CN104163455B - 一种制备铬盐的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种制备铬盐的方法。其特征在于：将含铬氧化物的原料(铬矿或者铬渣)和碳酸钠充分均匀混合，在含氧量大于20％的气氛下，采用微波作为热源进行氧化焙烧，焙烧温度为900℃到1100℃，保温时间为0.5‑2.5h，利用水浸焙烧产物，从浸出液中制备铬盐，化学分析熟料及浸渣，不溶性废渣含铬(按三氧化二铬计)小于5％。本发明不仅减少了外排铬渣中的铬含量，提高了铬盐生产过程中的铬的利用率，有效节约了铬矿资源，而且用微波作为热源替代了传统的煤炭及天然气加热，资源节约及环保优势显著。

Description

一种制备铬盐的方法
技术领域
本发明属于铬渣处理技术领域，具体涉及一种制备铬盐的方法。
背景技术
铬渣是铬盐生产过程中产生的主要工业废渣，是一种剧毒的危险废物，不经处理长期积累会严重污染生态环境和危害各种生物，回收铬渣中的铬，对于污染治理和铬渣资源的综合利用具有重要的现实意义。
铬盐是铬矿与纯碱混合在高温下焙烧生成的，金属铬由不溶于水的三价铬生成可溶于水的六价铬，这样达到金属铬与脉石分离的目的，传统的加热方式是采用燃料在混合物料表面燃烧直接加热物料来获取反应的温度条件，无论是无钙焙烧工艺还是有钙焙烧工艺，目前均采用天然气、重油或煤粉作为燃料。燃料直接在物料表面燃烧，燃烧产物与物料接触，通过辐射和热传导等过程将物料加热，该种方法的优势是燃料价格低廉、容易获得也容易控制。但是铬矿的氧化反应转化率(铬的收得率)一直不高，分析其原因如下：铬矿氧化反应(Cr2O3+2Na2CO3+3/2O2＝2Na2CrO4+2CO2)的平衡常数K
K＝[Na2CrO4]2×[CO2]2/[Cr2O3]2×[Na2CO3]2×[O2]3/2
在充分混合条件下，气体的分压(浓度)对反应速度起主要作用其反应常数K＝[CO2]2/[O2]3/2
燃料燃烧反应C+O2＝2CO2
K＝[CO2]2/[O2]
从反应常数平衡式可以看出，反应物和反应产物气体分压也就是二氧化碳和氧气的分压是影响这个化学反应的关键。燃料燃烧和铬矿氧化的气相组分是相同的都是氧气和二氧化碳，通过分析平衡反应方程式的平衡常数K＝[CO2]2/[O2]和K＝[CO2]2/[O2]3/2，气体组分对燃料燃烧过程的平衡影响很大，气体CO2分压的升高及气体O2分压的下降对正反应都是不利的。燃料的燃烧反应除了能为反应提供热量外，其它对反应产生的都是副作用：一是抢夺氧气；二是产生大量的二氧化碳，抑制了反应的进行。这是传统铬盐焙烧工艺铬收得率不高、外排铬渣Cr2O3含量一直居高不下的主要原因，严重制约铬回收率的提高。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足之处，本发明采用微波加热，使微波与物料直接作用，将超高频电磁波能转化为热能对含铬氧化物的原料与碳酸钠的混合物进行加热。由于微波加热不影响反应的气氛条件，且反应过程中通入氧气强化了氧化气氛，所以使铬的提取率大幅度提高。
本发明提供的技术方案为：
一种制备铬盐的方法，包括：
将含铬氧化物的原料和碳酸钠在含氧气的气氛内进行焙烧，反应采用微波加热，反应过程中通入氧气。
铬渣或者铬矿焙烧的主要化学反应式为：
Cr2O3+2Na2CO3+3/2O2＝2Na2CrO4+2CO2
优选的是，所述的一种制备铬盐的方法，所述微波的频率为2400～2500MHz，或所述微波的频率为890～940MHz。
优选的是，所述的一种制备铬盐的方法，加热时间为0.5～2.5h。
优选的是，所述的一种制备铬盐的方法，反应过程中，焙烧温度900℃～1100℃。
优选的是，所述的一种制备铬盐的方法，反应过程中通入氧气，所述气氛中氧气含量大于20％。
优选的是，所述的一种制备铬盐的方法，所述含铬氧化物的原料为铬矿或利用铬矿生产铬盐过程中产生的含铬尾渣。
优选的是，所述的一种制备铬盐的方法，所述碳酸钠选自于工业纯碱，工业纯碱中碳酸钠含量大于98％。
优选的是，所述的一种制备铬盐的方法，所述含铬氧化物的原料为利用铬矿生产铬盐过程中产生的含铬尾渣，所述碳酸钠来自于工业纯碱，工业纯碱中碳酸钠含量大于98％，所述含铬尾渣与工业纯碱的质量配比为100∶90～130。
优选的是，所述的一种制备铬盐的方法，利用水浸焙烧产物，从浸出液中制备铬盐。
本发明的有益效果在于：
1、微波加热不需要燃料，不会对铬渣焙烧反应过程造成不良影响，有效降低了碳排放。
2、选择性加热物料，升温速率快，加热效率高：试验表明，微波加热的升温速度比传统的内燃式回转窑加热提高60％以上。并且当用微波加热代替传统加热时，高温化学反应可以在相对低的温度下进行，即微波加热具有降低化学反应温度的作用。
3、微波能够同时促进吸热和放热反应，对化学反应具有催化作用。
4、微波能使原子和分子发生高速振动，为化学反应创造出更为有利的热力学条件。
5、微波很容易使极性液体加热，因而微波加热可以用来促进铬渣在溶剂中的溶解，提高湿法冶金过程的浸出速率和降低过程的能耗。
6、微波本身不产生任何气体，所需净化的只有还原或氧化反应产生的气体，因而有利于环境保护。
7、反应过程中通入氧气，强化了氧化气氛，使氧化反应更为彻底。
8、易于实现自动控制，不溶性废渣含铬(按三氧化二铬计)小于5％，铬浸出率大于70％；铬盐制备中铬的利用率达到90％以上；通过与铬渣解毒高炉相结合，可以使铬渣中铬的总利用率达到100％。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
将铬矿与工业纯碱以100∶90的比例混合得混合物，在氧气含量为20-23％的气氛中，利用频率为2400～2500MHz微波加热焙烧混合物，焙烧温度为1050℃，焙烧时间为1.5h得焙烧熟料，水浸所得焙烧熟料得到浸出液用于制备铬盐；熟料及浸渣经化学分析，不溶性废渣含铬(按三氧化二铬计)为2.5％，铬浸出率为85％；铬盐制备中铬的利用率为95％；通过与铬渣解毒高炉相结合，铬渣中铬的总利用率达到100％。
实施例2
将铬渣与工业纯碱以100∶120的比例混合，在氧气含量为23-25％的富氧气氛中，频率为890～940MHz电磁波的微波炉里静态焙烧，焙烧温度为1000℃，焙烧时间为1.5h得焙烧熟料，水浸提所得焙烧熟料得到浸出液用于制备铬盐；熟料及浸渣经化学分析，不溶性废渣含铬(按三氧化二铬计)为2％，铬浸出率为92％；铬盐制备中铬的利用率为98％，通过与铬渣解毒高炉相结合，铬渣中铬的总利用率达到100％。
实施例3
将铬渣与工业纯碱以100∶130的比例混合，在氧气含量为大于30％的富氧气氛中，频率为890～940MHz电磁波的微波炉里静态焙烧，焙烧温度为1100℃，焙烧时间为1.5h得焙烧熟料，水浸提所得焙烧熟料得到浸出液用于制备铬盐；熟料及浸渣经化学分析，不溶性废渣含铬(按三氧化二铬计)为2.5％，铬浸出率为95％；铬盐制备中铬的利用率为99％，通过与铬渣解毒高炉相结合，铬渣中铬的总利用率达到100％。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出的实施例。

Claims (4)

1.一种制备铬盐的方法，其特征在于，将利用铬矿生产铬盐过程中产生的含铬尾渣原料和碳酸钠含量大于98％的工业纯碱在含氧气的气氛内进行焙烧，采用微波加热，反应过程中通入氧气，其中，焙烧温度900℃～1050℃，含铬尾渣与工业纯碱的质量配比为100:90～130，所述微波的频率为2400～2500MHz，或所述微波的频率为890～940MHz。
2.如权利要求1所述的制备铬盐的方法，其特征在于，加热时间为0.5～2.5h。
3.如权利要求1所述的制备铬盐的方法，其特征在于，反应过程中通入氧气，所述气氛中氧气含量大于20％。
4.如权利要求1所述的制备铬盐的方法，其特征在于，利用水浸焙烧产物，从浸出液中制备铬盐。
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