CN104341004A - 一种铬铁矿加压浸出制备铬酸钾的新工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种铬铁矿加压浸出生产铬酸钾的清洁生产方法,包括以下步骤:1)将铬铁矿与KOH水溶液在高压釜内搅拌混合并通入氧化性气体,加热升压,反应指定的时间。2)冷却稀释步骤1)得到的产物,使得到的铬酸钾晶体全部溶解进入液相并固液分离。3)向得到的稀释液中加氧化钙除杂过滤。4)将得到的除杂液蒸发结晶,获得纯化的铬酸钾晶体产品。本方法的反应温度为200-400℃,KOH溶液的质量浓度在30-80%,氧分压在0.1-3.0MPa,铬回收率在95%以上。根据本发明的方法,反应体系成分简单,能耗小,设备材质要求低,铬酸钾能高效分离,有效降低了铬酸钾的生产成本,并可获得97%以上的铬浸出率。
Description
技术领域
本发明属于铬盐的生产方法领域,特别涉及一种铬铁矿加压氧化浸出制备铬酸钾的新技术。
技术背景
铬盐工业是无机盐工业的重要分支,铬酸钾广泛应用于搪瓷、电镀、鞣革、染料、分析试剂和防腐蚀等领域,铬酸钾还可作为铬酐和氧化铬系列化工产品的原料。现有铬酸钾的生产方法主要有中和法、分解法、复分解法及钾碱焙烧法等。实际工业生产中,国内外普遍采用的方法是以铬酸钠为原料进行制备。国内外现有的铬酸钠生产方法主要为有钙焙烧法和无钙焙烧法。传统有钙焙烧法铬转化率低仅为75%,并且排渣量大、渣中六价铬含量高,因而环境污染严重;优化后的无钙焙烧法较有钙焙烧法浸出率高、排渣量小且渣中六价铬含量低,但是设备投资大,焙烧过程中炉体结圈严重,目前仅在美国、日本能够工业化,国内尚未实现大规模工业化连续稳定生产。
中国科学院过程工程研究所对液相法铬盐生产工艺做了大量研究,开发了亚熔盐法及熔盐法系列铬盐清洁生产工艺。CN1162330C中提出了一种采用KOH亚熔盐从铬铁矿直接生产铬酸钾的清洁方法,相较传统焙烧法大大降低了反应温度,提高了铬的提取率,且可实现废渣综合利用,现已建成万吨级示范工程。但实际运行中发现KOH浓度高、循环量大,相应的熬碱能耗大、设备抗腐蚀性能要求高。CN101817561A提出了添加KNO3调控KOH亚熔盐的性质以降低KOH用量的方法。通过添加KNO3可在较小液相量下获得比单纯KOH-H2O体系更好的传质及浸出效果,从而降低反应过程中的循环液量,降低能耗。但是因引入了KNO3,使得铬酸钾晶体的提取工艺变得复杂、难度加大。CN1226512用NaOH代替KOH,介绍了NaOH熔盐液相氧化铬铁矿生产铬酸钠的清洁工艺。该法使用NaOH熔盐代替KOH,碱矿比为3:1~6:1,NaOH熔盐温度为500~550℃,反应6小时后稀释冷却结晶得到铬酸钠和铝酸钠混晶,进一步分离得到铬酸钠。该方法的缺点是NaOH熔盐反应的温度高,稀释碱液粘度大,固液分离困难,碱液后续利用的熬碱浓缩过程能耗大,设备腐蚀严重,混晶分离难度大。CN 101817561中介绍了铬铁矿在NaOH溶液中与氧化性气体反应加压溶出生产铬酸钠的工艺。该工艺使用质量分数为30%~80%的NaOH溶液,碱矿比为2:1~10:1,氧化性气体分压为0.1MPa~5.0MPa时反应0.5h~10h,反应后得到含铬酸钠、氢氧化钠及水溶性杂质的液相和铁渣的混合物。该方法依然存在铬酸钠晶体含结晶水、粘度大难分离的缺点,且NaOH水溶液的蒸汽压较KOH的高,设备的制造相对困难。
发明内容
本发明针对上述专利中出现的KOH浓度高、设备腐蚀严重和KOH浸出液熬碱循环利用能耗大、铬酸钠分离困难等不足之处,提出了铬铁矿KOH溶液加压氧化浸出生产铬酸钾的新方法。
本发明的原理是在高压釜中一定浓度的KOH溶液中铬铁矿与氧化性气体反应,在200℃~400℃下使铬铁矿中铬从尖晶石中溶出氧化成六价铬酸钾,其中涉及的化学反应有:
FeO·Cr2O3+4KOH+7/2O2→1/2FeO+2K2CrO4+2H2O
本发明所述的铬酸钾清洁生产方法是:铬铁矿在较低KOH质量分数(低于80%)、较低温度(低于400℃)和较高氧气分压(高于0.1MPa)的条件下高效浸出铬铁矿中铬。铬酸钾粗晶从浸出料浆中分离后经纯化得到铬酸钾产品。
根据本发明的铬铁矿加压浸出生产工艺包括以下几个步骤:
1)、铬铁矿在KOH溶液中与氧化性气体进行氧化性反应,反应后得到含K2CrO4、KOH及富铁尾渣的混合反应产物;
2)、用清水或后续工序返回的富铁尾渣洗渣液或两者混合液对步骤1)得到的混合反应产物进行稀释溶解,使反应生成的铬酸钾全部进入液相,得到含K2CrO4、KOH及富铁尾渣的稀释料浆;
3)、将步骤2)得到的稀释料浆进行固液分离,分别得到富铁尾渣和含K2CrO4、KOH及水溶性杂质组分的稀释溶液;
4)、向步骤3)得到的稀释溶液中加入氧化钙除杂,并经固液分离后得到含铬酸钾的净化液和含钙废渣;
5)、将步骤4)得到的含铬酸钾的净化液蒸发结晶,得到铬酸钾晶体与结晶母液,固液分离后铬酸钾晶体用饱和铬酸钾溶液淋洗,经干燥后即可得合格的铬酸钾产品。
本发明所述的步骤1)中的氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、臭氧及其混合物。反应釜中氧化性气体既可在反应前通入后不放气,而在反应过程中维持不变;也可在反应中边通气边放气,维持反应釜内压力不变。
本发明的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,步骤1)中的铁矿氧化浸出反应温度为200℃~400℃。
本发明的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,步骤1)中铬铁矿浸出反应中KOH溶液的质量浓度为30%~80%。
本发明的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,步骤1)中铬铁矿浸出反应中KOH与铬铁矿的质量比是2:1~10:1。
本发明的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,步骤1)中铬铁矿浸出反应中反应时间为1~8h。
本发明的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,步骤1)中氧化性气体分压为0.1MPa~3.0MPa。
本发明所述的步骤2)所述的富铁尾渣洗涤液是对铁渣用水进行多级逆流洗涤,洗涤温度为50~90℃,得到的干渣为富集铁、镁的均匀粉体,可用于制备高附加值的铁系产品。
本发明所述的步骤5)得到的结晶母液蒸发浓缩后返回步骤1)用于铬铁矿的氧化浸出。
本发明提出了在KOH介质中铬铁矿加压浸出生产铬酸钾的清洁生产方法,并以铬酸钾作为制备其他铬系产品的原料。该方法与国内外现有的各种生产方法相比,有明显的优越性:
1.与常压浸出条件相比,本发明的反应条件更温和。反应温度和KOH碱浓度都大大降低,避免了熬碱工序,使得生产能耗大大降低,从而降低了生产成本。
2.加压浸出反应获得的浸出液的成分较简单,无难分离相。生成的水溶性副产物主要有铝酸钾、硅酸钾和碳酸钾等,均可通过加入氧化钙脱除,可实现铬酸钾的高效分离。
3.本发明除主元素铬外,可实现铬矿中其他有价元素Fe—Al—Mg的综合利用。
4.本发明的铬酸钾产品化学活性高,无结晶水,作为制备其他铬系列产品的原料性能优于铬酸钠。
5.该工艺既可单独建厂,也可与传统焙烧工艺、液相法生产工艺并存,旧厂改造和单独建造新厂均适用。
附图说明
图1是本发明的工艺流程示意图。
具体实施方案
实施例1
请参见附图,在高压反应釜中加入30%的KOH溶液,按照碱矿比5:1的比例加入200目以下的铬铁矿搅拌混合均匀,盖上釜盖后电加热至300℃,向反应釜中持续通入工业纯氧,保持釜内氧分压为3.0MPa。高压釜的搅拌速度维持在550rpm,使铬铁矿在KOH溶液中分布均匀并与氧气充分接触反应,保温反应6小时。反应最终得到含KOH和K2CrO4等的溶液、铬酸钾晶体和富铁尾渣,铬铁矿中铬的浸出率在97%以上。加入清水稀释洗涤反应混合物,过滤分离固液,得到富铁尾渣固体和含KOH和K2CrO4等的溶液,向溶液中加入适量的氧化钙或消石灰过滤去除杂质,蒸发后结晶得到铬酸钾晶体。铬酸钾晶体经饱和铬酸钾溶液淋洗并干燥后,即可得到最终的铬酸钾产品。铁渣经三级逆流洗涤脱除铬后提镁,可以用作钢铁行业或水泥行业的铁系原料。
实施例2
请参见附图,在高压反应釜中加入60%的KOH溶液,按照碱矿比4:1的比例加入200目以下的铬铁矿搅拌混合均匀,盖上釜盖后电加热至400℃,向反应釜中持续通入空气,保持釜内氧分压为0.1MPa。高压釜的搅拌速度维持在550rpm,使铬铁矿在KOH溶液中分布均匀并与氧气充分接触反应,保温反应1小时。反应最终得到含KOH和K2CrO4等的溶液、铬酸钾晶体和富铁尾渣,铬铁矿中铬的浸出率在97%以上。加入清水稀释洗涤反应混合物,过滤分离固液,得到富铁尾渣固体和含KOH和K2CrO4等的溶液,后续工艺同实施例1。
实施例3
请参见附图,在高压反应釜中加入80%的KOH溶液,按照碱矿比10:1的比例加入200目以下的铬铁矿搅拌混合均匀,盖上釜盖后电加热至200℃,向反应釜中持续通入富氧空气,保持釜内氧分压为1MPa。高压釜的搅拌速度维持在550rpm,使铬铁矿在KOH溶液中分布均匀并与氧气充分接触反应,保温反应5小时。反应最终得到含KOH和K2CrO4等的溶液、铬酸钾晶体和富铁尾渣,铬铁矿中铬的浸出率在99%以上。加入清水稀释洗涤反应混合物,过滤分离固液,得到富铁尾渣固体和含KOH和K2CrO4等的溶液,后续工艺同实施例1。
实施例4
请参见附图,在高压反应釜中加入50%的KOH溶液,按照碱矿比2:1的比例加入200目以下的铬铁矿搅拌混合均匀,盖上釜盖后电加热至250℃,向反应釜中持续通入臭氧,保持釜内氧分压为2MPa。高压釜的搅拌速度维持在550rpm,使铬铁矿在KOH溶液中分布均匀并与氧气充分接触反应,保温反应4小时。反应最终得到含KOH和K2CrO4等的溶液、铬酸钾晶体和富铁尾渣,铬铁矿中铬的浸出率在97%以上。加入清水稀释洗涤反应混合物,过滤分离固液,得到富铁尾渣固体和含KOH和K2CrO4等的溶液,后续工艺同实施例1。
Claims (8)
1.一种铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的新工艺,其特征是:铬铁矿在较低KOH质量分数(低于80%)、较低温度(低于270℃)和较高氧气分压(高于0.5MPa)的条件下高效浸出铬铁矿中铬,铬酸钾粗晶从浸出料浆中分离后经纯化得到铬酸钾产品,包括以下步骤:
1)、铬铁矿在KOH溶液中与氧化性气体进行氧化性反应,反应后得到含K2CrO4、KOH及富铁尾渣的混合反应产物;
2)、用清水或后续工序返回的富铁尾渣洗渣液或两者混合液对步骤1)得到的混合反应产物进行稀释溶解,使反应生成的铬酸钾全部进入液相,得到含K2CrO4、KOH及富铁尾渣的稀释料浆;
3)、将步骤2)得到的稀释料浆进行固液分离,分别得到富铁尾渣和含K2CrO4、KOH及水溶性杂质组分的稀释溶液;
4)、向步骤3)得到的稀释溶液中加入氧化钙除杂,并经固液分离后得到含铬酸钾的净化液和含钙废渣;
5)、将步骤4)得到的含铬酸钾的净化液蒸发结晶,得到铬酸钾晶体与结晶母液,固液分离后铬酸钾晶体用饱和铬酸钾溶液淋洗,经干燥后即可得合格的铬酸钾产品。
2.根据权利要求1所述的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,其特征在于所述步骤5)得到的结晶母液蒸发浓缩后返回步骤1)用于铬铁矿的加压氧化浸出。
3.根据权利要求1所述的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,其特征在于步骤1)中铬铁矿加压氧化浸出反应温度为200℃~400℃。
4.根据权利要求1所述的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,其特征在于步骤1)中铬铁矿加压氧化浸出反应过程KOH溶液的质量浓度为30%~80%。
5.根据权利要求1所述的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,其特征在于步骤1)中铬铁矿加压氧化浸出反应过程氧气分压为0.1MPa~3.0MPa。
6.根据权利要求1所述的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,其特征在于步骤1)中铬铁矿加压氧化浸出反应过程KOH与铬铁矿的质量比是2∶1~10∶1。
7.根据权利要求1所述的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,其特征在于步骤1)中铬铁矿加压氧化浸出反应过程反应时间为1-8h。
8.根据权利要求1所述的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钾的方法,其特征在于步骤1)中铬铁矿浸出反应所使用的氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、臭氧及其混合物。
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WO2004083123A1 (fr) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Institute Of Process Engineering Chinese Academy Of Sciences | Procede d'obtention de chromates de metal alcalin |
CN101481144A (zh) * | 2008-01-09 | 2009-07-15 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种铬铁矿制备铬酸钾的清洁生产方法 |
CN101817561A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-09-01 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4066734A (en) * | 1975-09-20 | 1978-01-03 | Bayer Aktiengesellschaft | Alkaline disintegration of chromites |
WO2004083123A1 (fr) * | 2003-03-19 | 2004-09-30 | Institute Of Process Engineering Chinese Academy Of Sciences | Procede d'obtention de chromates de metal alcalin |
CN101481144A (zh) * | 2008-01-09 | 2009-07-15 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种铬铁矿制备铬酸钾的清洁生产方法 |
CN101817561A (zh) * | 2010-04-12 | 2010-09-01 | 中国科学院过程工程研究所 | 一种铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法 |
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