CN110776011A - 一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法 - Google Patents

一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，包括以下步骤：(1)选取铬矿粉，纯碱和返渣；(2)将选取的原料混合均匀后送入回转炉中，通过全氧—燃料系统进行全氧燃烧，物料温度控制在850℃‑1150℃；(3)将纯氧气体通过在料床下向生料直接均匀注入在回转炉中，生料在回转炉内进行纯氧焙烧反应；(4)焙烧后的熟料注入湿法立式磨机中，通过计量泵加入铬酸钠淡溶液或纯水，搅拌均匀后，通过中转槽送到带式过滤机进行连续浸取过滤后得到铬酸钠。本发明能耗低，铬酸钠产量高，铬矿消耗低，烟气中生成氮氧化物含量低，铬矿消耗低，烟气中生成氮氧化物含量低，且可实现连续化生产，提高了生产效率，可实现清洁排放。

Description

一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法
技术领域
本发明属于化工技术领域，具体涉及一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法。
背景技术
目前铬铁矿与纯碱在900-1150℃下反应制备铬酸钠，通常在回转炉中通过燃烧的热焰气体直接加热反应，由于混有直接加热的火焰气体，在窑尾高温段中的氧气含量在8％-12％，会将刚加入的生料过氧化，形成熔融状态，易结圈或形成较大颗粒，影响氧化效率，专利CN1109026A中采用炉内分段技术，在第二高温段注入氧气含量为70％进行焙烧，窑尾高温段氧气含量控制在2％以下，能提高部分氧化效率，但还是会存在部分结圈，粘结现象。同时，目前，所有铬盐企业采用的燃烧系统都为空气-燃料燃烧系统，通过空气带入的氮气含量高达70％以上，在高温下窑气中，氮气会被氧化成氮氧化物而排入大气中，从而不能满足低于200mg/m3排放要求，为了降低氮氧化物含量达到排放标准，都需要在烟道口加装脱硝装置或加入其它还原性物质进行处理，专利CN108910950A中通过通入还原剂降低了反应后产生的氮氧化物气体，但无论是加装脱硝装置或加入还原剂进行处理，都会提高生产成本。焙烧完成的熟料一般通过冷却后，用磨机进行粉碎，加入浸取液进行浸取，再通过过滤分离，制取铬酸钠溶液，该方法冷却、磨机都会消耗大量的能源，且为间断式生产，生产效率低下。
发明内容
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足，提供一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，该方法能大大降低能耗，提高浸取效率，同时铬渣中六价铬含量降低，可实现连续化生产，提高生产效率，提高回转炉台产量，降低铬矿消耗，同时，烟气中生成氮氧化物含量低，属于清洁排放。
本发明所采用的技术方案是：一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，包括以下步骤：
(1)选料：按重量份选取50份铬矿粉，27.5份纯碱和150-200份返渣；
(2)全氧燃烧：将选取的原料混合均匀后通过螺旋送料机送入回转炉中，并通过燃烧器注入氧气—燃料，通过全氧—燃料系统进行全氧燃烧，物料温度控制在850℃-1150℃；
(3)纯氧焙烧：在全氧燃烧的同时，纯氧气体通过在料床下向生料直接均匀注入在回转炉中反应物料床中进行纯氧焙烧；
通过上述步骤(2)、步骤(3)以及在回转炉的头部和尾部控制风机风压，能很好的控制炉内氮气含量，保持炉内的低氮环境；
(4)浸取：焙烧后的熟料经窑头熟料下料口注入湿法立式磨机中，不用冷却，直接通过计量泵加入铬酸钠淡溶液或纯水，搅拌均匀后，通过中转槽送到带式过滤机进行连续浸取过滤后得到铬酸钠，过滤后的浓洗水返回槽浸工序，淡洗水返回湿法立式磨机用作湿磨用水，细渣作弃渣综合利用，粗渣经烘干后作返渣返回混料工序作原料使用。
作为优选，步骤(3)中纯氧焙烧的纯氧气体在回转炉的第二段高温带通入。
作为优选，步骤(3)中纯氧气体注入压力为0.01-2Mpa。
作为优选，步骤(3)中纯氧焙烧的铬铁矿与氧气的摩尔比为1:0.1-1。
作为优选，步骤(2)中的全氧燃烧过程中的氧气的压力为0.01-2Mpa。
作为优选，步骤(2)中的全氧燃烧过程中氮气含量低于2％。
作为优选，步骤(4)中焙烧后的熟料不经冷却，直接进入湿法立式磨机中。
作为优选，步骤(4)中湿法立式磨机中熟料与铬酸钠淡溶液或水的质量比为1:2.5-5。
本发明的有益效果在于：
(1)通过在料床下向反应物料均匀注入纯氧气体，回转炉中氧气含量不小于21％，为纯氧焙烧，无二次风带入空气，窑尾分解带烟气中氧气含量可控制低于0.5％以下，物料中铬只会形成亚铬酸钠，高温带不结圈，不粘结，不结颗粒料，物料形成均匀的粉末状，易氧化，铬氧化率高，铬矿消耗降低10％以上，铬酸钠产量提高30％以上；
(2)采用氧气-燃料组成的全氧燃烧系统取代空气-燃料组成的常规燃烧系统，窑内无氮气带入，窑内氮气含量极低，为低氮燃烧，不易形成氮氧化物，排出烟气中氮氧化物低于20mg/m3，并且因为氮气减少，烟气排放量减少，减少因烟气排放带出的含铬粉尘和铬酸雾，属洁净排放；
(3)采用湿法立式磨机连续浸取技术，与传统的将熟料冷却、球磨后再浸取相比，能耗降低70％以上，浸取效率提高，铬渣中六价铬含量降低，且可实现连续化生产，提高了生产效率。
附图说明
图1为本发明的实施装置图。
图中：1、回转炉体；2、螺旋送料器；3、窑尾烟气排口；4、料仓；5、废气排管；6、燃烧器；7、铬酸钠熟料排管；8、燃料进口；9、助燃气进口；10、铬酸钠熟料下料口；11、氧气喷嘴；12、氧气管路；13、氧气进口；14、冷却气进口；15、冷却气管路；16、窑托轮；17、窑头烟气排口；18、窑头烟气风机；19、窑尾烟气风机；20、去往尾气净化系统管道；21、铬酸钠淡溶液管道；22、湿法立式磨机；23、熟料料浆中转槽；24、去带式过滤机连续浸取管道；25、一级冷凝吸收塔；26、二级冷凝吸收塔。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，一种实施上述方法的回转炉，包括回转炉体1，所述回转炉体1一端上部开有进料口和窑尾烟气排口3，窑头烟气排口17，所述进料口处安装有螺旋送料器2，螺旋送料器2的出料端伸入进料口内，进料端处连接有料仓4，所述窑尾烟气排口3位于进料口正上方，并连接有废气排管5，正上方连结风机19，所述窑头烟气排口17上方连结风机18，所述回转炉体1远离料仓4的一端上部安装有燃烧器6，铬酸钠熟料排管7，所述燃烧器6的喷焰口位于回转炉体1内，燃烧器6位于回转炉体1外的部位上设有燃料进口8和助燃气进口9，所述铬酸钠熟料排管7底部连接有铬酸钠熟料下料口10，所述熟料下料口10下端连结湿法立式磨机22，所述湿法立式磨机22上端连结一级冷凝吸收塔25和二级冷凝吸收塔26，所述湿法立式磨机22下端连结熟料中转槽23，所述熟料中转槽23通过增压泵连结去带式过滤机连续浸取管道24，所述回转炉体1侧壁上还设有数个纯氧气体喷嘴11，所述纯氧气体喷嘴11的出料口位于回转炉体1内表面、料床的下方，进料口位于回转炉体1外并通过纯氧气体管路12连接有纯氧气体进口13，所述纯氧气体管路12外套有冷却气管路15，冷却气管路15上接有冷却气进口14。
实施例1：
本实施例提供的铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，在直径为4.3m的回转炉中，按照铬矿7.062t、纯碱3.884t、返渣28.248t，混合后研磨，研磨至粒径小于300μm，研磨后喂料回转炉中，通过氧气—燃料全氧燃烧系统形成的热焰气体直接加热反应，反应温度控制在850-1150℃，反应过程中还需要通入含量大于99％的纯氧气体，所述纯氧气体在回转炉的第二段高温带直接均匀注入在回转炉中反应物料床中，注入压力控制在0.3Mpa，流量为1300m3/h。同时，焙烧后的熟料经窑头熟料下料口注入下端的湿法立式磨机中，不用冷却，直接通过计量泵加入铬酸钠淡溶液或纯水，搅拌均匀后，通过中转槽送到带式过滤机进行连续浸取过滤，熟料与铬酸钠淡溶液或水的质量比为1:2.5，按此方法，红矾钠产量为5.625t/h，每吨红矾钠消耗铬矿1.125t。
实施例2：
本实施例提供的铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，在直径为4m的回转炉中，按照铬矿6.539t、纯碱3.596t、返渣26.156t，混合后研磨，研磨至粒径小于300μm，研磨后喂料回转炉中，通过氧气—燃料全氧燃烧系统形成的热焰气体直接加热反应，反应温度控制在850-1150℃，反应过程中还需要通入含量大于99％的纯氧气体，所述纯氧气体在回转炉的第二段高温带直接均匀注入在回转炉中反应物料床中，注入压力控制在0.3Mpa，流量为1100m3/h。同时，焙烧后的熟料经窑头熟料下料口注入下端的湿法立式磨机中，不用冷却，直接通过计量泵加入铬酸钠淡溶液或纯水，搅拌均匀后，通过中转槽送到带式过滤机进行连续浸取过滤，熟料与铬酸钠淡溶液或水的质量比为1:2.5，按此方法，红矾钠产量为5.208t/h，每吨红矾钠消耗铬矿1.130t。
实施例3：
本实施例提供的铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，在直径为3m的回转炉中，按照铬矿2.040t、纯碱1.122t、返渣8.160t，混合后研磨，研磨至粒径小于300μm，研磨后喂料回转炉中，通过氧气—燃料全氧燃烧系统形成的热焰气体直接加热反应，反应温度控制在850-1150℃，反应过程中还需要通入含量大于99％的纯氧气体，所述纯氧气体在回转炉的第二段高温带直接均匀注入在回转炉中反应物料床中，注入压力控制在0.3Mpa，流量为375m3/h。同时，焙烧后的熟料经窑头熟料下料口注入下端的湿法立式磨机中，不用冷却，直接通过计量泵加入铬酸钠淡溶液或纯水，搅拌均匀后，通过中转槽送到带式过滤机进行连续浸取过滤，熟料与铬酸钠淡溶液或水的质量比为1:2.5，按此方法，红矾钠产量为1.625t/h，每吨红矾钠消耗铬矿1.135t。
本发明与传统方法对比，以实施例2中直径为4m的回转炉计算：
(1)纯氧焙烧氧化效率对比
Figure BDA0002329059010000061
(2)氧气—燃料全氧燃烧系统与空气—燃料燃烧系统对比
(3)连续浸取与传统浸取方法对比
Figure BDA0002329059010000071
以上所述仅是本发明优选的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何基于本发明所提供的技术方案和发明构思进行的改造和替换都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)选料：按重量份选取50份铬矿粉，27.5份纯碱和150-200份返渣；
(2)全氧燃烧：将选取的原料混合均匀后送入回转炉中，并通过燃烧器注入氧气和燃料，通过全氧—燃料系统进行全氧燃烧，物料温度控制在850℃-1150℃；
(3)纯氧焙烧：将纯氧气体通过在料床下向生料直接均匀注入在回转炉中，生料在回转炉内进行纯氧焙烧反应；
(4)浸取：焙烧后的熟料注入湿法立式磨机中，通过计量泵加入铬酸钠淡溶液或纯水，搅拌均匀后，通过中转槽送到带式过滤机进行连续浸取过滤后得到铬酸钠。
2.根据权利要求1所述的一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，其特征在于：步骤(3)中纯氧焙烧的纯氧气体在回转炉的第二段高温带通入。
3.根据权利要求2所述的一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，其特征在于：步骤(3)中纯氧气体注入压力为0.01-2Mpa。
4.根据权利要求2所述的一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，其特征在于：步骤(3)中纯氧焙烧的铬铁矿与氧气的摩尔比为1:0.1-1。
5.根据权利要求1所述的一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，其特征在于：步骤(2)中的全氧燃烧过程中的氧气的压力为0.01-2Mpa。
6.根据权利要求1所述的一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，其特征在于：步骤(2)中的全氧燃烧过程中氮气含量低于2％。
7.根据权利要求1所述的一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，其特征在于：步骤(4)中焙烧后的熟料不经冷却，直接进入湿法立式磨机中。
8.根据权利要求1所述的一种铬铁矿低氮焙烧及熟料连续浸取制备铬酸钠的方法，其特征在于：步骤(4)中湿法立式磨机中熟料与铬酸钠淡溶液或水的质量比为1:2.5-5。
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