本實(shí)用新型涉及鉻鐵氯化技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種鉻鐵氯化裝置。
背景技術(shù)：
三氯化鉻是合成其他鉻鹽的重要原料，被廣泛用于印染工業(yè)、電鍍工業(yè)、化學(xué)工業(yè)、顏料工業(yè)、以及有機(jī)合成等方面。其中，在印染工業(yè)中用作媒染劑、在電鍍工業(yè)中用于鍍鉻、化學(xué)工業(yè)中用于生產(chǎn)其他鉻鹽、顏料工業(yè)中用于制造各種含鉻顏料，在有機(jī)合成方面用于制造鉻催化劑、也可以作為分解試劑。
目前，無水三氯化鉻的制法是用三氧化二鉻通氯加碳在高溫狀態(tài)下反應(yīng)制得，這種方法存在工藝流程長(zhǎng)、制造成本高、產(chǎn)品質(zhì)量低、有污染等缺陷。三氧化二鉻是鉻鐵礦經(jīng)氧化焙燒、浸取、酸化、結(jié)晶、干燥先制無水紅礬鈉，然后同硫酸反應(yīng)制成鉻酐，鉻酐再經(jīng)高溫煅燒而成；或者鉻鐵礦經(jīng)氧化焙燒、水浸得到鉻酸鈉溶液，加入硫磺還原析出氫氧化鉻沉淀，再經(jīng)過濾分離、水洗、烘干、高溫煅燒而制得三氧化二鉻。
還有一種無水三氯化鉻制法是用金屬鉻同氯氣在高溫下反應(yīng)制得，該方法所使用的金屬鉻是用鋁熱法生產(chǎn)，其主要原料三氧化二鉻同樣需要采用上述工藝制得，因此這種無水三氯化鉻的生產(chǎn)方法同樣存在制造成本高、產(chǎn)品質(zhì)量低、有污染的缺點(diǎn)。
現(xiàn)有技術(shù)下的無水三氯化鉻生產(chǎn)裝置流程長(zhǎng)、氧化鉻成本高；Si、Na、S、Fe等雜質(zhì)較難去除，產(chǎn)品質(zhì)量差；其主要原料三氧化二鉻氧化焙燒制備過程中，會(huì)產(chǎn)生大量含有Cr6+的有毒鉻渣，污染環(huán)境，而且治理困難、費(fèi)用高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型旨在解決上面描述的問題。本實(shí)用新型的一個(gè)目的是提供一種解決以上問題中的任何一個(gè)的鉻鐵氯化裝置。具體地，本實(shí)用新型提供能夠縮短工藝流程、且實(shí)現(xiàn)三氯化鉻的清潔生產(chǎn)的鉻鐵氯化裝置。
根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，本實(shí)用新型提供了一種鉻鐵氯化裝置，所述鉻鐵氯化裝置包括依次連通設(shè)置的投料區(qū)、反應(yīng)區(qū)、出料區(qū)和尾氣處理區(qū)，其中，所述反應(yīng)區(qū)包括氯化爐和排渣槽，所述投料區(qū)與所述氯化爐相連通，所述氯化爐與所述出料區(qū)相連通，所述排渣槽與所述氯化爐的底端相連通。
其中，所述出料區(qū)包括一級(jí)冷凝器和二級(jí)冷凝器，其中，所述一級(jí)冷凝器設(shè)置在所述氯化爐和所述二級(jí)冷凝器之間，且所述氯化爐、所述一級(jí)冷凝器和所述二級(jí)冷凝器依次相連通。
其中，所述一級(jí)冷凝器的底端設(shè)置有第一出料罐，所述二級(jí)冷凝器的底端設(shè)置有第二出料罐。
其中，所述投料區(qū)包括爐前混料倉和螺旋給料機(jī)，其中，所述爐前混料倉與所述螺旋給料機(jī)的第一端相連通，所述螺旋給料機(jī)的第二端與所述氯化爐相連通。
其中，所述投料區(qū)還包括膨脹倉，所述膨脹倉與所述爐前混料倉相連通。
其中，所述尾氣處理區(qū)包括至少一個(gè)尾氣淋洗塔，所述尾氣淋洗塔的底部設(shè)置有至少一個(gè)淋洗泵，所述尾氣淋洗塔與所述出料區(qū)相連通。
其中，所述尾氣處理區(qū)包括兩個(gè)所述尾氣淋洗塔，且兩個(gè)所述尾氣淋洗塔串聯(lián)設(shè)置。
其中，所述尾氣處理區(qū)還包括尾氣風(fēng)機(jī)和煙囪，其中，所述尾氣風(fēng)機(jī)的入口端與串聯(lián)設(shè)置的至少一個(gè)所述尾氣淋洗塔中最后一個(gè)所述尾氣淋洗塔相連通，所述尾氣風(fēng)機(jī)的出口端與所述煙囪相連通。
其中，所述煙囪的出口高于地面15米。
本實(shí)用新型提供的鉻鐵氯化裝置工藝流程短、生產(chǎn)制造成本低，由該鉻鐵氯化裝置生產(chǎn)的三氯化鉻質(zhì)量明顯優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)，完全解決了現(xiàn)有工藝Cr6+的污染問題，是典型的清潔生產(chǎn)新工藝裝置，其經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著。
參照附圖來閱讀對(duì)于示例性實(shí)施例的以下描述，本實(shí)用新型的其他特性特征和優(yōu)點(diǎn)將變得清晰。
附圖說明
并入到說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分的附圖示出了本實(shí)用新型的實(shí)施例，并且與描述一起用于解釋本實(shí)用新型的原理。在這些附圖中，類似的附圖標(biāo)記用于表示類似的要素。下面描述中的附圖是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1示例性地示出了根據(jù)本實(shí)用新型的鉻鐵氯化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請(qǐng)中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互任意組合。
本實(shí)用新型的基本思想是，設(shè)計(jì)一種可以直接采用鉻鐵礦生產(chǎn)三氯化鉻的裝置，減少中間工藝，縮短工藝流程。利用三氯化鉻和氯化鐵的熔點(diǎn)之差，采用鉻鐵礦直接與氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，并通過控制出料溫度輕易將三氯化鉻和氯化鐵進(jìn)行分離，從而得到高品質(zhì)的三氯化鉻，同時(shí)有效避免Cr6+的產(chǎn)生，避免環(huán)境污染。
下面結(jié)合附圖，對(duì)根據(jù)本實(shí)用新型所提供的鉻鐵氯化裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。
本實(shí)用新型提供了一種鉻鐵氯化裝置，圖1示出了該鉻鐵氯化裝置的一種實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。參照?qǐng)D1所示，該鉻鐵氯化裝置包括依次連通設(shè)置的投料區(qū)10、反應(yīng)區(qū)20、出料區(qū)30和尾氣處理區(qū)40。其中，反應(yīng)區(qū)20包括氯化爐21和排渣槽22，投料區(qū)10與氯化爐21相連通。在使用時(shí)先將氯化爐21預(yù)熱到850℃以上，原料經(jīng)由投料區(qū)10加入到反應(yīng)區(qū)20的氯化爐21內(nèi)，同時(shí)向氯化爐21內(nèi)通入氯氣，進(jìn)行氯化反應(yīng)，將溫度保持在850℃～1050℃之間，制得無水三氯化鉻和氯化鐵。同時(shí)，氯化爐21與出料區(qū)30相連通，制得的無水三氯化鉻和氯化鐵進(jìn)入出料區(qū)30進(jìn)行分離、出料處理；排渣槽22與氯化爐21的底端相連通，在氯化反應(yīng)過程中，鉻鐵礦中未參與反應(yīng)的廢渣則經(jīng)由排渣槽22排出爐外。
具體地，出料區(qū)30包括一級(jí)冷凝器31和二級(jí)冷凝器32，其中，一級(jí)冷凝器31設(shè)置在氯化爐21和二級(jí)冷凝器32之間，且氯化爐21、一級(jí)冷凝器31和二級(jí)冷凝器32依次相連通。由于三氯化鉻的沸點(diǎn)明顯高于氯化鐵的沸點(diǎn)，所以可以在氯化鐵中先分離收集三氯化鉻，即一級(jí)冷凝器31用于分離收集三氯化鉻，二級(jí)冷凝器32則用于收集氯化鐵。具體地，一級(jí)冷凝器31的出口溫度控制在400℃～600℃，可以確保三氯化鉻進(jìn)入冷凝狀態(tài)，而氯化鐵仍完全保持在氣態(tài)，從而有效將三氯化鉻進(jìn)行分離收集；二級(jí)冷凝器32的出口溫度控制在100℃～150℃，確保氯化鐵完全進(jìn)入冷凝狀態(tài)，能夠進(jìn)行收集。
具體地，一級(jí)冷凝器31的底端設(shè)置有第一出料罐310，用以將固態(tài)無水三氯化鉻進(jìn)行排出；二級(jí)冷凝器32的底端設(shè)置有第二出料罐320，用以將固態(tài)氯化鐵進(jìn)行排出收集。
參照?qǐng)D1所示，投料區(qū)10包括爐前混料倉11和螺旋給料機(jī)12。其中，爐前混料倉11與螺旋給料機(jī)12的第一端相連通，螺旋給料機(jī)12的第二端與氯化爐21相連通。準(zhǔn)備好的各原料經(jīng)由爐前混料倉11進(jìn)行混合，混合均勻后的物料經(jīng)由螺旋給料機(jī)輸送到氯化爐21內(nèi)參與氯化反應(yīng)。
在本實(shí)施例中，投料區(qū)10還包括膨脹倉13，膨脹倉13與爐前混料倉11相連通。鉻鐵礦在進(jìn)入投料區(qū)10之前先進(jìn)行粉碎，然后與捕集劑一同進(jìn)入膨脹倉13，進(jìn)行預(yù)熱，然后再進(jìn)入爐前混料倉11進(jìn)行均勻混合。
根據(jù)本實(shí)用新型的鉻鐵氯化裝置，其尾氣處理區(qū)40包括至少一個(gè)尾氣淋洗塔41，尾氣淋洗塔41的底部設(shè)置有至少一個(gè)淋洗泵42，尾氣淋洗塔41與出料區(qū)30相連通。反應(yīng)區(qū)20反應(yīng)后并經(jīng)由出料區(qū)30未發(fā)生冷凝的氣體，達(dá)到尾氣處理區(qū)40進(jìn)入尾氣淋洗塔41中，淋洗泵42將淋洗液抽入尾氣淋洗塔41，對(duì)尾氣進(jìn)行淋洗處理，令最終排放的廢氣達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。
在本實(shí)施例中，尾氣處理區(qū)40包括兩個(gè)尾氣淋洗塔41，且兩個(gè)尾氣淋洗塔41串聯(lián)設(shè)置。
另外，尾氣處理區(qū)40還包括尾氣風(fēng)機(jī)43和煙囪44，其中，尾氣風(fēng)機(jī)43的入口端與串聯(lián)設(shè)置的多個(gè)尾氣淋洗塔41中最后一個(gè)尾氣淋洗塔41相連通，尾氣風(fēng)機(jī)43的出口端與煙囪44相連通。尾氣風(fēng)機(jī)43將尾氣淋洗塔41中經(jīng)過淋洗處理的廢氣吸出，并經(jīng)由煙囪44在高空中進(jìn)行排放。具體地，根據(jù)本實(shí)用新型的鉻鐵氯化裝置，其煙囪44的出口高于地面15米。
下面示例性地描述幾種應(yīng)用根據(jù)本實(shí)用新型的鉻鐵氯化裝置生產(chǎn)三氯化鐵的具體實(shí)施例。
實(shí)施例1
將含碳7～8％的高碳鉻鐵和氧化鐵粉碎到200～325目，高碳鉻鐵與氧化鐵粉按100:(25～30)的比例在爐前混料倉12中混合均勻，然后加入到經(jīng)預(yù)熱850℃以上的沸騰氯化爐21內(nèi)，同時(shí)向氯化爐21內(nèi)通入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，并使溫度保持在850℃～1050℃。控制一級(jí)冷凝器31的出口溫度為400℃～600℃，回收三氯化鉻；控制二級(jí)冷凝器32的出口溫度在100℃～150℃，回收氯化鐵。
實(shí)施例2
將含碳7～8％的高碳鉻鐵粉碎到200～325目，然后加入到經(jīng)預(yù)熱850℃以上的沸騰氯化爐21內(nèi)，同時(shí)向氯化爐21內(nèi)通入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，并通入鉻鐵重量比25％～30％的氧氣(或相應(yīng)氧氣量的空氣)，使溫度保持在850℃～1050℃。控制一級(jí)冷凝器31的出口溫度為400℃～600℃，回收三氯化鉻；控制二級(jí)冷凝器32的出口溫度在100℃～150℃，回收氯化鐵。
實(shí)施例3
將含碳3％的中碳鉻鐵和氧化鐵粉碎到200-325目，高碳鉻鐵與氧化鐵粉按100:14的比例在爐前混料倉12中混合均勻，然后加入到經(jīng)預(yù)熱850℃以上的沸騰氯化爐21內(nèi)，同時(shí)向氯化爐21內(nèi)通入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，并使溫度保持在850℃～1050℃。控制一級(jí)冷凝器31的出口溫度為400℃～600℃，回收三氯化鉻；控制二級(jí)冷凝器32的出口溫度在100℃～150℃，回收氯化鐵。
實(shí)施例4
將含碳0.5％的低碳鉻鐵碎到200-325目，然后加入到經(jīng)預(yù)熱850℃以上的沸騰氯化爐21內(nèi)，同時(shí)向氯化爐21內(nèi)通入氯氣進(jìn)行氯化反應(yīng)，并通入鉻鐵重量比2％的氧氣(或相應(yīng)氧氣量的空氣)，使溫度保持在850℃～1050℃?？刂埔患?jí)冷凝器31的出口溫度為400℃～600℃，回收三氯化鉻；控制二級(jí)冷凝器32的出口溫度在100℃～150℃，回收氯化鐵。
上面描述的內(nèi)容可以單獨(dú)地或者以各種方式組合起來實(shí)施，而這些變型方式都在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案而非限制，僅僅參照較佳實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的精神和范圍，均應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。