CN103224253A

CN103224253A - 无钙焙烧生产铬酸钠及联产含铬铸铁的方法

Info

Publication number: CN103224253A
Application number: CN2013100034770A
Authority: CN
Inventors: 张轶
Original assignee: INNER MONGOLIA CHROMIUM CO Ltd
Current assignee: INNER MONGOLIA CHROMIUM CO Ltd
Priority date: 2013-01-06
Filing date: 2013-01-06
Publication date: 2013-07-31

Abstract

本发明公开了一种无钙焙烧生产铬酸钠及联产含铬铸铁的方法，该方法包括：一段焙烧：将铬铁矿和纯碱按比例混合得到一段混料，纯碱加入量为理论配碱量的35%～60%；后将一段混料投入回转窑内进行氧化焙烧，后将焙烧得到的熟料经浸取、过滤得到一段铬酸钠碱性液和过滤渣；该配料渣处理后按照和一段焙烧类似的方法处理得到二段、三段焙烧的过滤渣及铬酸钠碱性液，其中三段焙烧的过滤渣可以用于联产含铬铸铁。本发明焙烧过程不需添加任何辅料，有效避免了回转窑的结圈现象；同时焙烧渣中不含六价铬化合物，实现了铬渣的无害化与资源化，经高碳铬铁联产后，铬的综合利用率提高到95%以上；经冶炼后产生的电炉渣中不含六价铬，实现了铬渣的彻底解毒。

Description

无钙焙烧生产铬酸钠及联产含铬铸铁的方法

技术领域

本发明属于铬盐生产领域，涉及三段法无钙焙烧生产铬酸钠及联产含铬铸铁的方法。

背景技术

铬盐工业是世界上最具竞争力的资源性原材料工业之一，铬盐产品在冶金、颜料、制革、染料、香料、金属表面处理、电焊条、造币、催化剂、印染、医药等工业中有着广泛应用。随着我国改革开放的深入，经济的快速发展，对铬盐产品的需求量日益增加，铬盐工业发展前景广阔。

但是，具有百余年历史的传统铬盐生产工艺，由于其高消耗，重污染的特点，严重制约了铬盐企业的发展。2010年，我国高污染有钙焙烧法生产能力仍有24.7万吨/年,产量达22万吨，分别占全国铬盐总产能和总产量的64%、65%。目前我国铬盐生产企业15家，工艺落后、污染严重、规模太小、布点分散，几乎都在Cr⁶⁺严重污染负荷下运行，有的受市场经济局部利益的驱使和地方保护，不惜以牺牲环境作代价，违法生产。这些企业每年要排放出625千吨铬渣，在环境中堆存，形成星罗棋布严重污染的Cr⁶⁺污染源。随着环保措施的严格执行，和国家产业政策的逐步调整到位，必然导致部分技术落后、装备陈旧的红矾钠生产厂家被强制关停，造成红矾钠产品短缺，对以红矾钠为原料的数十个行业的数百种产品的加工受到冲击。

发明内容

本发明的目的是提供一种清洁的多段法无钙焙烧生产铬酸钠及联产含铬铸铁的方法，以解决现有无钙焙烧生产铬盐存在焙烧效率低、能耗损失大的问题。

本发明三段法无钙焙烧生产铬酸钠的方法包括以下步骤：

1)一段焙烧：将铬铁矿和纯碱按比例混合得到一段混料，其中纯碱加入量为理论配碱量的35～60%；后将一段混料投入回转窑内进行氧化焙烧，高温带温度1100℃～1200℃，物料在窑内停留时间为150分钟～180分钟；一段焙烧后的熟料经湿式球磨机粉磨浸取，带式过滤机过滤得到一段焙烧过滤渣（一渣）及铬酸钠碱性液2）二段焙烧：经烘干的一段焙烧烘干渣粉磨后，与纯碱按比例混合，纯碱加入量为理论配碱量的35～60%；混合后投入回转窑进行二段氧化焙烧，二段氧化焙烧高温带温度1100℃～1200℃；二段焙烧后的熟料经湿式球磨机粉磨浸取，带式过滤机过滤得到二段焙烧过滤渣（二渣）及铬酸钠碱性液。

3）三段焙烧：过滤渣经烘干粉磨后第三段与纯碱混合，纯碱加入量为理论配碱量的40～100%。混合后投入回转窑进行三段氧化焙烧，三段氧化焙烧高温带温度1100℃～1200℃，物料在窑内停留时间为150分钟～180分钟。三段焙烧后的熟料经球磨机粉磨浸取，过滤机过滤，得三段焙烧的过滤渣（三渣）及铬酸钠碱性液。

所述理论配碱量为铬铁矿中铬完全反应的耗碱量。

所述的焙烧过程可以为富氧焙烧，也可以直接使用空气焙烧。使用富氧焙烧时，窑内气体中氧气浓度需大于40%，可以有效的缩短焙烧时间，提高铬的提取率。

作为本发明的另一个目的，用上述方法得到的三段焙烧的过滤铬渣联产含铬铸铁的方法，无钙铬渣与铬铁矿、兰炭、硅石等一起进入还原炉冶炼炼得含铬铸铁，所述物质的配料比为无钙铬渣：铬铁矿块：兰碳：硅石=1：3～6：0.6～1.5：0.25～0.5。

本发明具有如下优点。

1、本工艺采用了无钙多次焙烧技术，焙烧过程不需添加任何辅料，有效避免了回转窑的结圈现象；同时有害成份不会在生产体系中形成集聚，副反应得到有效控制，产品质量提升。多次焙烧后单位红矾钠产渣量约为0.8吨，渣中不含致癌性六价铬化合物铬酸钙。

2、当采用了富氧焙烧技术时，可使铬铁矿的氧化速率加快，单位时间的产能增大，采用富氧焙烧后，红矾钠的产能较设计产能提高30%。

3、本工艺采用了铬渣联产含铬铸铁技术，该技术实现了铬渣的无害化与资源化。经高碳铬铁联产后，铬的综合利用率提高到95%以上；经冶炼后产生的电炉渣中不含六价铬，实现了铬渣的彻底解毒。

附图说明

图1是本发明的工艺流程图。

具体实施方式

实施例1和2分别为采用富氧以及空气焙烧制备红帆钠联产含铬铸铁，其中的重量均为生产一吨红帆钠产品所需重量。

实施例1、

以下为富氧焙烧生产铬酸钠及联产含铬铸铁的一个实施例，其中采用的铬矿石的成分如表1所示

表1实施例1中采用的铬铁矿成分

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	V₂O₅	Na₂O
								44.01%	25.64%	9.87%	16.23%	2.09%	1.0%	0.16%	0.01%

参见图1，富氧焙烧生产铬酸钠及联产含铬铸铁的工艺包括：

一段焙烧工序：将3.4吨铬铁矿（研磨至200目通过率大于95%以上，与1吨纯碱（Na₂CO₃含量：98.62%）混合均匀；投入回转窑在1100～1200℃温度下焙烧，并且通入氧气0.42吨，物料在窑内停留150分钟，物料不结壁，得到熟料。一段焙烧得到的熟料处理方法如下：

一段焙烧得到的熟料经冷却到300℃时，进入湿式球磨机粉磨，控制液固比为65：35，浸取后的浆液直接经带式过滤机过滤，滤液即为一段铬酸钠碱性液，共得到含量302g/L的铬酸钠碱性液4.7m³，浸取率大于99%，碱性液进入后工序生产铬盐产品。过滤渣经洗涤烘干后用作二段焙烧配料渣，共计2.8吨，一渣成分分析如下：

表2一段焙烧产生的过滤渣的成分

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	V₂O₅	Na₂O	Cr(Ⅵ)
									29.5%	29.4%	12.1%	10.2%	3.8%	1.2%	未检出	1.2%	0.08%

一段焙烧的平均产能为2.1吨/小时，一段焙烧铬转化率55%，得到的一段焙烧渣以及铬酸钠碱液，其中一段焙烧渣用于二段焙烧。

二段焙烧工序：2.8吨一段焙烧渣粉磨至200目通过率大于95%以上，与0.82吨纯碱（Na₂CO₃含量：98.62%）混合均匀，混料准确度99%。投入回转窑在1100～1200℃温度下焙烧，通入氧气0.26吨，物料在窑内焙烧停留时间为170分钟，物料不结壁。焙烧后的熟料冷却、浸取工艺同一段焙烧工艺，经带式过滤机过滤洗涤后，共得到含量290g/L的碱性液1.4m³，浸取率大于99%，碱性液进入后工序生产铬盐产品。二段焙烧过滤渣（二渣）经烘干共计质量2.3吨，二段渣成分分析如下：

表3二段焙烧产生的过滤渣的成分

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	V₂O₅	Na₂O	Cr(Ⅵ)
									17.6%	34.9%	15.0%	9.2%	6.2%	1.1%	未检出	2.1%	0.08%

二段焙烧铬转化率51%，平均产量为1.8吨/小时。

三段焙烧工艺:2.3吨二段焙烧渣粉磨至200目通过率大于95%以上，与0.55吨纯碱（Na₂CO₃含量：98.62%）混合均匀，混料准确度99%。在1100℃温度下焙烧，物料在窑内焙烧停留时间为180分钟，物料不结壁，通入氧气0.15吨。

三段焙烧铬转化率57%，焙烧后的熟料冷却、浸取工艺同一段、二段工艺，经带式过滤机过滤洗涤后，共得到含量290g/L的碱性液1.7m³，浸取率大于99%，碱性液进入后工序生产铬盐产品。

三段焙烧的过滤铬渣经烘干共计质量1.9吨，三段渣成分如表4所示：

表4三段焙烧产生的过滤渣的成分

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	V₂O₅	Na₂O	Cr(Ⅵ)
									9.0%	41.2%	18.2%	7.6%	8.3%	1.5%	未检出	2.5%	0.08%

实施例2

本实施例为空气焙烧工艺生产铬酸钠及联产含铬铸铁的一个实施例，其中采用的铬矿石的成分如表5所示。

表5实施例2中铬铁矿的化学组成

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	V₂O₅	Na₂O
								44.5%	26.2%	11.2%	14.4%	2.6%	0.7%	0.16%	0.01%

空气焙烧生产铬酸钠及联产含铬铸铁的工艺包括：

一段焙烧工序：将3.4吨铬铁矿（研磨至200目通过率大于95%以上，与1.2吨纯碱（Na₂CO₃含量：98.62%）混合均匀；投入回转窑在1100～1200℃温度下焙烧，并且通入空气，物料不结壁，得到熟料。一段焙烧得到的熟料处理方法如下：

一段焙烧得到的熟料经冷却到300℃时，进入湿式球磨机粉磨，控制液固比为65：35，浸取后的浆液直接经带式过滤机过滤，滤液即为一段铬酸钠碱性液，共得到含量302g/L的铬酸钠碱性液3.2m³，浸取率大于99%，碱性液进入后工序生产铬盐产品。过滤渣经洗涤烘干后用作二段焙烧配料渣，共计3.1吨，空气一渣成分分析如表6所示：

表6空气一渣的主要成分

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	V₂O₅	Na₂O	Cr(Ⅵ)
									33.5%	28.2%	12.1%	11.5%	3.0%	0.9%	0.01%	1.5%	＜0.1%

一段焙烧的平均产能为2.1吨/小时，一段焙烧铬转化率31%，得到的一段焙烧渣以及铬酸钠碱液，其中一段焙烧渣用于二段焙烧。

二段焙烧工序：3.1吨一段焙烧渣粉磨至200目通过率大于95%以上，与1.0吨纯碱（Na₂CO₃含量：98.62%）混合均匀，混料准确度99%。投入回转窑在1100～1200℃温度下焙烧，并通入空气，物料在窑内焙烧停留时间为150分钟，物料不结壁。焙烧后的熟料冷却、浸取工艺同一段焙烧工艺，经带式过滤机过滤洗涤后，共得到含量290g/L的碱性液3.6m³，浸取率大于99%，碱性液进入后工序生产铬盐产品。二段焙烧过滤渣（二渣）经烘干共计质量2.4吨，二段渣成分分析如表7所示：

表7空气二渣的主要成分

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	V₂O₅	Na₂O	Cr(Ⅵ)
									22.0%	34.6%	14.7%	9.3%	5.4%	1.2%	未检出	1.1%	0.08%

二段焙烧铬转化率49%，平均产量为1.8吨/小时。

三段焙烧工艺:2.4吨二段焙烧渣粉磨至200目通过率大于95%以上，与0.6吨纯碱（Na₂CO₃含量：98.62%）混合均匀，混料准确度99%。混合物料在1100℃温度下焙烧，并通入空气，物料在窑内焙烧停留时间为150分钟，物料不结壁。

三段焙烧铬转化率49%，焙烧后的熟料冷却、浸取工艺同一段、二段工艺，经带式过滤机过滤洗涤后，共得到含量290g/L的碱性液1.8m³，浸取率大于99%，碱性液进入后工序生产铬盐产品。

三段焙烧的过滤铬渣经烘干共计质量1.8吨，三段渣成分分析如表8所示：

表8空气三渣的主要成分

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂	CaO	V₂O₅	Na₂O	Cr(Ⅵ)
									14.5%	44.9%	19.2%	8.4%	4.4%	1.5%	未检出	2.0%	0.08%

实施例3

对三渣的综合利用。

将无钙铬渣与铬铁矿块混按1:3.55混配，而后配入兰炭、硅石等一起进入还原炉冶炼，其原料配比见表9：

表9使用三段焙烧过滤渣进行高碳铬铁冶炼的配料比

该组试验共得到21炉次产品，每炉次约进20批次料，平均每炉次得到4.9吨高碳铬铁，产生6.0吨电炉渣。

其中，使用的铬矿成分如表10所示：

表10冶炼含铬铸铁试验用铬铁矿化学组成

Cr₂O₃	FeO	MgO	Al₂O₃	SiO₂
					40.56%	13.83%	20.12%	9.48%	9.85%

其中，兰碳成分包括C80%，灰分14%，挥发分5%，硅石中二氧化硅含量大于99.1%。

以上实施例仅用作对本发明的解释而不是限制。

Claims

1.一种无钙焙烧生产铬酸钠的方法，该方法的步骤包括：

1）一段焙烧：将铬铁矿和纯碱混合得到一段混料，其中纯碱加入量为理论配碱量的35%～60%；后将一段混料投入回转窑内进行氧化焙烧，氧化焙烧高温带温度为1100℃～1200℃，物料在窑内停留时间为150分钟～180分钟；将氧化焙烧得到的熟料经浸取、过滤得到一段铬酸钠碱性液及一段焙烧的过滤渣；

2）二段焙烧：经烘干的一段焙烧的过滤渣粉磨后，与纯碱混合得到二段混料，其中纯碱加入量为理论配碱量的35～60%；后将二段混料投入回转窑进行二段氧化焙烧，二段氧化焙烧高温带温度为1100℃～1200℃，物料在窑内停留时间为150分钟～180分钟；将二段氧化焙烧得到的熟料经浸取、过滤得到二段铬酸钠碱性液及二段焙烧的过滤渣；

3）三段焙烧：二段焙烧的过滤渣经烘干粉磨后与纯碱混合得到三段混料，其中纯碱加入量为理论配碱量的40%～100%；后将三段混料投入回转窑进行三段氧化焙烧，三段氧化焙烧高温带温度为1100℃～1200℃，物料在窑内停留时间为150分钟～180分钟，三段氧化焙烧后的熟料经球磨机粉磨浸取、过滤机过滤，得三段焙烧的过滤渣及铬酸钠碱性液；

所述理论配碱量为铬铁矿中铬完全反应时的耗碱量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的氧化焙烧过程、二段氧化焙烧过程和三段氧化焙烧过程吹入氧气或者空气。

3.一种利用权利要求1中三段焙烧的过滤渣联产含铬铸铁的方法，包括将三段焙烧的过滤渣与铬铁矿、兰炭、硅石混合后进入还原炉冶炼得含铬铸铁，其中各原料的重量比为无钙铬渣：铬铁矿块：兰碳：硅石=1：3～6：0.6～1.5：0.25～0.5。