CN108101110A - 碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法 - Google Patents
碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108101110A CN108101110A CN201810041479.1A CN201810041479A CN108101110A CN 108101110 A CN108101110 A CN 108101110A CN 201810041479 A CN201810041479 A CN 201810041479A CN 108101110 A CN108101110 A CN 108101110A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- ferrochrome
- sodium chromate
- reaction
- soda ash
- liquid phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 title claims abstract description 85
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 74
- PXLIDIMHPNPGMH-UHFFFAOYSA-N sodium chromate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Cr]([O-])(=O)=O PXLIDIMHPNPGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 67
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 title claims abstract description 64
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 title claims abstract description 57
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 48
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 title claims abstract description 45
- 230000008569 process Effects 0.000 title claims abstract description 35
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 34
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 32
- 235000017550 sodium carbonate Nutrition 0.000 title claims abstract description 32
- 238000002844 melting Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 230000008018 melting Effects 0.000 title claims abstract description 30
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 52
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 40
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 31
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 31
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 25
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 24
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 12
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims abstract description 9
- ZBHWCYGNOTVMJB-UHFFFAOYSA-N [C].[Cr].[Fe] Chemical compound [C].[Cr].[Fe] ZBHWCYGNOTVMJB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N ferrosoferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- UKAUYVFTDYCKQA-UHFFFAOYSA-N homoserine Chemical compound OC(=O)C(N)CCO UKAUYVFTDYCKQA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000003317 industrial substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000010298 pulverizing process Methods 0.000 claims abstract 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 30
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 22
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 22
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 21
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 18
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 17
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 15
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 9
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 7
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 7
- 238000004064 recycling Methods 0.000 claims description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 4
- 239000012065 filter cake Substances 0.000 claims description 4
- -1 filtering residue Chemical compound 0.000 claims description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 4
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 claims description 4
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 3
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 claims description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- MPLPXORNGVOUDR-UHFFFAOYSA-L [Cr](=O)(=O)(O)O[Cr](=O)(=O)O.[Na] Chemical compound [Cr](=O)(=O)(O)O[Cr](=O)(=O)O.[Na] MPLPXORNGVOUDR-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 claims 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 5
- JHWIEAWILPSRMU-UHFFFAOYSA-N 2-methyl-3-pyrimidin-4-ylpropanoic acid Chemical compound OC(=O)C(C)CC1=CC=NC=N1 JHWIEAWILPSRMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 14
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000000706 filtrate Substances 0.000 description 7
- 238000000498 ball milling Methods 0.000 description 6
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 4
- KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L chromic acid Substances O[Cr](O)(=O)=O KRVSOGSZCMJSLX-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 3
- AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N furo[3,4-b]pyrazine-5,7-dione Chemical compound C1=CN=C2C(=O)OC(=O)C2=N1 AWJWCTOOIBYHON-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 238000003828 vacuum filtration Methods 0.000 description 3
- 206010054949 Metaplasia Diseases 0.000 description 2
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000015689 metaplastic ossification Effects 0.000 description 2
- 230000003020 moisturizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000790917 Dioxys <bee> Species 0.000 description 1
- 235000019738 Limestone Nutrition 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 description 1
- LPEVOCIDQNXQDM-UHFFFAOYSA-L [Na].[Cr](=O)(O)O Chemical compound [Na].[Cr](=O)(O)O LPEVOCIDQNXQDM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- YAIQCYZCSGLAAN-UHFFFAOYSA-N [Si+4].[O-2].[Al+3] Chemical compound [Si+4].[O-2].[Al+3] YAIQCYZCSGLAAN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N aluminum;sodium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Na+].[Al+3] ANBBXQWFNXMHLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012752 auxiliary agent Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000001996 bearing alloy Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- CMMUKUYEPRGBFB-UHFFFAOYSA-L dichromic acid Chemical compound O[Cr](=O)(=O)O[Cr](O)(=O)=O CMMUKUYEPRGBFB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 239000010459 dolomite Substances 0.000 description 1
- 229910000514 dolomite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 239000006028 limestone Substances 0.000 description 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009656 pre-carbonization Methods 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000036632 reaction speed Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 229910001388 sodium aluminate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 description 1
- 229910001948 sodium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G37/00—Compounds of chromium
- C01G37/14—Chromates; Bichromates
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/10—Process efficiency
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
Abstract
本发明公开了一种碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法。包括以下工艺步骤：将碳素铬铁粉碎加热烘干后备用，将加热的熔融液相纯碱转入预热的立式氧化炉内，匀量向氧化炉内加入碳素铬铁粉并通入纯氧进行氧化反应，反应温度保持在1000‑1300℃，反应后生成无水铬酸钠和氧化铁；主反应方程式为：4CrFe+4Na2CO3+XO2=4Na2CrO4+Y（FeO.Fe3O4）+4CO2；经冷却分离后将固体铬酸钠水浸、过滤残渣、二氧化碳预碳化除杂后溶液直接作为铬系化工原料使用，或者浓缩结晶生产四水铬酸钠或无水铬酸钠，或深度碳化生产重铬酸钠。本发明从根本上改变了原铬盐生产工艺路线，缩短了生产工艺流程，提高了产品质量，降低了生产制造成本，节能环保。
Description
技术领域
本发明涉及的是铬盐的生产方法技术领域，具体涉及一种碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法。
背景技术
工业化生产铬酸钠普遍采用“有钙焙烧”和“无钙焙烧”二种工艺，“有钙焙烧”即铬铁矿同碱(纯碱、氢氧化钠)及含钙填料(白云石、石灰石等)进行高温氧化焙烧，三价铬Cr3+氧化为六价铬Cr6+，生成可溶性铬酸钠。而“无钙焙烧”只用不含钙的返渣作填料，产渣量较“有钙焙烧”降低70%，渣中Cr6+的含量降低90%，环境污染问题仍然没有得到彻底解决，但此方法氧化焙烧过程铬的转化率较低，后续工艺与“有钙焙烧”完全相同。虽后期工艺调整通入纯氧或富氧，使转化得以提升，但此种方法仍存在工艺流程长、能耗高、氧化焙烧产生含Cr6+的有毒铬渣，污染环境，治理费用高等问题，已为国家环保管控的重点。近期国内厂家加大研发力度相继推出新的工艺，主要推出有低温亚熔盐氧化法及碱溶水热氧化法两大路径，亚熔盐氧化法采用铬矿与亚熔盐在釜或塔内通入纯氧或富氧氧化制取铬酸钠，该方法虽反应温度较低但反应过程体系需大量碱循环参与，后期铬酸钠与碱的分离及杂质去除较为繁琐复杂。碱溶水热氧化法采用碳素铬铁为原料，利用碳素铬铁的氧化放热维持反应温度并在水热状态下通入高密度纯氧使反应条件（温度）降低，但高压操作给工艺及设备制造维护提出较高要求，前期设备投入较大。
本发明以碳素铬铁为原料，碳素铬铁是由铬铁矿与碳在电弧炉中还原制得，该工艺成熟，流程短，并且没有Cr6+产生，铬铁冶炼使铬铁成分有效富集，相比原铬酸钠生产工艺此方法使原料及过程处理量大幅降低，加之本发明以消化铬矿冶炼中产出的低值炉料铬铁粉渣为主，故成本较低，即经济又环保。本发明液相氧化反应温度条件较高，但因碳素铬铁氧化为强放热，在液相介质下传热、热利用率又较高，故对能源需求较少。氧化过程中可使铬铁的部分杂质（硅、铝）转入渣相，减少杂质耗碱，终点以铬充分氧化及碱的充分利用为判定，碱利用率较高。本发明简化了铬酸钠的生产工艺，能源及动力消耗大幅降低，渣相富集铁无Cr6+，符合国家环保要求并是冶炼还原铁的原料，综合考虑资源得到充分利用。碳素铬铁原料也可通过进口(相当于进口能源)获得。
铬盐行业要想健康发展，急需清洁生产、能耗低、转化高、资源可充分利用的新工艺及开发应用。综上所述，设计一种碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法尤为必要。
发明内容
针对现有技术上存在的不足，本发明目的是在于提供一种碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法，从根本上改变了原铬盐生产工艺路线，缩短了生产工艺流程，提高了产品质量，降低了生产制造成本，后期渣没有Cr6+的污染产生，彻底解决了Cr6+的污染问题，完全符合国家产业政策，是典型的清洁生产新工艺，易于推广使用。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺设备，包括碱加热炉、液相氧化炉、铬铁破碎球磨装置、铬铁粉加热装置、熔融料冷却装置、铬酸钠水浸罐、过滤装置、破碎装置和真空抽滤装置，碱加热炉与液相氧化炉相连，液相氧化炉上设置有氧气通入口，液相氧化炉与铬铁粉加热装置相互连接，铬铁粉加热装置与铬酸钠水浸罐相连，铬铁破碎球磨装置与铬铁粉加热装置相连，铬铁破碎球磨装置上设置有铬铁加入口，铬酸钠水浸罐与过滤装置相连，过滤装置与碱加热炉相连，液相氧化炉通过熔融料冷却装置与破碎装置相连，破碎装置通过真空抽滤装置与铬酸钠水浸罐相连，熔融料冷却装置还与铬酸钠水浸罐相连。
碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法，其工艺步骤为：将碳素铬铁粉碎（100-200目）加热烘干后备用，将加热的熔融液相纯碱转入预热的立式氧化炉内，匀量向氧化炉内加入碳素铬铁粉并通入纯氧（富氧）进行氧化反应，反应温度保持在1000-1300℃（反应放热和吸热基本达到平衡，氧化炉无需辅助热源），反应后生成无水铬酸钠和氧化铁（玻璃态不吸附Cr6+）。主反应方程式为：4CrFe+4Na2CO3+XO2=4Na2CrO4+Y（FeO.Fe3O4）+4CO2。经冷却分离后将固体铬酸钠水浸、过滤残渣、二氧化碳预碳化除杂后溶液可直接作为铬系化工原料使用，也可浓缩结晶生产四水铬酸钠或无水铬酸钠，或深度碳化生产重铬酸钠。
作为优选，所述的碳素铬铁采用高、中、低、微碳铬铁均可或铬矿冶炼中产出的低值炉料铬铁粉渣。碳素铬铁粒度越细越有利于氧化反应，碳素铬铁粉中零价的铬、铁及碳在高温中与通入的氧发生氧化反应生成氧化铬和氧化铁，反应为放热，氧化铬与碱反应生成铬酸钠的反应为吸热，在碳的影响下，液相中氧化铁部分还原并与原料中硅氧化生成的二氧化硅生成低熔点氧化铁，在反应温度下呈液态，故熔池内碱、铬酸钠、氧化铁均为液相，有利于反应后倾出。
作为优选，所述的氧化反应还可以利用废气余热对碳素铬铁加热，提高碳素铬铁入炉温度，在确保氧化反应进行条件下，降低对其它反应条件的需求。
作为优选，所述的氧化反应通入的氧为纯氧或富氧，可利用废气余
热对供气管道进行加热，提高入炉氧气温度，使反应高效进行。
作为优选，所述氧化反应为充分提升碱利用率及减少杂质溶出，反应停止投料后延长通氧时间，使生成的硅酸钠与铝酸钠与未完全转化的亚铬酸钠反应转化为铬酸钠，硅铝氧化物与氧化铁结合进入渣相，反应终点铬、碱基本反应完全。
作为优选，所述的无水铬酸钠可以通过水浸方式将无水铬酸钠溶于回收的含Cr6+废水制成铬酸钠溶液，使系统为补水作业，减少废水排放。铬酸钠溶液充分搅拌熟化后过滤，滤除氧化铁渣及杂质。滤液通入二氧化碳进行预碳化（回收二氧化碳加纯二氧化碳），控制溶液的PH值使硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液。滤饼为吸附铬酸钠的碳酸氢钠及硅铝氧化物或氢氧化物，处理后可替代部分纯碱使用。
本发明的有益效果：生产工艺流程短、反应速度快、转化高；设备简单能耗低；可单炉及n炉同时生产，炉容可大可小，产能扩大便捷；生产过程没有Cr6+粉尘，系统为补水作业，渣无Cr6+的污染，是典型的清洁生产新工艺，经济效益和社会效益显著。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式来详细说明本发明；
图1为本发明的工艺流程图；
图2为本发明的工艺设备图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
参照图1-2，本具体实施方式采用以下技术方案：碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺设备，包括碱加热炉1、液相氧化炉2、铬铁破碎球磨装置3、铬铁粉加热装置4、熔融料冷却装置5、铬酸钠水浸罐6、过滤装置7、破碎装置8和真空抽滤装置9，碱加热炉1与液相氧化炉2相连，液相氧化炉2上设置有氧气通入口，液相氧化炉2与铬铁粉加热装置4相互连接，铬铁粉加热装置4与铬酸钠水浸罐6相连，铬铁破碎球磨装置3与铬铁粉加热装置4相连，铬铁破碎球磨装置3上设置有铬铁加入口，铬酸钠水浸罐6与过滤装置7相连，过滤装置7与碱加热炉1相连，液相氧化炉2通过熔融料冷却装置5与破碎装置8相连，破碎装置8通过真空抽滤装置9与铬酸钠水浸罐6相连，熔融料冷却装置5还与铬酸钠水浸罐6相连。
碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺如下：将碳素铬铁粉碎（100-200目）加热烘干，将加热的熔融液相纯碱倒入已预热的液相氧化炉内，匀量将碳素铬铁加入炉内并通入纯氧（富氧）进行氧化反应，反应温度保持1000-1300℃，控制氧化反应及铬酸钠生成反应的反应速率，控制铁氧化使之转化生成低熔点氧化铁，控制氧化反应终点使部分杂质融于渣相。反应后生成无水铬酸钠和氧化铁。通过水浸工序将反应生成的无水铬酸钠溶于水或回收的含Cr6+废水制成铬酸钠溶液，充分搅拌熟化后过滤，滤除氧化铁渣及杂质。滤液通入二氧化碳进行预碳化，控制溶液的PH值使硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液。滤饼为吸附铬酸钠的碳酸氢钠及硅铝氧化物或氢氧化物，处理后可替代部分纯碱使用。
值得注意的是，所述的碳素铬铁采用高、中、低、微碳铬铁以及含铬合金均可或铬矿冶炼中产出的低值炉料铬铁粉渣，铬铁粒度越细越有利于氧化反应，碳素铬铁粉中零价的铬铁及碳素在高温中与通入的氧发生氧化反应生成氧化铬和氧化铁的反应为放热反应，氧化铬与碱反应生成铬酸钠的反应为吸热反应，可通过添加发热助剂或提高原料储热达到反应要求，如反应温度较低或熔池深度浅可能会造成物料在炉内干锅等事故。
本具体实施方式氧化反应生成的无水铬酸钠和氧化铁，可利用两者的比重不同、溶解度不同，通过冷却、水浸方式可以使两者加以分离。
所述的无水铬酸钠可以通过水浸方式成铬酸钠溶液，通入二氧化碳进行预碳化，控制溶液的PH值使游离碱、硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液，可生产重铬酸钠及氧化铬绿等产品。
本具体实施方式整体工艺路线从铬铁开始：即铬铁(Cr0)→氧化铬(Cr3+)→铬酸钠(Cr6+)，与现有工艺比较，生产工艺流程短，生产制造成本低，产品质量好，渣无Cr6+的污染，是典型的清洁生产新工艺，经济效益和社会效益显著。
实施例1：将含碳7%-10%的高碳铬铁粉碎（100-200目）加热烘干，将加热的熔融液相纯碱（900—1000℃）倒入已预热大于800℃的液相氧化炉内，匀量向氧化炉内加入铬铁并通入纯氧进行氧化反应，反应温度保持在1000-1300℃，控制氧化反应进行。反应生成无水铬酸钠和氧化铁。冷却分离后通过水浸方式将无水铬酸钠制成铬酸钠溶液，加入试剂A充分搅拌熟化后过滤，滤除氧化铁渣及杂质。滤液通入二氧化碳进行预碳化，控制溶液的PH值使硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液。滤饼为吸附铬酸钠的碳酸氢钠及硅铝氧化物或氢氧化物，处理后可替代部分纯碱使用。提纯后的铬酸钠溶液可直接作为铬系化工原料使用，也可以生产商品四水铬酸钠、无水铬酸钠，或深度碳化生产重铬酸钠。
实施例2：将含碳7%-10%的高碳铬铁粉碎（100-200目）利用废气预热至500℃左右，将加热的熔融液相纯碱（900—1000℃）倒入已预热大于800℃的特制液相氧化炉内，匀量向氧化炉内加入铬铁并通入富氧进行氧化反应，反应温度保持在1000-1300℃，控制氧化反应进行。反应后生成无水铬酸钠和氧化铁。冷却分离后通过水浸方式将无水铬酸钠制成铬酸钠溶液，加入试剂A后充分搅拌熟化后过滤，滤除氧化铁渣及杂质。滤液通入二氧化碳进行预碳化，控制溶液的PH值使硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液。
实施例3：将含碳3%-6%的中高碳铬铁粉碎（100-200目）利用废气预热至500℃左右，将加热的熔融液相纯碱（900—1000℃）倒入已预热大于800℃的特制液相氧化炉内，匀量向氧化炉内加入铬铁并通入富氧进行氧化反应，反应温度保持在1000-1300℃，控制氧化反应进行。反应后生成无水铬酸钠和氧化铁。冷却分离后通过水浸方式将无水铬酸钠制成铬酸钠溶液，加入试剂A后充分搅拌熟化后过滤，滤除氧化铁渣及杂质。滤液通入二氧化碳进行预碳化，控制溶液的PH值使硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液。
实施例4：将含碳7%-10%的炉料铬铁粉碎（200-325目）利用废气预热至500℃左右，将加热的熔融液相碱（纯碱：回收碱=7：3）倒入已预热大于800℃的液相氧化炉内，匀量向氧化炉内加入铬铁并通入富氧进行氧化反应，反应温度保持在1000-1300℃，控制氧化反应进行。反应后生成无水铬酸钠和氧化铁。冷却分离后通过水浸方式将反应生成的无水铬酸钠制成铬酸钠溶液，加入试剂A后充分搅拌熟化后过滤，滤除氧化铁渣及杂质。滤液通入二氧化碳进行预碳化，控制溶液的PH值使硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液。
实施例5：将含碳小于2%的低微碳铬铁粉碎（100-200目）利用废气预热至500℃左右，将加热的熔融液相碱（纯碱：回收碱=7：3）倒入已预热大于800℃的液相氧化炉内，匀量向氧化炉内加入铬铁并通入富氧进行氧化反应，反应温度保持在1000-1300℃，控制氧化反应进行。反应后生成无水铬酸钠和氧化铁。冷却分离后通过水浸方式将无水铬酸钠制成铬酸钠溶液，充分搅拌熟化后过滤，滤除氧化铁渣及杂质。滤液通入二氧化碳进行预碳化，控制溶液的PH值使硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法，其包括以下工艺步骤：将碳素铬铁粉碎加热烘干后备用，将加热的熔融液相纯碱转入预热的立式氧化炉内，匀量向氧化炉内加入碳素铬铁粉并通入纯氧进行氧化反应，反应温度保持在1000-1300℃，反应后生成无水铬酸钠和氧化铁；主反应方程式为：4CrFe+4Na2CO3+XO2=4Na2CrO4+Y（FeO.Fe3O4）+4CO2；经冷却分离后将固体铬酸钠水浸、过滤残渣、二氧化碳预碳化除杂后溶液直接作为铬系化工原料使用，或者浓缩结晶生产四水铬酸钠或无水铬酸钠，或深度碳化生产重铬酸钠。
2.根据权利要求1所述的碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法，其特征在于，所述的碳素铬铁粉碎粒度在100-200目，或根据氧化反应条件的改变调整铬铁粒度。
3.根据权利要求1所述的碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法，其特征在于，反应过程根据原料碳素铬铁含量不同、含碳量或铬铁中其它元素含量不同提高铬铁粉入炉温度或调整氧气通入纯度使储热、放热、吸热、热损达到相应平衡，维持炉温在特定温度1000-1300℃，确保反应连续进行。
4.根据权利要求1所述的碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法，其特征在于，反应使用的碱为纯碱，或以纯碱为主体配以少量片碱、回收碱的组合碱，熔碱过程一次完成或多次完成，碱熔融加热过程与碳素铬铁液相氧化过程在同一炉内或不同炉内完成。
5.根据权利要求1所述的碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法，其特征在于，所述铬铁为高品质铬铁或铬铁冶炼炉渣或铬铁与少量碱混合压制颗粒料。
6.根据权利要求1所述的碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法，其特征在于，将反应生成的无水铬酸钠溶于水或回收的含Cr6+废水制成铬酸钠溶液，充分搅拌熟化后过滤，滤除氧化铁渣及杂质，通入二氧化碳进行预碳化，控制溶液的PH值使硅铝等杂质相继析出，溶液过滤后即可得到纯净铬酸钠溶液；滤饼为吸附铬酸钠的碳酸氢钠及硅铝氧化物或氢氧化物，处理后替代部分纯碱使用 。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810041479.1A CN108101110A (zh) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | 碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810041479.1A CN108101110A (zh) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | 碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108101110A true CN108101110A (zh) | 2018-06-01 |
Family
ID=62219306
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810041479.1A Pending CN108101110A (zh) | 2018-01-16 | 2018-01-16 | 碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108101110A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109399720A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-01 | 四川省银河化学股份有限公司 | 红矾钠湿法工艺中副产含铬氧化铁粉的铬回收利用方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB573813A (en) * | 1942-06-22 | 1945-12-07 | Marvin J Udy | Improvements in production of chromium compounds |
| US3932598A (en) * | 1970-04-24 | 1976-01-13 | Cooper Hugh S | Process for producing alkali metal chromates and dichromates |
| US3963824A (en) * | 1972-06-14 | 1976-06-15 | Produits Chimiques Ugine Kuhlmann | Process for extracting chromium from chromium ores |
| GB1473723A (en) * | 1973-08-06 | 1977-05-18 | Ontario Research Foundation | Recovery of sponge chromium from chromite ore |
| CN102643977A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-08-22 | 四川省安县银河建化（集团）有限公司 | 一种铬铁矿的熔融液相焙烧方法 |
| CN103086433A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-05-08 | 湖北振华化学股份有限公司 | 一种钠基熔盐氧化连续碳化法制重铬酸钠的方法 |
| CN104418385A (zh) * | 2013-08-31 | 2015-03-18 | 唐翔 | 铬铁酸溶液相氧化法制铬酸盐工艺 |
-
2018
- 2018-01-16 CN CN201810041479.1A patent/CN108101110A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB573813A (en) * | 1942-06-22 | 1945-12-07 | Marvin J Udy | Improvements in production of chromium compounds |
| US3932598A (en) * | 1970-04-24 | 1976-01-13 | Cooper Hugh S | Process for producing alkali metal chromates and dichromates |
| US3963824A (en) * | 1972-06-14 | 1976-06-15 | Produits Chimiques Ugine Kuhlmann | Process for extracting chromium from chromium ores |
| GB1473723A (en) * | 1973-08-06 | 1977-05-18 | Ontario Research Foundation | Recovery of sponge chromium from chromite ore |
| CN102643977A (zh) * | 2011-06-09 | 2012-08-22 | 四川省安县银河建化（集团）有限公司 | 一种铬铁矿的熔融液相焙烧方法 |
| CN103086433A (zh) * | 2013-03-11 | 2013-05-08 | 湖北振华化学股份有限公司 | 一种钠基熔盐氧化连续碳化法制重铬酸钠的方法 |
| CN104418385A (zh) * | 2013-08-31 | 2015-03-18 | 唐翔 | 铬铁酸溶液相氧化法制铬酸盐工艺 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109399720A (zh) * | 2018-11-20 | 2019-03-01 | 四川省银河化学股份有限公司 | 红矾钠湿法工艺中副产含铬氧化铁粉的铬回收利用方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101538631B (zh) | 用低镍物料冶炼镍铁及含镍铁水工艺及设备 | |
| CN101538629A (zh) | 用粉铬矿冶炼铬铁合金及含铬铁水工艺及设备 | |
| CN101538634A (zh) | 纯铁的冶炼工艺及设备 | |
| CN102220478B (zh) | 五氧化二钒的制备方法 | |
| CN101811712A (zh) | 一种利用流化床粉煤灰制备冶金级氧化铝的方法 | |
| WO2011137575A1 (zh) | 分离高温气体携带的熔化状态粉尘的方法、设备和应用 | |
| CN102219257A (zh) | 制备五氧化二钒的方法 | |
| CN201273767Y (zh) | 一种多功能工业炉和包括该工业炉的连续冶炼系统 | |
| CN101717119B (zh) | 铬矿少碱焙烧生产铬酸钠的方法 | |
| CN106148684A (zh) | 综合利用赤泥的方法和系统 | |
| CN101016590A (zh) | 用锂辉石精矿制备锂的方法 | |
| CN108620409A (zh) | 一种利用高温液态炉渣固定含砷废物的方法 | |
| CN108675911A (zh) | 一种降低电石渣产生的电石乙炔生产工艺 | |
| CN1028300C (zh) | 一种处理钒渣提取五氧化二钒的方法 | |
| CN106242280B (zh) | 一种以液态高炉熔渣为主原料的乳浊玻璃及其制备方法 | |
| CN102994757A (zh) | 拜耳法赤泥制备硅铝铁合金的方法 | |
| CN108101110A (zh) | 碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法 | |
| CN107902663A (zh) | 利用工业硅副产微硅粉和废热生产水玻璃的方法及装置 | |
| CN111548019A (zh) | 一种“煤气-黄磷-建材”联产一体化的方法 | |
| CN1321202C (zh) | 一种锑冶炼砷碱渣的除毒增利方法及高温节能熔炼炉 | |
| CN114150098B (zh) | 二次铝灰还原铁矿石制备预熔型铝酸钙和金属铁的方法 | |
| CN109680155A (zh) | 一种含镍铬不锈钢尘泥无害化处置及资源化利用的方法 | |
| CN113186367B (zh) | 一种处理高铁赤泥的底顶复合喷吹熔融还原炉的使用方法 | |
| CN102220498B (zh) | 精细钒渣的制备方法 | |
| CN114317990A (zh) | 一种含钒钢渣经钠化氧化水淬提钒的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |