦焙燒產(chǎn)物與堿溶液混合，通入氧化劑，使發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，獲得混合料漿產(chǎn)物；3)加水稀釋步驟2)獲得的混合料漿產(chǎn)物，使六價(jià)鉻及水溶性組分進(jìn)入液相，然后進(jìn)行固液分離，得到鉻酸鹽溶液和濾餅；4)將步驟3)獲得的鉻酸鹽溶液經(jīng)過(guò)除雜處理后獲得鉻酸鹽產(chǎn)品。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟2)所述堿溶液與鉻鐵礦焙燒產(chǎn)物質(zhì)量比為2:1 4:1 ;所述亞熔鹽反應(yīng)溫度為300 320°C，反應(yīng)時(shí)間為I 3h。本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，所用原料鉻鐵礦為鉻含量大于27%的鉻鐵礦，尤其是鉻含量在27% 35.7%的鉻鐵礦。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟I)所述焙燒用設(shè)備優(yōu)選馬弗爐或氣氛爐。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟I)所述鉻鐵礦原料優(yōu)選粉碎至250目以下。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟2)所述氧化劑為氧含量范圍在18% 99.9%的空氣、富氧空氣或純氧氣，通入量按氧化劑中氧重量與鉻鐵礦原料的質(zhì)量比為2:1 4:1通入。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟2)所述堿溶液為濃度75% 90%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟2)反應(yīng)后得到的混合料漿產(chǎn)物含KOH、K2CrO4、水溶性雜質(zhì)及富鐵尾渣。本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，逆流洗滌后，堿被濃縮回收，進(jìn)入步驟2)循環(huán)使用。本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟3)具體為，稀釋步驟2)得到的產(chǎn)物，加入水(加水量一般按照液固質(zhì)量比為3:1 6:1，優(yōu)選5:1)使全部的六價(jià)鉻以及部分水溶性雜質(zhì)組分進(jìn)入液相，進(jìn)行液固分離操作，得到鉻酸鹽溶液和濾餅，該濾餅經(jīng)逆流洗滌，洗去殘余鉻酸鹽和堿，得到氧化鐵、氧化鎂及硅酸鹽的固相混合物，洗滌水中堿濃縮后返回步驟2)，循環(huán)使用。根據(jù)本發(fā)明的 預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟3)采用真空抽濾機(jī)進(jìn)行固液分離。根據(jù)本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟3)獲得的濾餅經(jīng)逆流洗滌，得到固相混合物。本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，步驟4)制得的鉻酸鹽產(chǎn)品可以進(jìn)行鉻系下游產(chǎn)品的生產(chǎn)。本發(fā)明具有如下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果:(I)以鉻鐵礦為原料，在馬弗爐中，設(shè)置溫度700°C以上，焙燒一段時(shí)間，鉻鐵礦尖晶石結(jié)構(gòu)被高溫破壞，暴露出尖晶石里面的Cr2O3,在氫氧化鉀高濃度溶液中直接發(fā)生氧化反應(yīng)，得到鉻酸鹽產(chǎn)品。反應(yīng)過(guò)程中，堿礦比由5:1降低到4:1以下，反應(yīng)溫度由340°C降低到320°C以下，反應(yīng)時(shí)間由6h縮短到3h以內(nèi)，極大的提高了生產(chǎn)效率。(2)本發(fā)明是焙燒后的鉻鐵礦在高濃度堿溶液中，一步氧化溶出鉻酸鹽，由于反應(yīng)介質(zhì)是濃堿溶液，可以按化學(xué)理論量進(jìn)行配料，從而使得反應(yīng)完成液的固液分離極易實(shí)現(xiàn)，易于操作，固液分離后的鉻酸鹽溶液經(jīng)過(guò)除雜，可直接生產(chǎn)鉻酸鹽產(chǎn)品，也可與鉻鹽廠后續(xù)工段直接接口生產(chǎn)鉻化合物下游產(chǎn)品。


圖1本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法的工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1采用鉻含量35.31%，鐵含量21.38%，鎂含量5.45%，鋁含量7.52%，硅含量1.30%的鉻鐵礦為原料，粉碎至250目以下。首先在馬弗爐中焙燒20min，焙燒溫度為700°C。用焙燒過(guò)的鉻鐵礦作為原料和氫氧化鉀溶液發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，配方為鉻鐵礦30.0g，氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比為4:1，堿溶液濃度為80%。將反應(yīng)物料加入到反應(yīng)釜中，通入純氧氣(氧含量99.9%) 150L/h，反應(yīng)溫度為300°C，反應(yīng)時(shí)間為2h，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫出料，加入一定量的水，進(jìn)行固液分離，濾餅經(jīng)過(guò)多次洗滌，洗至無(wú)六價(jià)鉻的特征色為止，檢測(cè)鉻轉(zhuǎn)化率為99.25%。得到黃色干濾餅14.36g，含鉻0.55%、硅1.12%、鋁0.56%。實(shí)施例2采用鉻含量35.31%，鐵含量21.38%，鎂含量5.45%，鋁含量7.52%，硅含量1.30%的鉻鐵礦為原料，粉碎至250目以下。首先在馬弗爐中焙燒I個(gè)小時(shí)，焙燒溫度為900°C。用焙燒過(guò)的鉻鐵礦作為原料和氫氧化鉀溶液發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，配方為鉻鐵礦30.0g，氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比為4:1，堿溶液濃度為80%。將反應(yīng)物料加入到反應(yīng)釜中，通入純氧氣(氧含量99.9%) 150L/h，反應(yīng)溫度為320°C，反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫出料，加入一定量的水，進(jìn)行固液分離，濾餅經(jīng)過(guò)多次洗滌，洗至無(wú)六價(jià)鉻的特征色為止，檢測(cè)鉻轉(zhuǎn)化率為99.84%ο得到黃色干濾餅16.76g，含鉻0.10%、硅0.88%、鋁0.56%。實(shí)施例3采用鉻含量35.31%，鐵含量21.38%，鎂含量5.45%，鋁含量7.52%，硅含量1.30%的鉻鐵礦為原料，粉碎至250目以下。首先在馬弗爐中焙燒半個(gè)小時(shí)，焙燒溫度為1200°C。用焙燒過(guò)的鉻鐵礦作為原料和氫氧化鉀溶液發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，配方為鉻鐵礦30.0g，氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比為4:1，堿溶液濃度為80%。將反應(yīng)物料加入到反應(yīng)釜中，通入純氧氣(氧含量99.9%)150L/h，反應(yīng)溫度為300°C，反應(yīng)時(shí)間為2h，，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫出料，加入一定量的水，進(jìn)行固液分離， 濾餅經(jīng)過(guò)多次洗滌，洗至無(wú)六價(jià)鉻的特征色為止，檢測(cè)鉻轉(zhuǎn)化率為99.42%ο得到黃色干濾餅16.22g，含鉻0.38%、硅0.62%、鋁0.66%。實(shí)施例4采用鉻含量35.31%，鐵含量21.38%，鎂含量5.45%，鋁含量7.52%，硅含量1.30%的鉻鐵礦為原料，粉碎至250目以下。首先在馬弗爐中焙燒半個(gè)小時(shí)，焙燒溫度為700°C。用焙燒過(guò)的鉻鐵礦作為原料和氫氧化鉀溶液發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，配方為鉻鐵礦30.0g，氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比為3:1，堿溶液濃度為80%。將反應(yīng)物料加入到反應(yīng)釜中，通入純氧氣(氧含量99.9%)150L/h，反應(yīng)溫度為320°C，反應(yīng)時(shí)間為2h，，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫出料，加入一定量的水，進(jìn)行固液分離，濾餅經(jīng)過(guò)多次洗滌，洗至無(wú)六價(jià)鉻的特征色為止，檢測(cè)鉻轉(zhuǎn)化率為99.05%。得到黃色干濾餅15.7g，含鉻0.64%、硅1.21%、鋁0.91%。實(shí)施例5采用鉻含量27%，鐵含量21.38%，鎂含量5.45%，鋁含量7.52%，硅含量1.30%的鉻鐵礦為原料，粉碎至250目以下。首先在馬弗爐中焙燒半個(gè)小時(shí)，焙燒溫度為700°C。用焙燒過(guò)的鉻鐵礦作為原料和氫氧化鉀溶液發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，配方為鉻鐵礦30.0g，氫氧化鉀與鉻鐵礦的質(zhì)量比為2:1，堿溶液濃度為80%。將反應(yīng)物料加入到反應(yīng)釜中，通入純氧氣(氧含量99.9%) 200L/h，反應(yīng)溫度為300°C，反應(yīng)時(shí)間為lh，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫出料，加入一定量的水，進(jìn)行固液分離 ，濾餅經(jīng)過(guò)多次洗滌，洗至無(wú)六價(jià)鉻的特征色為止，檢測(cè)鉻轉(zhuǎn)化率為91.57%。得到黃色干濾餅17.9g，含鉻4.99%、硅1.25%、鋁1.27%。實(shí)施例6采用鉻含量35.7%，鐵含量21.08%,鎂含量5.50%,鋁含量7.43%，硅含量1.30%的鉻鐵礦為原料，粉碎至250目以下。首先在馬弗爐中焙燒I個(gè)小時(shí)，焙燒溫度為700°C。用焙燒過(guò)的鉻鐵礦作為原料和氫氧化鈉溶液發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，配方為鉻鐵礦30.0g，氫氧化鈉與鉻鐵礦的質(zhì)量比為4:1，堿溶液濃度為75%。將反應(yīng)物料加入到反應(yīng)釜中，通入空氣(氧含量18%) 150L/h，反應(yīng)溫度為300°C，反應(yīng)時(shí)間為3h，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫出料，加入一定量的水，進(jìn)行固液分離，濾餅經(jīng)過(guò)多次洗滌，洗至無(wú)六價(jià)鉻的特征色為止，檢測(cè)鉻轉(zhuǎn)化率為99.50%ο得到黃色干濾餅15.36g，含鉻0.51%、硅1.20%、鋁0.52%。實(shí)施例7采用鉻含量27%，鐵含量25.18%，鎂含量`5.30%,鋁含量7.38%，硅含量1.60%的鉻鐵礦為原料，粉碎至250目以下。首先在氣氛爐中焙燒20min，焙燒溫度為1200°C。用焙燒過(guò)的鉻鐵礦作為原料和氫氧化鉀溶液發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，配方為鉻鐵礦30.0g，氫氧化鈉與鉻鐵礦的質(zhì)量比為3:1，堿溶液濃度為90%。將反應(yīng)物料加入到反應(yīng)釜中，通入純氧氣(氧含量99.9%) 200L/h，反應(yīng)溫度為320°C，反應(yīng)時(shí)間為2h，反應(yīng)結(jié)束后降溫至室溫出料，加入一定量的水，進(jìn)行固液分離，濾餅經(jīng)過(guò)多次洗滌，洗至無(wú)六價(jià)鉻的特征色為止，檢測(cè)鉻轉(zhuǎn)化率為99.30%ο得到黃色干濾餅16.26g，含鉻0.47%、硅1.13%、鋁0.72%。
權(quán)利要求
1.一種預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，包括以下步驟: O將鉻鐵礦原料加熱焙燒，得到鉻鐵礦焙燒產(chǎn)物；其中，所述焙燒溫度為700 12000C ;焙燒時(shí)間為20min Ih ； 2)將步驟I)得到鉻鐵礦焙燒產(chǎn)物與堿溶液混合，通入氧化劑，使發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)，獲得混合料漿產(chǎn)物； 3)加水稀釋步驟2)獲得的混合料漿產(chǎn)物，使六價(jià)鉻及水溶性組分進(jìn)入液相，然后進(jìn)行固液分離，得到鉻酸鹽溶液和濾餅； 4)將步驟3)獲得的鉻酸鹽溶液經(jīng)過(guò)除雜處理后獲得鉻酸鹽產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，步驟2)所述堿溶液與鉻鐵礦焙燒產(chǎn)物質(zhì)量比為2:1 4:1 ;所述亞熔鹽反應(yīng)溫度為300 320°C，反應(yīng)時(shí)間為I 3h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，所述鉻鐵礦原料的鉻含量大于27%?！?br> 4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，步驟2)按氧化劑中氧重量與鉻鐵礦原料的質(zhì)量比為2:1 4:1通入。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，步驟2)所述氧化劑為氧含量范圍在18% 99.9%的空氣、富氧空氣或純氧氣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，步驟2)所述堿溶液為質(zhì)量百分比濃度75% 90%的氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，步驟3)所述加水稀釋按液固質(zhì)量比3:1 6:1加水。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，步驟3)采用真空抽濾機(jī)進(jìn)行固液分離。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，步驟3)獲得的濾餅經(jīng)逆流洗滌，得到固相混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或9所述的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，其特征在于，所述逆流洗滌后，堿被濃縮回收，進(jìn)入步驟2)循環(huán)使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及鉻鐵礦的處理技術(shù)領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法。本發(fā)明的預(yù)焙燒強(qiáng)化亞熔鹽分解鉻鐵礦的方法，包括以下步驟1)將鉻鐵礦原料加熱焙燒，得到鉻鐵礦焙燒產(chǎn)物；其中，所述焙燒溫度為700～1200℃；焙燒時(shí)間為20min～1h；2)將步驟1)得到鉻鐵礦焙燒產(chǎn)物與堿溶液混合，通入氧化劑，使發(fā)生亞熔鹽反應(yīng)；3)加水稀釋步驟2)獲得的混合料漿產(chǎn)物，然后進(jìn)行固液分離，得到鉻酸鹽溶液和濾餅；4)將步驟3)獲得的鉻酸鹽溶液經(jīng)過(guò)除雜處理后獲得鉻酸鹽產(chǎn)品。本發(fā)明易于操作，固液分離后的鉻酸鹽溶液經(jīng)過(guò)除雜，可直接生產(chǎn)鉻酸鹽產(chǎn)品，也可與鉻鹽廠后續(xù)工段直接接口生產(chǎn)鉻化合物下游產(chǎn)品。
文檔編號(hào)C01G37/14GK103183384SQ201310108639
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月29日
發(fā)明者曲景奎, 劉強(qiáng), 余志輝, 齊濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所