CN105347399B - 一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法，所述方法为：将铬铁矿球磨成矿粉，然后按一定铵矿比(硫酸铵与铬铁矿的质量比)将硫酸铵与铬铁矿粉混合均匀；将混合物料置于回转窑中，并在氧气气氛下于一定温度下进行氧化焙烧；焙烧结束后，用水浸出焙烧熟料一定时间，而后将浆料进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。该法焙烧能耗小，易于操作，铬铁矿中铬焙烧浸出率高达86％～95％，且残渣中不含六价铬，残渣质量仅为熟料的8％。

Description

一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法
技术领域
本发明涉及一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法，具体地说是涉及一种运用硫酸铵焙烧铬铁矿后湿法浸出提取铬的方法。
背景技术
铬铁矿是最具工业应用价值的含铬矿物，也是目前制取各种铬化合物的唯一天然原料。铬铁矿为尖晶石结构，理想的铬铁矿化学式为FeCr2O4，由于尖晶石结构中存在类质同相置换，形成含铬、铁和镁的化合物，通常化学式表示为(Fe，Mg)Cr2O4。铬盐是重要的基础工业原料，涉及国民经济10％以上的产品。常见的无机铬盐产品包括重铬酸钠、重铬酸钾、铬酸钠、铬酸酐、氧化铬绿、金属铬、碱式硫酸铬等，这些产品大量应用于冶金、材料、电镀、制革、印染和军工等行业。
以铬铁矿为原料生产铬盐产品的方法主要有有钙焙烧法和无钙焙烧法。有钙焙烧工艺的原理为：铬铁矿同碳酸钠以及石灰石或者白云石混合均匀后，于1100-1200℃在回转窑内进行氧化焙烧，熟料经冷却、粉碎和水浸得到铬酸钠碱溶液，后经除铝、硅，酸化及蒸发结晶后制得重铬酸钠。该工艺为了防止焙烧过程中炉料结圈，焙烧时添加铬铁矿矿量2倍的钙质填料，致使每生产1t重铬酸钠产生2.5-3t的毒性铬渣，严重污染环境。为避免有钙焙烧工艺产生大量毒性铬渣的缺陷，无钙焙烧法则以非钙质填料为稀释剂来保证回转窑的顺行，可大幅降低铬渣产生量，降低至0.8t铬渣/t重铬酸钠。但无钙焙烧法仍难以从根本上避免六价铬的污染问题。
可见，亟待寻求铬铁矿新的分解方法，以期从根本上解决六价铬的污染问题。
发明内容
本发明的目的是为从根本上解决铬铁矿传统分解法六价铬污染的问题，提供一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出提铬的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法，是运用硫酸铵氧化焙烧强化尖晶石结构破坏，并使铬铁矿中的铬、铁、镁等主要金属元素转化为其相应的易溶于水的硫酸金属铵盐焙烧产物，焙烧产物经水浸出后，得到含三价铬的浸出液。其特征在于该方法的操作过程包括：
(a)混料：将铬铁矿磨细至80％以上的颗粒小于48um后，将硫酸铵与铬铁矿按一定的铵矿比(硫酸铵与铬铁矿的质量比)混合均匀；
(b)焙烧：步骤(a)结束后，将混合物料置于回转窑中，并在氧气气氛下于一定温度下氧化焙烧一段时间，焙烧尾气用水进行吸收；
(c)水浸：步骤(b)结束后，用水在一定体积质量比及一定温度下浸出焙烧熟料一定时间，得到铬、铁等的硫酸金属铵盐的浸出料浆；
(d)液固分离：步骤(c)结束后，对浆料进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。
本发明的方法，其特征在于：步骤(a)中铵矿比(硫酸铵与铬铁矿的质量比)为2∶1～10∶1。
本发明的方法，其特征在于：步骤(b)中焙烧温度为300～600℃，焙烧时间为2～8h。
本发明的方法，其特征在于：步骤(b)中焙烧时通入的气体为压缩空气、氧气中的一种或多种。
本发明的方法，其特征在于：步骤(c)中焙烧熟料用水浸出时的体积质量比为2∶1～10∶1，浸出温度为30℃～140℃，浸出时间为0.5～5h。
一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法，在焙烧过程中无六价铬产生，从根本上避免了剧毒铬渣的产生，高效简易地获得含三价铬的溶液，用于后一步的铬产品提取，本发明工艺流程简单，铬浸出率高，其应用将为铬铁矿的分解提供一个清洁的方法。
附图说明
图1为本发明可适用的工艺流程图。
具体实施方案
下面通过结合附图和实施例进一步阐述本发明的实施过程与步骤。应该理解的是这些实施例仅仅用于进一步说明本发明的实验方案，而不是用于限定本发明。本发明实施例中所用的铬铁矿的成分为：Cr2O3 47.35％、FeO 30.49％、MgO 5.31％，铬铁矿的组成也可为其它具体含量，这不能用于限制本发明的保护范围。
实施例1
(a)混料：将80％以上颗粒小于48um的50g铬铁矿与200g硫酸铵混合均匀，即硫酸铵与铬铁矿的质量比为4∶1；
(b)焙烧：将混合均匀的物料置于回转窑中，通入纯氧，运用回转窑的程序升温控制升温至设定温度并开始计时，设定温度为320℃，焙烧时间5h，焙烧尾气用水吸收；
(c)水浸：焙烧反应结束后，取出熟料冷却，后将焙烧料在90℃下用水浸出，浸出时的体积质量比为3∶1，浸出时间2h，得到得到铬、铁等的硫酸金属铵盐的浸出料浆；
(d)液固分离：将浸出料浆进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。
经分析测定，铬的焙烧浸出率达到89.85％。
实施例2
(a)混料：将80％以上颗粒小于48um的50g铬铁矿与250g硫酸铵混合均匀，即硫酸铵与铬铁矿的质量比为5∶1；
(b)焙烧：将混合均匀的物料置于回转窑中，通入压缩空气，运用回转窑的程序升温控制升温至设定温度并开始计时，设定温度为400℃，焙烧时间4h，焙烧尾气用水吸收；
(c)水浸：焙烧反应结束后，取出熟料冷却，后将焙烧料在110℃下用水浸出，浸出时的体积质量比为3∶1，浸出时间1h，得到得到铬、铁等的硫酸金属铵盐的浸出料浆；
(d)液固分离：将浸出料浆进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。
经分析测定，铬的焙烧浸出率达到92.85％。
实施例3
(a)混料：将80％以上颗粒小于48um的50g铬铁矿与300g硫酸铵混合均匀，即硫酸铵与铬铁矿的质量比为6∶1；
(b)焙烧：将混合均匀的物料置于回转窑中，通入纯氧，运用回转窑的程序升温控制升温至设定温度并开始计时，设定温度为500℃，焙烧时间2h，焙烧尾气用水吸收；
(c)水浸：焙烧反应结束后，取出熟料冷却，后将焙烧料在100℃下用水浸出，浸出时的体积质量比为5∶1，浸出时间1.5h，得到得到铬、铁等的硫酸金属铵盐的浸出料浆；
(d)液固分离：将浸出料浆进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。
经分析测定，铬的焙烧浸出率达到90.06％。
实施例4
(a)混料：将80％以上颗粒小于48um的50g铬铁矿与400g硫酸铵混合均匀，即硫酸铵与铬铁矿的质量比为8∶1；
(b)焙烧：将混合均匀的物料置于回转窑中，通入纯氧，运用回转窑的程序升温控制升温至设定温度并开始计时，设定温度为450℃，焙烧时间3h，焙烧尾气用水吸收；
(c)水浸：焙烧反应结束后，取出熟料冷却，后将焙烧料在130℃下用水浸出，浸出时的体积质量比为5∶1，浸出时间0.5h，得到得到铬、铁等的硫酸金属铵盐的浸出料浆；
(d)液固分离：将浸出料浆进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。
经分析测定，铬的焙烧浸出率达到94.85％。
实施例5
(a)混料：将80％以上颗粒小于48um的50g铬铁矿与150g硫酸铵混合均匀，即硫酸铵与铬铁矿的质量比为3∶1；
(b)焙烧：将混合均匀的物料置于回转窑中，通入压缩空气，运用回转窑的程序升温控制升温至设定温度并开始计时，设定温度为350℃，焙烧时间4h，焙烧尾气用水吸收；
(c)水浸：焙烧反应结束后，取出熟料冷却，后将焙烧料在100℃下用水浸出，浸出时的体积质量比为7∶1，浸出时间1.5h，得到得到铬、铁等的硫酸金属铵盐的浸出料浆；
(d)液固分离：将浸出料浆进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。
经分析测定，铬的焙烧浸出率达到87.26％。
实施例6
(a)混料：将80％以上颗粒小于48um的50g铬铁矿与300g硫酸铵混合均匀，即硫酸铵与铬铁矿的质量比为6∶1；
(b)焙烧：将混合均匀的物料置于回转窑中，通入压缩空气，运用回转窑的程序升温控制升温至设定温度并开始计时，设定温度为550℃，焙烧时间2h，焙烧尾气用水吸收；
(c)水浸：焙烧反应结束后，取出熟料冷却，后将焙烧料在120℃下用水浸出，浸出时的体积质量比为4∶1，浸出时间1h，得到得到铬、铁等的硫酸金属铵盐的浸出料浆；
(d)液固分离：将浸出料浆进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。
经分析测定，铬的焙烧浸出率达到92.83％。
上述方法是本发明的实施方案之一，在不脱离本发明工艺原理的前提下，还可以作出改进，这些也应该视为本发明的保护范围，且这些不会影响本发明的实施效果和专利实用性。

Claims (3)

1.一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法，其特征在于该方法的操作过程包括：
(a)混料：将铬铁矿磨细至80％以上的颗粒小于48um后，将硫酸铵与铬铁矿按质量比2:1～10:1混合均匀；
(b)焙烧：步骤(a)结束后，将混合物料置于回转窑中，并在氧气气氛下于一定温度下氧化焙烧一段时间，焙烧尾气用水进行吸收；
(c)水浸：步骤(b)结束后，用水在一定体积质量比及一定温度下浸出焙烧熟料一定时间，得到铬、铁的硫酸金属铵盐的浸出料浆；
(d)液固分离：步骤(c)结束后，对浆料进行液固分离，得到浸出残渣和含三价铬浸出液。
2.根据权利要求1所述的一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法，其特征在于：步骤(b)中焙烧温度为300～600℃，焙烧时间为2～8h。
3.根据权利要求1所述的一种硫酸铵焙烧分解铬铁矿浸出铬的方法，其特征在于：步骤(c)中焙烧熟料用水浸出时的体积质量比为2:1～10:1，浸出温度为30℃～140℃，浸出时间为0.5～5h。
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采用硫酸铵焙烧方法从低品位碳酸锰矿中富集回收锰;朱国才等;《桂林工学院学报》;20051031;第25卷(第4期);摘要 *

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