CN109897975B - 氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法 - Google Patents

氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法,包括:将低硫氢氧化铬烘干后置于气氛煅烧炉中,以真空还原炉抽出的尾气为热源进行分解为三氧化二铬,生成的三氧化二铬与碳粉进行充分混合后挤压成型,置于真空还原炉内高温还原生成金属铬,产生的高温尾气作为氢氧化铬分解热源。本发明从原料选择出发,充分利用真空碳还原过程产生的热量和一氧化碳,大幅降低生产成本,资源利用率高。

Description

氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法
技术领域
本发明涉及一种在金属生不情况下使用的方法。更具体地说,本发明涉及一种用在氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法。
背景技术
金属铬主要用于镍基、钴基高温合金,铝合金,钛合金,电阻合金,耐蚀合金,铁基耐热合金及不锈钢等的生产。工业生产的金属铬有两种,一种为铝热法铬,块状,银亮色,有金属光泽,含Cr>98%,根据用途对杂质有不同要求;另一种为电解铬,片状,表面暗褐,经氢气精炼后表面明亮,含Cr>99%。
自然界的铬资源主要是铬铁矿。而生产金属铬是用氧化铬作铬原料,故整个工艺分为两步。首先用铬铁矿作原料生产氧化铬。然后用铝还原氧化铬(即铝热法)冶炼金属铬。用铬铁矿生产氧化铬首先是碱焙烧,将不溶于水的Cr3+铬盐转化为溶于水的Cr6+铬盐,即Na2CrO4,经水浸得到铬酸钠(Na2CrO4)水溶液。从铬酸钠水溶液制取氧化铬的工业方法有3种:
(1)氯化铵还原法。加入硫酸使:Na2CrO4变成重铬酸钠(Na2Cr2O7)溶液。浓缩后析出Na2SO4晶体。再将母液冷却到25℃得到重铬酸钠晶体。将重铬酸钠晶体与氯化铵混合,在700~800℃下还原得到Cr2O3和NaCl;经水洗去掉NaCl而得到氧化铬,再在约1200℃氧化煅烧脱硫得到氧化铬。
(2)铬酐热分解法。将重铬酸钠晶体与浓硫酸反应生成铬酐(CrO3),将铬酐放在高温煅烧炉内热分解成氧化铬。
(3)氢氧化铬热分解法。往铬酸钠溶液加硫磺粉或硫化钠溶液,将Cr6+还原为Cr3+,即Cr(0H)3沉淀。再经高温煅烧成氧化铬。用氢氧化铬法制取氧化铬具有工艺流程短;铬回收率高;不产生腐蚀性气体,对厂房、设备维护有利;节约大量硫酸和化工原料;副产品海波(Na2S2O3)可以回收利用;成本降低等优点。
综上,目前市上大多数采用的都是氢氧化铬热分解化,以使其排放符合标准,但目前的氢氧化铬热分解法应用在金属铬生产的过程中,其整个生产过程中没有选择较合适的原料,其生产金属铬过程产生的热量以及一氧化碳利用不充分,故目前的生产方法仍然有资源利用率、成本高的缺陷。
发明内容
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点,提供了一种氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法,包括以下步骤:
步骤一、将低硫氢氧化铬烘干后置于气氛煅烧炉内,在400℃-1000℃的温度、一氧化碳气氛条件下,使氢氧化铬分解为三氧化二铬;
步骤二、将生成的三氧化二铬与碳粉按预定质量比例于混料机中充分混匀,得到混合料;
步骤三、将混合料于挤压装置中挤压成型得到料块,将料块置于真空还原炉内,于1000℃-1600℃、0.5-200Pa真空条件下,进行高温还原进而生成金属铬,且所述真空还原炉的产生的尾气被配置为引入氢氧化铬的气氛煅烧炉内。
优选的是,在步骤一中,所述低硫氢氧化铬为硫含量小于100ppm的氢氧化铬;
其中,所述低硫氢氧化铬被配置为采用铬酸钠或红矾钠为原料,采用包括有机碳还原、氢还原、氨还原工艺制备以得到;
所述低硫氢氧化铬的煅烧温度为500℃-900℃。
优选的是,还包括,将真空还原炉内产生的尾气引入氢氧化铬的气氛煅烧炉内的第一真空管道;
以将气氛煅烧炉内完成热交换的尾气抽出的第二真空管道;
与第二真空管道连接,以对其抽出的尾气进行无害处理至达标排放标准的第一废气处理装置。
优选的是,在步骤二中,所述三氧化二铬与碳粉的质量比例为0.2~1:0.3~1。
优选的是,在步骤三中,所述真空还原炉的还原条件为温度1300℃-1500℃、真空度1-100Pa。
优选的是,所述真空还原炉被配置为包括:
横向布置的第一炉体,其内部设置有相配合的第一炉管,且所述炉体上设置有与第一炉管内部连通的排气组件;
与炉体相配合的炉盖;
其中,所述炉体底部侧壁上布置有弧形分布的第一加热单元,所述炉体顶部侧壁上布置有弧形分布的保温单元;
所述第一炉管内部横向卡设有至少二层挡热板,各层所述挡热板上分别错开设置有多个透气孔,各透气孔的上沿与下沿存在位置差,以在其内部孔径构成倾斜面或旋转面;
所述排气组件包括穿出各层挡热板,和/或位于挡热板之间以将第一炉管内抽成真空状态的多个排气支管,以及将各排气支管与第一真空管道连通的排气干管;
所述第一真空管道及排气干管外部设置有夹套管,其包括枢接设置的双层夹套,以及设置在其内的保温机构,所述双层夹套的两侧开合端通过相配合的卡槽和突起部进而卡接,且所述双层夹套两侧开合端还分别设置有延伸出配合的连接端,以通过相配合的螺栓机构实现固定。
优选的是,所述第一炉管内设置有多根滑辊,各所述滑辊与第一炉管的侧壁通过相配合的轴承进而实现连接;
设置在滑辊上用于承载等还原物料的至少一个料舟,其底部通过枢接设置的至少两个滑动门体进而封闭,所述料舟的内侧壁在与滑动门相配合的一端均设置有弧形过渡部;
所述炉体在与滑动门体相配合的位置上滑动槽,所述滑动门体上设置有伸入滑动槽的球状结构的滑块;
所述炉体外部设置有至少一个气动动机构,其动力输出轴通过相配合的连接件进而与料舟各转角处的吊环连接;
所述炉体外部设置有至少一个电动机构,其动力输出轴与至少一根滑轴传动连接;
所述炉体底部一侧设置有出料口,所述第一炉管底部侧壁具有朝向出料口的倾斜部,所述炉体顶部一侧设置有进料口。
优选的是,所述气氛煅烧炉被配置为包括:
纵向布置的第二炉体,其内设置有锥形结构的第二炉管,其纵向方向上布置有伸入炉管内部且与其底部具有预定距离的螺旋搅拌组件;
其中,所述第二炉体被配置为三层结构,以限定可容纳第二加热单元的加热区,以及限定可实现热叠加的换热区;
所述第二炉管底部、顶部分别设置有与第一真空管、换热区连通的进气口、第一排气口,其上设置有对其通断状态进行切换的阀门;
所述换热区的底部设置有与第二真空管道连通第一排气口;
设置在第二炉体上与进气口相配合的进气组件,所述进气组件被配置为包括从底部贯穿第二炉体并伸入第二炉管内部的进气干管;
所述进气干道的周向上分布有多个炉管输气口,各输气口上设置有安全阀。
优选的是,还包括设置于第一真空管道上,且靠近排气组件一侧的第二废气处理装置,其被配置为包括;
筒形壳体,其两端具有与第一真空管道相配合的连接端;
设置在壳体内U形结构内筒,其与壳体侧壁具有预定间距以构成排气仓,所内筒的一端配置为与排气组件连接,另一端被配置为锥形结构与排气仓连通,所述内筒内设置有弧形或螺旋结构的导流片;
所述排气仓内间隔设置有多层环形结构的活性炭,各层活性炭分别包括上下相对设置两块环形网板,其通过其上相对设置的肋条进而限定了多个扇形结构的容纳槽;
各层所述容纳槽内错开设置有压缩的活性炭包,同层相邻的活性炭包之间设置有膨胀石墨包。
优选的是,所述第一废气处理装置被配置为包括:
外壳,其底部容纳有预定高度的净化用水;
其中,所述第二真空管道的第三排气口被配置为伸入净化用水中,所述外壳在与净化用水的最高水位之间间隔3-10cm设置有多层带孔隔板,从下到上的各层隔板之间分别设置多层活性炭吸附层和/或纤维过滤层;
所述外壳在与顶层带孔隔板相配合的位置上设置有第四排气口,所述外壳底部设置有排液口,所述排液口连通至多级沉淀池。
本发明至少包括以下有益效果:其一,本发明从原料即选择出发,低硫氢氧化铬,充分利用真空碳还原过程产生的热量和一氧化碳,大幅降低生产成本,资源利用率高。
其二,本发明进一步地限定了原料低硫氢氧化铬的工艺,其为以铬酸钠或红矾钠为原料经有机碳还原、氢还原、氨还原等工艺生产的硫含量小于100ppm的氢氧化铬,故其的生产过程中可以充分利用真空碳还原过程产生的热量和一氧化碳。
其三,本发明对生产过程中的各设备结构进行限定,以使生产过程中的附加产品利用率更高,环保效果更好。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为本发明的一个实施例中真空还原炉的结构示意图;
图2为本发明的另一个实施例中夹套的结构示意图;
图3为本发明的另一个实施例中气氛煅烧炉的结构示意图;
图4为本发明的另一个实施例中第二废气处理装置的结构示意图;
图5为本发明的另一个实施例中第一废气处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图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。
应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
图1示出了根据本发明的一种氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法的实现形式,包括以下步骤:
步骤一、将低硫氢氧化铬烘干后置于气氛煅烧炉内,在400℃-1000℃的温度、一氧化碳气氛条件下,使氢氧化铬分解为三氧化二铬,铬是脆性金属不能单独作为金属材料,但与铁、镍、钴、钛、铝、铜等组成合金后,则成为具有耐热性、热强性、耐磨性及特殊性能的工程材料,其生产方法包括电解法,铝硅热法,和真空碳还原法,而我国金属铬生产以铝热法为主,少量采用电解法,而本发明通过产品原料的限定,使其可适用于真空碳还原法,进而使其生产过程中产生的副产品均可以有效利用;
步骤二、将生成的三氧化二铬与碳粉按预定质量比例于混料机中充分混匀,得到混合料,其使得其混料可适应于真空碳还原法;
步骤三、将混合料于挤压装置中挤压成型得到料块,将料块置于真空还原炉内,于1000℃-1600℃、0.5-200Pa真空条件下,进行高温还原进而生成金属铬,且所述真空还原炉的产生的尾气被配置为引入氢氧化铬的气氛煅烧炉内,其通过参数的限定,使得金属铬的生产可通过真空碳还原法以实现,进而填补国内采用真空碳还原法生产金属铬的空白,同时整个生产过程中,充分利用真空碳还原过程产生的热量和一氧化碳,用于氢氧化铬气氛煅烧炉生产过程中的气氛和热源,大幅降低生产成本,资源利用率高,同时其还兼具了氢氧化铬热分解法的工艺流程短,铬回收率高,不产生腐蚀性气体,对厂房、设备维护有利的效果。
在另一种实例中,在步骤一中,所述低硫氢氧化铬为硫含量小于100ppm的氢氧化铬;
其中,所述低硫氢氧化铬被配置为采用铬酸钠或红矾钠为原料,采用包括有机碳还原、氢还原、氨还原工艺制备以得到;
所述低硫氢氧化铬的煅烧温度为500℃-900℃。
当然可根据需要,选择如下示例中的温度以使其具有不同的品质:
Figure BDA0002016702180000061
Figure BDA0002016702180000071
通过以上方案对原料低硫氢氧化铬的制备方法和工艺参数进行限定,以使其制备得到的原料符合本发明碳还原生产金属铬的要求,进而具有更好的生产效益和利用率。
如图1-5,在另一种实例中,还包括,将真空还原炉1内产生的尾气引入氢氧化铬的气氛煅烧炉内的第一真空管道3,在第一真空管道上布置滑阀真空泵210,通过抽真空将真空还原炉中产生的尾气进行抽取出来,并同时将其生产过程中产生的附加物一氧化碳进行提取,以使其可进行二次利用,同时确保真空还原炉能处于稳定的工作状态;
以将气氛煅烧炉2内完成热交换的尾气抽出的第二真空管道4,其用于将完成热交换的废气进行输出,以使其内部始终保持在稳定的工作压力之下;
与第二真空管道连接,以对其抽出的尾气进行无害处理至达标排放标准的第一废气处理装置5,其用于对循环利用后的废气进行处理,以使其符合环境排放标准,进而使得其整个生产过程都更加环保。
这种方案通过对真空还原过程中产生的附加物进行二次利用,以使其整个生产流程的成本可控,且环保效果更好。
在另一种实例中,在步骤二中,所述三氧化二铬与碳粉的质量比例为0.2~1:0.3~1。
这种方案通过物料的配合,使得其在后期反应过程中,能通过在高温煅烧过程中,通过用碳或碳化物作还原剂,还原三氧化二铬以得到更为纯净的金属铬,其附加物产生更少,对空气环境影响更小。
在另一种实例中,在步骤三中,所述真空还原炉的还原条件为温度1300℃-1500℃、真空度1-100Pa。
当然可根据需要,选择如下温度和真空度以使其具有不同的品质:
Figure BDA0002016702180000072
Figure BDA0002016702180000081
以上方案的参数设计,使得其符合真空碳还原过程生产金属铬的需要,其产品性能更好,生产效率更高,整个生产过程中的利用率更高。
如图1-2,在另一种实例中,所述真空还原炉被配置为包括:
横向布置的第一炉体110,其内部设置有相配合的第一炉管111,其用于通过采用炉管的设计用于承重待还原物料,且所述炉体上设置有与第一炉管内部连通的排气组件120,其用于向抽真空或者将生产过种产生的废气进行收集和输送进行二次利用回收;
与炉体相配合的炉盖130,其用对炉体进行封闭,也可以用于对炉体打开进行维修;
其中,所述炉体底部侧壁上布置有弧形分布的第一加热单元140,其用于通过加热使得其内部产生高温,以实现高温煅烧还原,同时通过结构设计,使得其与横向设置的物料相配合,其发热部与物料承载部相配合,其高温煅烧效果更好,产品还原率更好,所述炉体顶部侧壁上布置有弧形分布的保温单元150,其用于通过与其相配合的结构设计,使得其上部不发热,但是能保热,进而增加整个炉管内部热的利用率;
所述第一炉管内部横向卡设有至少二层挡热板160,其用于对加热段产生的热量进行阻挡,以使其热量释放更少,增加整个生产过程中热量的利用率,各层所述挡热板上分别错开设置有多个透气孔161,其用于将热通过透气孔进行分层,以使其热量对上部组件的损伤减少,而热量集中性更好,各透气孔的上沿与下沿存在位置差,以在其内部孔径构成倾斜面或旋转面,其用于增加热量的传递速度和传递面积,进而使得其产生的尾气能顺利排出至炉管顶部,同时使得其在抽出时风量可控;
所述排气组件包括穿出各层挡热板,和/或位于挡热板之间以将第一炉管内抽成真空状态的多个排气支管121,其通过分层的排气支管的分层设计,使得其抽出的尾气时,其热量和风量可控,同时使得不同位置的尾气排放的均一性较好,使得其抽出的以及将各排气支管与第一真空管道连通的排气干管122,其用将各层的尾气进行收集,以使其集中排出;
所述第一真空管道及排气干管外部设置有夹套管170,其用于第一真空管道进行物理保护,以使其使用寿命较长,减小安全事故的发生,其包括枢接设置的双层夹套,以及设置在其内的保温机构171,其用于对输送过程中尾气的温度进行保护,以使其输送过程中的热量散失较小,同时能减小热量外溢对生产环境及操作人员的影响,所述双层夹套的两侧开合端通过相配合的卡槽172和突起部173进而卡接,其通过卡接使得其二者具有一定的连接称性,便于在损伤过程中对其进行固定,同时减小安装难度,且所述双层夹套两侧开合端还分别设置有延伸出配合的连接端174,以通过相配合的螺栓机构175实现固定,其用于对夹套进行二次固定,进而保证其与第一真空管道的高度结合性,而为了保证其使用过程中的稳定性,其内表面可设置钛合金层,以使其强度高,耐蚀性好,耐热性能优异。
这种方案通过其结构的设计,使得其整个还原炉在煅烧过程中的热量利用效果更好,其可实现快速稳定的升温,且结构简单,节能效果优异,其相对于现有结构的还原炉来说,生产效率可提升20%,能源节约15%-20%,生产成本减小至少10%。
如图1,在另一种实例中,所述第一炉管内设置有多根滑辊112,各所述滑辊与第一炉管的侧壁通过相配合的轴承113进而实现连接,其使得温辊可沿辊的圆周方向进行滚动,进而使其承载物质位置产生变动;
设置在滑辊上用于承载等还原物料的至少一个料舟180,其底部通过枢接设置的至少两个滑动门体181进而封闭,具体来说,料舟底部两侧枢接有两个门体,其打开后料舟底部敞开,物料可倾倒出,同时其关闭后置于滑辊上时,料舟封闭,其可以用于承载物料进行二次煅烧,无需要打开炉盖进行进料,故料舟及其内部的热量损失较小,其综合利用率高,所述料舟的内侧壁在与滑动门相配合的一端均设置有弧形过渡部,其用便于物料与料舟的分离,脱料效果更好;
所述炉体在与滑动门体相配合的位置上滑动槽114,所述滑动门体上设置有伸入滑动槽的球状结构的滑块(未示出),其通过门体上的球状滑块的设计,使得其可在滑动槽内自由顺畅的滚动,同时使得料舟在整体提升进行出料时,其与炉体不会发生分离,而且其在整体下移过程中,其位置变动小,更利用于门体门闭合复原,进行下次装料,设备生产过程中的连续性较好;
所述炉体外部设置有至少一个气动动机构190,其动力输出轴191通过相配合的连接件192进而与料舟各转角处的吊环182连接,其用于通过气动机构的往复伸缩设计实现料盘与滑辊之间位置的变动,同时使得滑动门体能在提升作用下顺利的打开,连接件可以是两端具有勾爪的四个连接板件或连接棒,勾爪的结构也可以采用具有缺口吊环进行替换,以使其可与动力输出轴上的安装环件相配合,且二者在工作态或不工作态时的稳定性兼具;
所述炉体外部设置有至少一个电动机构(未示出),其动力输出轴与至少一根滑轴传动连接,其用于通过动力传动,使得料舟可根据需要左右移动,以保证其受料均均,同时可通过震动使其表面具有一定的平整度;
所述炉体底部一侧设置有出料口115,其用于将块状物料向外输送,所述第一炉管底部侧壁具有朝向出料口的倾斜部116,其通过倾斜的结构设置使得物料的输出效果更为优异,且不用借助其它机构的设计实现无动力输送,当然其出料口对应的位置可通过传输带实现物料传输,而物料传输带外部可设置夹套,以通过水冷结构对其进行快速降温,其末端可通过风冷结构相配合,对其内部温度进一步去除,同时可对其产生的水汽进行去除,可在所述炉体顶部一侧设置有进料口,其用通过与其它外部送料机械相配合实现自动送料。
这种方案使得结构设计与降低能量消耗相配合,进而使得其产品的生产效能增加,减小了料舟上的能量损失,无需二次加热,无需长时间停机加料送料,连续生产和一致性生产较好。
如图3,在另一种实例中,所述气氛煅烧炉被配置为包括:
纵向布置的第二炉体210,其与横向结构的真空还原炉相配合,减小整体系统的空间占用率,其内设置有锥形结构的第二炉管211,其用于承载物料,其纵向方向上布置有伸入炉管内部且与其底部具有预定距离的螺旋搅拌组件220,其用于保证物料加工过程反应的一致性,以使其反应效能更好,其包括与动力机构221相配合的转轴222,以及设置在转轴上的螺旋片223或螺旋桨、或不同长度、不同方位设置的多层搅拌叶片;
其中,所述第二炉体被配置为三层结构,以限定可容纳第二加热单元的加热区212,其用于在尾气收集热量不能满足需要时,进行补充加热,以使其工作温度快速升温,进而保证其生产效率,以及限定可实现热叠加的换热区213,其用于将热量快速传递给原料;
所述第二炉管底部、顶部分别设置有与第一真空管、换热区连通的进气口214、第一排气口215,其通过将尾气从下方进入,避免其反应过程中只停留在表面,对堆积的物料反应不均匀的问题,同时增加气体和热量在物料中停留的时间,其热交换和一氧化碳停留的时间,反应效果更好,其上设置有对其通断状态进行切换的阀门,其二者均可被配置为压力阀如安全阀,以使其在外部压力下保持关闭状态,而在管道内部压力大于阀值时导通,实现尾气和废气的输送,同时通过炉管顶部设置的第一排气口将换热后的气体释出,进入换热区,对整体炉管进行二将热能回收,以使其内部温度的提升更快,保热性更好;
所述换热区的底部设置有与第二真空管道连通第一排气口215,其用于将二次换热的空气进行排出,其上可设置抽风机或真空泵,用于将换热区的气体进行抽出处理;
设置在第二炉体上与进气口相配合的进气组件230,所述进气组件被配置为包括从底部贯穿第二炉体并伸入第二炉管内部的进气干管231,其用于将真空还原炉输出的包括热量和一氧化碳的尾气输入至气氛炉中,使得内部原料可在一氧化碳气氛下进行反应;
所述进气干道的周向上分布有多个炉管输气口232,其用于向堆积各层物料分别输送压力和气氛介质一氧化碳,以使其热交换效果好,反应效果均一性好,各输气口上设置有安全阀(未示出),其用于的管道内部压力大于阀值时导通,实现尾气的输送,防止物料进入管道对管道造成的堵塞和污染,当然也可以通过弹性元件连接具有气密性的挡板对管道进行密封,以实现在一定压力下的尾气输出。
这种方案使得其可充分与真空还原炉相配合,以使其生产过程中产生的大量热和有毒一氧化碳可充分进行利用至生产过程中,无需要排放至空气中对环境造成污染,环境治理设备要求显著降低,且生产过程中的成本得到了显著控制,其相对于现有技术中需要全部依赖加热进行生产的设备和生产方法来说,其生产效率可提升10%,能源节约20%-25%,生产成本减小至少15%。
如图3-4,在另一种实例中,还包括设置于第一真空管道上,且靠近排气组件一侧的第二废气处理装置6,其用于对进入到气氛反应炉中的尾气进行初步处理,以使其减小对真空泵的损害,同时去除杂质后的尾气只余下一氧化碳和热量,后期的综合利用率更高,其被配置为包括;
筒形壳体60,其两端具有与第一真空管道相配合的连接端,其用于通过相配合的螺钉实现二者的连接,其连接缝可通过膨胀石墨垫片进行填充,以使其气密性更好,物理、化学结构的稳定性受环境影响较小;
设置在壳体内U形结构内筒61,其与壳体侧壁具有预定间距以构成排气仓62,所内筒的一端配置为与排气组件连接,另一端被配置为锥形结构与排气仓连通,所述内筒内设置有弧形或螺旋结构的导流片63,其用于通过排气仓的结构设计以及导流片的结构,使得其气体流速可部分增加,其在通过活性炭层时的有效时间缩短,处理效果增加,其采用通过排气仓的结构设置增加流速而不是通过增加泵或风机的功率,其原因在于保证还原炉内部工作的环境稳定性;
所述排气仓内间隔设置有多层环形结构的活性炭64,其用于对加速后的各层活性炭分别包括上下相对设置两块环形网板65,其通过其上的活性炭对尾气中的杂质和部分有害气体进行去除,其上相对设置的肋条进而限定了多个扇形结构的容纳槽(未示出),其用于容纳活性炭;
各层所述容纳槽内错开设置有压缩的活性炭包66,其用于保证尾气在内部的停留时间,增加反应和去除有效时间,同层相邻的活性炭包之间设置有膨胀石墨包67,其用于在高温情况下膨胀封堵,使得尾气只能从活性炭包处通过,同时通过其具有的吸附性和柔韧性对其环境进行协调,使其因流速增加而产生的震动可进行有效去除,同时要部分去除尾气中的有害气体。
这种方案的废气处理装置充分配合本发明的气氛煅烧炉,以使其工作效果和稳定性得到提升,设备的使用寿命增加。
如图5,在另一种实例中,所述第一废气处理装置被配置为包括:
外壳50,其底部容纳有预定高度的净化用水,其用于对废气中的残余的碳和粉尘进行去除,同时降低其温度;
其中,所述第二真空管道4的第三排气口40被配置为伸入净化用水中,所述外壳在与净化用水的最高水位之间间隔3-10cm设置有多层带孔隔板51,其用于防止废气溢散对设备和排放造成的影响,从下到上的各层隔板之间分别设置多层活性炭吸附层52和/或纤维过滤层53,其用于经处理或溢散的废气进行二次处理,以使其排放高于工业排放标准,污染率更低;
所述外壳在与顶层带孔隔板相配合的位置上设置有第四排气口54,其用于将二次处理后的气体排出至大气中,所述外壳底部设置有排液口55,所述排液口连通至多级沉淀池,其用于将废弃物进行沉淀收集,以使其排液符合标准,不污染土地,且整个设备的结构简单,成本可控。
本发明中的废气处理装置、真空还原炉、气氛煅烧炉中均根据需要设置高品质温度传感器,对其内部的工作温度进行控制,以根据需要切换相应部件的工作状态。
以上各方案只是一种较佳实例的说明,但并不局限于此。在实施本发明时,可以根据使用者需求进行适当的替换和/或修改。
这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
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与描述的图例。

Claims (4)

1.一种氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤一、将低硫氢氧化铬烘干后置于气氛煅烧炉内,在500℃-900℃的温度、一氧化碳气氛条件下,使氢氧化铬分解为三氧化二铬;
步骤二、将生成的三氧化二铬与碳粉按预定质量比例于混料机中充分混匀,得到混合料;
步骤三、将混合料于挤压装置中挤压成型得到料块,将料块置于真空还原炉内,于1000℃-1600℃、0.5-200Pa真空条件下,进行高温还原进而生成金属铬,且所述真空还原炉的产生的尾气被配置为引入氢氧化铬的气氛煅烧炉内;
还包括,将真空还原炉内产生的尾气引入氢氧化铬的气氛煅烧炉内的第一真空管道;
以将气氛煅烧炉内完成热交换的尾气抽出的第二真空管道;
与第二真空管道连接,以对其抽出的尾气进行无害处理至达标排放标准的第一废气处理装置;
所述真空还原炉被配置为包括:
横向布置的第一炉体,其内部设置有相配合的第一炉管,且所述炉体上设置有与第一炉管内部连通的排气组件;
与炉体相配合的炉盖;
其中,所述炉体底部侧壁上布置有弧形分布的第一加热单元,所述炉体顶部侧壁上布置有弧形分布的保温单元;
所述第一炉管内部横向卡设有至少二层挡热板,各层所述挡热板上分别错开设置有多个透气孔,各透气孔的上沿与下沿存在位置差,以在其内部孔径构成倾斜面或旋转面;
所述排气组件包括穿出各层挡热板,和/或位于挡热板之间以将第一炉管内抽成真空状态的多个排气支管,以及将各排气支管与第一真空管道连通的排气干管;
所述第一真空管道及排气干管外部设置有夹套管,其包括枢接设置的双层夹套,以及设置在其内的保温机构,所述双层夹套的两侧开合端通过相配合的卡槽和突起部进而卡接,且所述双层夹套两侧开合端还分别设置有延伸出配合的连接端,以通过相配合的螺栓机构实现固定;
所述第一炉管内设置有多根滑辊,各所述滑辊与第一炉管的侧壁通过相配合的轴承进而实现连接;
设置在滑辊上用于承载物料的至少一个料舟,其底部通过枢接设置的至少两个滑动门体进而封闭,所述料舟的内侧壁在与滑动门相配合的一端均设置有弧形过渡部;
所述炉体在与滑动门体相配合的位置上设置有滑动槽,所述滑动门体上设置有伸入滑动槽的球状结构的滑块;
所述炉体外部设置有至少一个气动机构,其动力输出轴通过相配合的连接件进而与料舟各转角处的吊环连接;
所述炉体外部设置有至少一个电动机构,其动力输出轴与至少一根滑轴传动连接;
所述炉体底部一侧设置有出料口,所述第一炉管底部侧壁具有朝向出料口的倾斜部,所述炉体顶部一侧设置有进料口;
所述气氛煅烧炉被配置为包括:
纵向布置的第二炉体,其内设置有锥形结构的第二炉管,其纵向方向上布置有伸入炉管内部且与其底部具有预定距离的螺旋搅拌组件;
其中,所述第二炉体被配置为三层结构,以限定可容纳第二加热单元的加热区,以及限定可实现热叠加的换热区;
所述第二炉管底部、顶部分别设置有与第一真空管、换热区连通的进气口、第一排气口,其上设置有对其通断状态进行切换的阀门;
所述换热区的底部设置有与第二真空管道连通第一排气口;
设置在第二炉体上与进气口相配合的进气组件,所述进气组件被配置为包括从底部贯穿第二炉体并伸入第二炉管内部的进气干管;
所述进气干管的周向上分布有多个炉管输气口,各输气口上设置有安全阀;
还包括设置于第一真空管道上,且靠近排气组件一侧的第二废气处理装置,其被配置为包括;
筒形壳体,其两端具有与第一真空管道相配合的连接端;
设置在壳体内U形结构内筒,其与壳体侧壁具有预定间距以构成排气仓,所述内筒的一端配置为与排气组件连接,另一端被配置为锥形结构与排气仓连通,所述内筒内设置有弧形或螺旋结构的导流片;
所述排气仓内间隔设置有多层环形结构的活性炭,各层活性炭分别包括上下相对设置两块环形网板,其通过其上相对设置的肋条进而限定了多个扇形结构的容纳槽;
各层所述容纳槽内错开设置有压缩的活性炭包,同层相邻的活性炭包之间设置有膨胀石墨包;
所述第一废气处理装置被配置为包括:
外壳,其底部容纳有预定高度的净化用水;
其中,所述第二真空管道的第三排气口被配置为伸入净化用水中,所述外壳在与净化用水的最高水位之间间隔3-10cm设置有多层带孔隔板,从下到上的各层隔板之间分别设置多层活性炭吸附层和/或纤维过滤层;
所述外壳在与顶层带孔隔板相配合的位置上设置有第四排气口,所述外壳底部设置有排液口,所述排液口连通至多级沉淀池。
2.如权利要求1所述的氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法,其特征在于,在步骤一中,所述低硫氢氧化铬为硫含量小于100ppm的氢氧化铬;
其中,所述低硫氢氧化铬被配置为采用铬酸钠或红矾钠为原料,采用包括有机碳还原、氢还原或氨还原工艺制备以得到。
3.如权利要求1所述的氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法,其特征在于,在步骤二中,所述三氧化二铬与碳粉的质量比例为0.2~1:0.3~1。
4.如权利要求1所述的氢氧化铬真空碳还原生产金属铬的方法,其特征在于,在步骤三中,所述真空还原炉的还原条件为温度1300℃-1500℃、真空度1-100Pa。
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