CN114105199B - 一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法。该方法步骤为：将铬铁矿、碳酸钠和水通过超声波震动方式混合并采用微波加热，待碳酸钠在铬铁矿表面析出后再与铁渣混合，然后转移至焙烧装置中，依次进行隔氧焙烧和富氧焙烧，焙烧后的反应物经过高压超声波浸洗，再固液分离得到铬酸钠、铝酸钠碱性液和铁渣；本发明在铬铁矿富氧焙烧的基础上，通过前处理使碳酸钠在铬铁矿表面析出并包裹住铬铁矿粉粒，增加反应接触面积，促进铬铁矿中氧化铬、氧化铝与碳酸钠的反应，从而提高铬铁矿中铬和铝的转化率。
Description
技术领域
本发明涉及到一种铬铁矿焙烧的方法，尤其涉及到一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法。
背景技术
铬铁矿是铬和铁的氧化物矿物，化学组成为(Mg，Fe)Cr2O4，质黑，硬度大，半金属光泽，外表像磁铁矿。在化学工业上主要用来生产重铬酸钾，进而制取其它铬化合物，用于颜料、纺织、电镀、制革等工业。
铬矿中的氧化铬在高温条件下会优先与纯碱、氧气进行反应，铬的转化率约为90％，而氧化铝的转化率仅为18％。绝大部份氧化铝会进入到铬渣中，铬渣中铝含量高达20％，不仅增加了铬渣量，还对铬渣的进行一步高值化利用造成了困难。
以前铬盐生产使用的无钙焙烧和富氧焙烧，都只是提高了氧化铬的转化率，而不注重氧化铝的转化率。因即使氧化铝转移至碱性液中，也会随着碱性液的除杂而变成铝泥，形成危废。而随着铬盐生产技术升级，特别是中科院过程所研发出的铝钒同步脱除技术，以及铝钒高值化技术得以成功应用。铬铁矿中的铬、铝、钒都可制备成为高价值的产品，所以急需一种同步提高铬铁矿中铬、铝、钒转化率的氧化焙烧工艺。
一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，从富氧焙烧工艺升级而来，其继承了富氧焙烧工艺的优点，又可同步提取出铬铁矿中的铝，也增加了铁粉的含量，其节能效益显著，经济效益、环保效益大幅度提高，因此，一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法是极具发展前景的铬铁矿焙烧工艺。
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，提供了一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，包括以下步骤：
步骤一、将铬铁矿、碳酸钠和铁渣按一定比例进行配料混合，再将物料转移到焙烧装置中；
步骤二、启动焙烧装置进行两段式焙烧，第一时间段为隔氧焙烧，第二时间段为富氧焙烧；
步骤三、焙烧后的反应物经过浸洗、固液分离得到铬酸钠、铝酸钠碱性液和铁渣。
优选的是，所述步骤一中铬铁矿、碳酸钠和铁渣的质量比为 1:0.5～0.9:1.8～2.2。
优选的是，所述步骤一中混合方式为：先将铬铁矿、碳酸钠、铁渣粉碎研磨至粒径250～300目；然后将质量比例为1:0.5～0.9:1～1.8的铬铁矿、碳酸钠和水使用超声波震动混合，超声频率20～40KHz，混合1～2h；然后使用微波加热，微波频率2450±50MHz，温度为80～90℃，持续微波加热和超声波震动处理至水分完全蒸发、碳酸钠析出，且混合物粒径达200～250目；最后加入铁渣使用球磨仪混合1～2h。
优选的是，所述步骤一中焙烧装置为旋窑、立窑、环形窑、反射炉、钢带炉中的任意一种。
优选的是，所述步骤二中第一时间段隔氧焙烧为真空煅烧或气氛煅烧，气氛煅烧的气体为氮气或氦气。
优选的是，所述步骤二中第一时间段隔氧焙烧时间为2～4h，温度为 800～1000℃。
优选的是，所述步骤二中第二时间段富氧焙烧的氧气浓度为50～99％。
优选的是，所述步骤二中第二时间段富氧焙烧时间为2～4h，温度为 1000～1200℃。
优选的是，所述焙烧后的反应产物加水进行浸洗，浸洗溶液的pH值为 8～12，浸洗1～2h。
优选的是，所述步骤三中使用浸洗方式为：在压力为2～4Mpa、超声频率为20～40KHz的条件下浸洗。
本发明至少包括以下有益效果：本发明提供了一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，在富氧焙烧工艺的基础上，增加铬铁矿与碳酸钠混合工艺，可促进铬铁矿中氧化铬和氧化铝与碳酸钠的反应，即增加了铬和铝的转化率和反应速率，对铬铁矿的结构进行了破坏，提高富氧焙烧时氧化铬的转化率；铬铁矿反应速率和利用率提高，降低了生产成本，且随着铬、铝的高转化率，铁渣的含量也得以提高，经解毒后可直接用于钢铁生产。
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。
具体实施方式：
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。
<实施例1>
本发明一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法包括以下步骤：
步骤一、将1000g(氧化铬含量42％，氧化铝含量15％)铬铁矿、1800g 返渣和650g碳酸钠磨成200目后通过球磨仪混合1h，再将物料转移到焙烧装置中；
步骤二、启动焙烧装置进行两段式焙烧，先无氧、800℃条件下焙烧2小时，再进行持续通入60％富氧、1000℃条件下焙烧2小时；
步骤三、所述焙烧后的反应产物加水进行浸洗，浸洗溶液的pH值为8，浸洗1h，固液分离得到铬酸钠761g，铝酸钠160g，铁渣2368g，其中氧化铁含量为50％。(由于焙烧后的反应物中含有碱性物质，所以加水后浸洗溶液呈碱性；铬酸钠、铝酸钠为所得碱性液体积乘以浓度计算所得，下同。)
<实施例2>
本发明一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法包括以下步骤：
步骤一、将1000g(氧化铬含量42％，氧化铝含量15％)铬铁矿、1800g 返渣和650g碳酸钠磨成200目后通过球磨仪混合2h，再将物料转移到焙烧装置中；
步骤二、启动焙烧装置进行两段式焙烧，先无氧、800℃条件下焙烧4小时，再进行持续通入60％富氧、1000℃条件下焙烧4小时；
步骤三、所述焙烧后的反应产物加水进行浸洗，浸洗溶液的pH值为8，浸洗1h，固液分离得到铬酸钠768g，铝酸钠162g，铁渣2360g，其中氧化铁含量为50.6％。
<实施例3>
本发明一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法包括以下步骤：
步骤一、将1000g(氧化铬含量42％，氧化铝含量15％)铬铁矿、1800g 返渣和650g碳酸钠磨成200目后通过球磨仪混合2h，再将物料转移到焙烧装置中；
步骤二、启动焙烧装置进行两段式焙烧，先无氧、900℃条件下焙烧2小时，再进行持续通入80％富氧、1100℃条件下焙烧2小时；
步骤三、焙所述焙烧后的反应产物加水进行浸洗，浸洗溶液的pH值为8，浸洗2h，固液分离得到铬酸钠805g，铝酸钠255g，铁渣2322g，其中氧化铁含量为54.5％。
<实施例4>
本发明一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法包括以下步骤：
步骤一、将1000g(氧化铬含量42％，氧化铝含量15％)铬铁矿、1800g 返渣和650g碳酸钠磨成200目后通过球磨仪混合2h，再将物料转移到焙烧装置中；
步骤二、启动焙烧装置进行两段式焙烧，先无氧、1000℃条件下焙烧2 小时，再进行持续通入80％富氧、1200℃条件下焙烧2小时；
步骤三、所述焙烧后的反应产物加水进行浸洗，浸洗溶液的pH值为8，浸洗2h，固液分离得到铬酸钠808g，铝酸钠257g，铁渣2320g，其中氧化铁含量为54.8％。
<实施例5>
本发明一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法包括以下步骤：
步骤一、将1000g(氧化铬含量42％，氧化铝含量15％)铬铁矿、1800g 返渣和650g碳酸钠磨成200目后通过球磨仪混合2h，再将物料转移到焙烧装置中；
步骤二、启动焙烧装置进行两段式焙烧，先无氧、1000℃条件下焙烧4 小时，再进行持续通入80％富氧、1200℃条件下焙烧4小时；
步骤三、所述焙烧后的反应产物加水进行浸洗，浸洗溶液的pH值为8，浸洗2h，固液分离得到铬酸钠810g，铝酸钠260g，铁渣2315g，其中氧化铁含量为55.6％。
<实施例6>
本发明一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法包括以下步骤：
步骤一、将1000g(氧化铬含量42％，氧化铝含量15％)铬铁矿、1800g 返渣和650g碳酸钠磨成250目后，然后将铬铁矿、碳酸钠和1300g的水使用超声频率40KHz的超声波震动混合1h，然后使用微波加热，微波频率 2500MHz，温度为90℃，持续超声波震动处理至水分完全蒸发、碳酸钠析出，且混合物粒径达200目，加入铁渣使用球磨仪混合1h，最后转移到焙烧装置中；
步骤二、启动焙烧装置进行两段式焙烧，先无氧、800℃条件下焙烧2小时，再进行持续通入60％富氧、1000℃条件下焙烧2小时；
步骤三、所述焙烧后的反应产物加水进行浸洗，浸洗溶液的pH值为8，在压力为4Mpa、超声频率为40KHz的条件下浸洗1h，固液分离得到铬酸钠 823g，铝酸钠272g，铁渣2295g，其中氧化铁含量为57.1％。
在本实施例中，步骤一中铬铁矿、碳酸钠、铁渣混料在氧化焙烧前，通过超声波震动混合和微波加热处理，使碳酸钠在铬铁矿表面析出并包裹住铬铁矿粉粒，增加反应接触面积，促进铬铁矿中氧化铬、氧化铝、氧化铁与碳酸钠在无氧高温状态下的反应，从而提高铬铁矿中铬和铝的转化率；步骤三中在高压和超声波震动的条件下对焙烧后的反应物进行浸洗，不仅让反应物溶解彻底，溶解速度也加快；对比实施例1，实施例6中得到的铬酸钠和铝酸钠质量明显增加，对比其他实施例，焙烧时间和浸洗时间都更短。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、将铬铁矿、碳酸钠和铁渣按一定比例进行配料混合，再将物料转移到焙烧装置中；
步骤二、启动焙烧装置进行两段式焙烧，第一时间段为隔氧焙烧，第二时间段为富氧焙烧；
步骤三、焙烧后的反应物经过浸洗、固液分离得到铬酸钠、铝酸钠碱性液和铁渣；
步骤一中混合方式为：先将铬铁矿、碳酸钠、铁渣粉碎研磨至粒径250~300目；然后将质量比例为1:0.5~0.9:1~1.8的铬铁矿、碳酸钠和水使用超声波震动混合，超声频率20~40KHz，混合1~2h；然后使用微波加热，微波频率2450±50MHz，温度为80~90℃，持续微波加热和超声波震动处理至水分完全蒸发、碳酸钠析出，且混合物粒径达200~250目；最后加入铁渣使用球磨仪混合1~2h；
步骤三中浸洗方式为：在压力为2~4Mpa、超声频率为20~40KHz的条件下浸洗。
2.根据权利要求1所述的提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，其特征在于，所述步骤一中铬铁矿、碳酸钠和铁渣的质量比为1:0.5~0.9:1.8~2.2。
3.根据权利要求1所述的提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，其特征在于，所述步骤一中焙烧装置为旋窑、立窑、环形窑、反射炉、钢带炉中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，其特征在于，所述步骤二中第一时间段隔氧焙烧为真空煅烧或气氛煅烧，气氛煅烧的气体为氮气或氦气。
5.根据权利要求1所述的提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，其特征在于，所述步骤二中第一时间段隔氧焙烧时间为2~4h，温度为800~1000℃。
6.根据权利要求1所述的提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，其特征在于，所述步骤二中第二时间段富氧焙烧的氧气浓度为50~99%。
7.根据权利要求1所述的提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，其特征在于，所述步骤二中第二时间段富氧焙烧时间为2~4h，温度为1000~1200℃。
8.根据权利要求1所述的提高铬铁矿铬、铝转化率的焙烧方法，其特征在于，所述焙烧后的反应产物加水进行浸洗，浸洗溶液的pH值为8~12，浸洗1~2h。
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