CN101982550B - 微波处理铬铁粉矿的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微波处理铬铁粉矿的方法，以解决现有铬铁粉矿Cr/Fe较低，冶炼经济技术指标较差的问题本发明是利用微波加热预还原出铬铁粉矿中部分铁，再经微波溶出，使铁离子进入酸浸溶液，沉淀分离预处理铬铁粉矿，获得Cr/Fe比由1.4～1.6左右升至2.2～2.7左右的铬铁粉矿。利用该矿作原料，可冶炼出含铬量大于55％的碳素铬铁，从而提高碳素铬铁的品位及经济价值。酸溶浸出的铁离子，经加碱中和及通空气处理，该铁离子以Fe2O3形式沉淀析出，经过滤、干燥可得高附加值的矿物颜料——氧化铁红。废液被中和至pH值为7～8左右，又返回酸浸工艺循环使用。本工艺充分利用了铬铁粉矿的贫矿资源，且实现了废渣废液的零排放，是一项综合利用资源和无污染排放的绿色工艺。

Description

微波处理铬铁粉矿的方法
技术领域
本发明属矿物预处理提高矿物品位、扩大贫矿利用价值的新技术，具体地说涉及微波处理铬铁粉矿的技术。
背景技术
随着铬矿资源的日益紧缺，由贫矿所富选出的粉矿，已成为冶炼铬铁的主要原料。通常，矿热炉冶炼碳素铬铁，要求铬矿中Cr/Fe≥2.5，否则技术指标差，经济效益低。而目前产量最大的南非粉矿、巴西粉矿中的Cr/Fe比均在1.4～1.6范围内，因而利用快捷的经济手段，对铬矿粉进行预处理，提高其Cr/Fe比，就成为大家注目的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波处理铬铁粉矿的方法，以解决现有铬铁粉矿Cr/Fe较低，冶炼经济技术指标较差的问题。
本发明包括微波加热预还原、微波浸出及产物分离干燥三大步骤。所选用主要设备有微波高温还原炉、微波浸取炉及压滤设备。
(1)、微波是一项高效、可控和无污染的绿色能量，它除了能自内部加热物料的特性外，尚具有非热效应，即加速物质中的分子、离子运动，加快质点扩散速度，降低物质反应活化能，从而使化学反应温度降低200℃～300℃。
微波加热预还原步骤为，在重量百分含量为92％～95％的铬铁粉矿中配入重量百分含量为5～8％的煤粉，在微波高温还原炉中加热至900℃～1100℃，进行还原15至20分钟，使矿粉中铁含量的50％～60％优先被还原出来。控制还原剂加入量及还原温度，防止矿粉中Cr2O3的还原，避免Cr的流失。
(2)所述微波浸出步骤为，将微波加热预还原步骤的铬铁粉矿同三倍于粉矿质量的稀盐酸，装入微波浸取炉的反应器内，利用输入微波，将物料迅速加热至90℃～100℃，进行浸取，以30-40转/分的速度搅拌物料，使铬铁粉矿中的铁离子最大程度溶解。可溶出已还原铁质量的90％左右。酸液与预还原后的铬铁粉矿的质量比为3∶1-4∶1，浸取时间为30～40分钟，稀盐酸中盐酸与水的重量比为1∶3-1∶4。
据微波加热原理，金属块为微波反射体，不吸收微波能，不能被微波加热，但金属粉粒则不同，可吸收微波而被迅速加热。铬矿预还原出的细铁粒在微波炉中被加热升温，使周围酸液发生对流运动，将溶解反应产物(FeCl2)不断带走，从而大大加速了溶解反应速度。与传统外加热酸溶工艺相比，溶解反应速度提高3倍，处理时间减少了3/4，节能50％～70％。
本发明中所采用的酸溶浸取为选择性酸溶工艺，只局限于酸溶浸取预还原铬铁粉矿中的铁，而且要避免铬的溶出及矿物中Cr2O3溶解，以防止铬的流失，在最大程度上提高铬铁矿中Cr/Fe比。因而采用的是热稀盐酸，而不选取能同时溶解铬和铁的混合酸。
(3)产物的分离和干燥
沉淀分离为两部分，微波浸出酸溶后的矿粉，由于密度大，自然沉降下去与酸浸液分离，得到产品高Cr/Fe比铬铁粉矿。
本发明是利用微波加热预还原出铬铁粉矿中部分铁，再经微波溶出，使铁离子进入酸浸溶液，沉淀分离预处理铬铁粉矿，获得Cr/Fe比由1.4～1.6左右升至2.2～2.7左右的铬铁粉矿。利用该矿作原料，可冶炼出含铬量大于55％的碳素铬铁，从而提高碳素铬铁的品位及经济价值。
本发明的含铁酸浸液可以充分利用，抽取含铁酸浸液，加碱中和至PH为7-8同时通入空气，使铁离子转变为Fe2O3沉淀析出。沉淀物经压滤、烘干得到副产品氧化铁红。废液返回酸浸工序循环使用。
本发明方法的核心是利用微波处理，加速铬铁粉矿中部分铁的预还原以及加速预还原后铬铁粉矿中铁的酸溶浸取，达到降低铬铁粉矿中铁的含量，提高Cr/Fe比的目的，同时获取副产品氧化铁红。
由于预还原矿中Cr2O3、MgO、Al2O3及SiO2等均不溶于稀盐酸，因而沉淀出来的Fe2O3具有足够的纯度，红色鲜亮，是良好的氧化铁红颜料，它是机器装备所用防锈漆中的重要原料，市售价10元/kg以上。每吨铬铁矿经预还原和酸溶后可获120kg左右氧化铁红，扣除生产成本、设备折旧和税收等6.4元/kg，仅该副产品可使每吨产品(碳素铬铁)获纯利润432元。
预处理后的铬矿效益，可用南非粉矿为例说明。采用原矿粉所冶炼出的产品中平均含Cr量为50％左右，而采用提高Cr/Fe比后的矿粉，产品含铬可高达55％左右。在碳素铬铁经营中，含Cr量每提高1％，增值200元，扣除矿粉预处理成本500元/吨，净增利润500元/吨。加上副产品氧化铁红利润，每吨产品多盈利932元/吨。
本技术原理可用南非粉矿为例进行说明：每百克原铬铁粉矿中含Cr2O3质量为42～44克，含FeO质量为25～27克，经本技术处理后，所得铬铁矿含铬30克～32含铁12克～13克，铬铁矿中Cr/Fe比由原来的1.5左右升至2.5左右。本技术发明可使每吨产品的综合经济效益提高20％-25％。
本发明工艺充分利用了铬铁粉矿的贫矿资源，且实现了废渣废液的零排放，具有显著的经济效益和社会效益，同时，也是一项节能减排、循环利用资源的工艺。
附图说明
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
A、微波加热预还原：
取0.2千克铬含量30.0％、铁含量20.05％的铬铁粉矿，配入0.017千克煤粉，在微波高温还原炉中加热至900-950℃，还原15分钟，使矿粉中40％～50％的铁优先还原出来。注意要准确控制还原剂煤粉的加入量及还原温度，防止矿粉中Cr2O3的还原，避免Cr的流失。
B、微波浸出：
取经A步骤预还原后的铬铁粉矿0.20千克和0.60千克的稀盐酸，装入微波浸取炉的反应器内，输入微波，将物料迅速加热至90℃-100℃。酸液与铬铁粉矿的质量比为3∶1，处理时间为30分钟；稀盐酸中水与酸的体积比为3∶1，在转速为30-40转/分的搅拌下，使铬铁粉矿中铁得到最大程度的溶解，可获含铁0.0126千克左右的浸取液，同时得到铬含量32.0％、铁含量13.0％的铬铁粉矿，Cr/Fe比由原来的1.5升至2.46。
C、产物分离和干燥
首先酸溶后的铬铁粉矿，由于密度大，自然沉降下去与酸浸液分离；然后抽取含铁酸浸液，加NaOH中和至PH为7-8，同时通入空气，使铁离子转变为Fe2O3沉淀析出。沉淀物经压滤、烘干得到氧化铁红0.016千克。废液返回酸浸工序循环使用。
处理条件及结果列于表1。
实施例2
A、微波加热预还原：
取0.2千克铬含量29.9％、铁含量20.3％的铬铁粉矿，配入0.015千克煤粉，在微波高温还原炉中加热至950-1000℃，还原20分钟，使矿粉中40％～50％的铁优先还原出来。注意要准确控制还原剂煤粉的加入量及还原温度，防止矿粉中Cr2O3的还原，避免Cr的流失。
B、微波浸出：
取经A步骤预还原后的铬铁粉矿0.20千克和0.80千克的稀盐酸，装入微波浸取炉的反应器内，输入微波，将物料迅速加热至90℃-100℃。酸液与铬铁粉矿的质量比为3∶1，处理时间为35分钟；稀盐酸中水与酸的体积比为4∶1，在转速为30-40转/分的搅拌下，使铬铁粉矿中铁得到最大程度的溶解，可获含铁0.015千克左右的浸取液，同时得到铬含量32.1％、铁含量12.8％的铬铁粉矿，Cr/Fe比由原来的1.47升至2.52。
C、产物分离和干燥
首先酸溶后的铬铁粉矿，由于密度大，自然沉降下去与酸浸液分离；然后抽取含铁酸浸液，加NaOH中和至PH为7-8，同时通入空气，使铁离子转变为Fe2O3沉淀析出。沉淀物经压滤、烘干得到氧化铁红0.017千克。废液返回酸浸工序循环使用。
处理条件及结果列于表1。
实施例3
A、微波加热预还原：
取0.2千克铬含量29.7％、铁含量20.1％的铬铁粉矿，配入0.011千克煤粉，在微波高温还原炉中加热至1000-1100℃，还原20分钟，使矿粉中40％～50％的铁优先还原出来。注意要准确控制还原剂煤粉的加入量及还原温度，防止矿粉中Cr2O3的还原，避免Cr的流失。
B、微波浸出：
取经A步骤预还原后的铬铁粉矿0.20千克和0.80千克的稀盐酸，装入微波浸取炉的反应器内，输入微波，将物料迅速加热至90℃-100℃。酸液与铬铁粉矿的质量比为4∶1，处理时间为40分钟；稀盐酸中水与酸的体积比为4∶1，在转速为30-40转/分的搅拌下，使铬铁粉矿中铁得到最大程度的溶解，可获含铁0.016千克左右的浸取液，同时得到铬含量32.2％、铁含量12.1％的铬铁粉矿，Cr/Fe比由原来的1.48升至2.66。
C、产物分离和干燥
首先酸溶后的铬铁粉矿，由于密度大，自然沉降下去与酸浸液分离；然后抽取含铁酸浸液，加NaOH中和至PH为7-8，同时通入空气，使铁离子转变为Fe2O3沉淀析出。沉淀物经压滤、烘干得到氧化铁红0.018千克。废液返回酸浸工序循环使用。
处理条件及结果列于表1。
表1 处理条件及结果
Figure BSA00000352878300061

Claims (4)

1.一种微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于：它包括微波加热预还原、微波浸出及产物分离干燥三大步骤，所述微波加热预还原步骤为，在重量百分含量为92％～95％的铬铁粉矿中配入重量百分含量为5～8％的煤粉，在微波高温还原炉中加热至900℃～1100℃，进行还原15至20分钟，使矿粉中铁含量的50％～60％优先被还原出来；所述微波浸出步骤为，将微波加热预还原步骤的铬铁粉矿同三倍于粉矿重量的稀盐酸，装入微波浸取炉的反应器内，利用输入微波，将物料迅速加热至90℃～100℃，进行浸取，浸取时间为30～40分钟，稀盐酸中盐酸与水的重量比为1∶3-1∶4。
2.根据权利要求1所述的微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于：所述微波浸出步骤中，采用转速为30-40转/分的搅拌机搅拌输入微波后已加稀盐酸的铬铁粉矿。
3.根据权利要求1或2所述的微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于：将所述微波浸出步骤得到的铬铁矿粉，自然沉降下去与酸浸液分离，得到产品高Cr/Fe比铬铁粉矿。
4.根据权利要求3所述的微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于：所述分离后的酸浸液经加碱中和通空气处理得到副产品氧化铁红。
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