RU2119455C1 - Способ получения хромата щелочного металла - Google Patents
Способ получения хромата щелочного металла Download PDFInfo
- Publication number
- RU2119455C1 RU2119455C1 RU94035682A RU94035682A RU2119455C1 RU 2119455 C1 RU2119455 C1 RU 2119455C1 RU 94035682 A RU94035682 A RU 94035682A RU 94035682 A RU94035682 A RU 94035682A RU 2119455 C1 RU2119455 C1 RU 2119455C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stage
- oxygen
- carried out
- mixture
- atmosphere
- Prior art date
Links
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 title claims description 9
- -1 Alkali metal chromate Chemical class 0.000 title claims description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 48
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 48
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 24
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 238000002386 leaching Methods 0.000 claims abstract description 6
- ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N chromate(2-) Chemical compound [O-][Cr]([O-])(=O)=O ZCDOYSPFYFSLEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 32
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 22
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 11
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 7
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 6
- 238000002955 isolation Methods 0.000 abstract description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract 1
- CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L Sodium Carbonate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C([O-])=O CDBYLPFSWZWCQE-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 17
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 16
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 12
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 10
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 8
- 230000000779 depleting effect Effects 0.000 description 8
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 8
- 150000001339 alkali metal compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 6
- PXLIDIMHPNPGMH-UHFFFAOYSA-N sodium chromate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Cr]([O-])(=O)=O PXLIDIMHPNPGMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 5
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N dichromium trioxide Chemical compound O=[Cr]O[Cr]=O QDOXWKRWXJOMAK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 2
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 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 description 1
- 229910021314 NaFeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N dichromate(2-) Chemical compound [O-][Cr](=O)(=O)O[Cr]([O-])(=O)=O SOCTUWSJJQCPFX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 235000012245 magnesium oxide Nutrition 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000029 sodium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
Использование: изобретение предназначено для получения хроматов щелочных металлов. Сущность: способ получения хромата щелочного металла осуществляют путем щелочной обработки хромовой руды в кислородсодержащей атмосфере, выщелачивания получаемого спека водой или хроматсодержащим водным раствором, отделения фильтрацией нерастворимых компонентов из получаемого раствора и выделения конечного продукта, который заключается в том, что обработку осуществляют в две стадии, причем первую стадию проводят в атмосфере с максимальным содержанием кислорода, составляющим 5 об.%, при температуре 1000 - 1400oC, а вторую стадию - в атмосфере с минимальным содержанием кислорода, составляющим 50 об.%, при температуре 900 - 1070oC. Технический результат, достигаемый при реализации данного способа,- интенсификация процесса. 6 з.п. ф-лы, 6 ил.
Description
Изобретение относится к технологии получения хроматов, в частности к способу получения хромата щелочного металла.
Известен способ получения хромата щелочного металла путем щелочной окислительной обработки хромовой руды воздухом при температуре 900 - 1100oC, в случае необходимости в присутствии обедняющих средств, выщелачивания получаемого спека водой или хроматсодержащим водным раствором, отделения фильтрацией нерастворимых компонентов из получаемого раствора и выделения конечного продукта известным образом, причем количество воздуха регулируют так, что отходящие газы содержат еще 12 - 16 об.% кислорода (см. Виннакер, Кюхлер, Chemische Technologie, 4-е изд. , т. 2, с. 657 - 665, издательство Карл Ханзер Ферлаг, Мюнхен, Вена, 1982).
Недостаток известного способа заключается в том, что несмотря на применение обедняющих средств могут образоваться промежуточно низкоплавкие смеси, которые, с одной стороны, приводят к прилипанию реакционной смеси к стенкам реактора и к увеличению размера частиц и, с другой стороны, препятствуют доступу кислорода к реакционной массе, так что выход на объем/время не полностью удовлетворителен.
Задачей изобретения является создание способа, который позволяет устранить недостатки прототипа.
Эта задача достигается в способе получения хромата щелочного металла путем щелочной обработки хромовой руды в кислородсодержащей атмосфере, выщелачивания получаемого спека водой или хроматсодержащим водным раствором, отделения фильтрацией нерастворимых компонентов из получаемого раствора и выделения конечного продукта, за счет того, что обработку осуществляют в две стадии, причем первую стадию проводят в атмосфере с максимальным содержанием кислорода, составляющим 5 об. %, при температуре 1000 - 1400oC, а вторую стадию - в атмосфере с минимальным содержанием кислорода, составляющим 50 об.%, при температуре 900 - 1070oC.
На первой стадии обработку предпочтительно проводят при температуре 1100 - 1400oC в атмосфере, которая предпочтительно содержит максимально 2 об.% кислорода. Кислородсодержащая атмосфера, применяемая на второй стадии, предпочтительно имеет по крайней мере 70 - 80 об.% кислорода.
Обработку можно осуществлять в присутствии обедняющего средства, применяемого в количестве 50 - 150% от веса руды.
Было найдено, что высокая температура на первой стадии обработки обеспечивает очень высокую скорость реакции применяемого соединения щелочного металла, например карбоната натрия, с окисью алюминия, окисью хрома (III) и окисью железа (III), с выделением двуокиси углерода и образованием высокоплавких твердых оксидных соединений NaClO2, NaFeO2 и NaCrO2, так что благодаря промежуточно расплавляющейся соде (температура плавления 847oC) прилипание и увеличение размера частиц обрабатываемой смеси невозможны и, кроме того, вторую стадию обработки осуществляют без дополнительной подачи тепла (т.е. автотермически).
Это делает возможным как энергетически благоприятный непосредственный обогрев горячими пламенными газами лишь на первой стадии, так и обеспечение высокого содержания кислорода в атмосфере второй стадии без необходимости косвенного обогрева.
Поэтому согласно изобретению предпочитают осуществление обработки на первой стадии при непосредственном обогреве путем сгорания углеродсодержащего сырья и на второй стадии - без дополнительной подачи тепла, причем смешивание атмосфер двух стадий в основном предотвращается путем принятия соответствующих мер.
Содержание кислорода на первой стадии обработки должно поддерживаться таким низким, что в основном не образуется бихромата щелочного металла, в частности натрия.
Предпочтительно содержание кислорода на первой стадии обработки должно составлять менее 1 об.%. Особо предпочитают атмосферу, которая с основном свободна от кислорода. На двух стадиях обработки в основном протекают следующие известные реакции:
1 стадия
(Mg, FeII)(FeIII, Al, CrIII)2O4 + Na2CO3 → (Mg,FeII)O + 2Na(FeIII, Al, CrIII)O2 + CO2
2 стадия
2NaCrO2 + 2Na(FeIII,Al)O2 + 3/2O2 → 2NaCrO4 + (FeIII,Al)2O3
и
Cr2O3 + 4Na(FeIII,Al)O2 + 3/2O2 → 2Na2CrO4 + 2(FeIII,Al)2O3
Хромовую руду и соду предпочтительно применяют в виде частиц средней величиной менее 60 мкм, предпочтительно между 5 и 30 мкм. Небольшая величина частиц, в частности, благоприятна для избежания увеличения размера частиц за счет промежуточно расплавляющейся соды. Чем больше расплавленные капельки соды, тем дольше длится реакция твердого вещества с жидкостью согласно уравнению (1) и тем больше вероятность, что капелька соды реагирует с несколькими частицами руды, которые тем самым как бы "свариваются".
1 стадия
(Mg, FeII)(FeIII, Al, CrIII)2O4 + Na2CO3 → (Mg,FeII)O + 2Na(FeIII, Al, CrIII)O2 + CO2
2 стадия
2NaCrO2 + 2Na(FeIII,Al)O2 + 3/2O2 → 2NaCrO4 + (FeIII,Al)2O3
и
Cr2O3 + 4Na(FeIII,Al)O2 + 3/2O2 → 2Na2CrO4 + 2(FeIII,Al)2O3
Хромовую руду и соду предпочтительно применяют в виде частиц средней величиной менее 60 мкм, предпочтительно между 5 и 30 мкм. Небольшая величина частиц, в частности, благоприятна для избежания увеличения размера частиц за счет промежуточно расплавляющейся соды. Чем больше расплавленные капельки соды, тем дольше длится реакция твердого вещества с жидкостью согласно уравнению (1) и тем больше вероятность, что капелька соды реагирует с несколькими частицами руды, которые тем самым как бы "свариваются".
В качестве хромовой руды применяют руды с содержанием окиси хрома (III), равным 40 - 47 вес.%, содержащие в качестве дополнительных компонентов окиси железа, алюминия и магния, а также небольшие количества двуокиси кремния и другие компоненты естественных минералов, как правило, в количествах менее 1 вес.%.
В качестве соединения щелочного металла, в частности, применяют, как уже упомянуто, соду. При этом можно одновременно применять определенные количества гидроокиси натрия и/или бикарбоната натрия для оказания влияния на начальную стадию процесса расплавления и для ускорения начальной реакции. В общем, однако, применяют лишь соду в качестве соединения щелочного металла.
Хромовую руду и соединение щелочного металла применяют примерно стехиометрически в соответствии с нижеследующими известными реакционными уравнениями (4), (5) и/или (6).
4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2
4FeCr2O4 + 16NaOH + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8H2O
4FeCr2O4 + 16NaHCO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 16CO2 + 8H2O
Сверхстехиометрическое применение соединения щелочного металла в основном приводит не к ускорению завершения реакции, а к удалению непрореагировавшего соединения щелочного металла. Так как хром заключен в твердое вещество хромовой руды, полное превращение в хромат натрия за технически оправдаемое время реакции в общем невозможно. С учетом этого факта соединение щелочного металла применяют в стехиметрически слега недостающем количестве, что позволяет сэкономить щелочной металл. Стремятся к тому, чтобы применять лишь столько щелочного металла, сколько необходимо для его полной реакции с учетом неполной конверсии хрома без того, чтобы по отношению к достигаемой конверсии хрома имелся недостаток щелочного металла. В зависимости от природы применяемой хромовой руды, температуры во вращающейся трубчатой печи и времени реакции согласно изобретению удается 90 - 99%-ная конверсия содержащегося в руде хрома.
4FeCr2O4 + 16NaOH + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8H2O
4FeCr2O4 + 16NaHCO3 + 7O2 → 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 16CO2 + 8H2O
Сверхстехиометрическое применение соединения щелочного металла в основном приводит не к ускорению завершения реакции, а к удалению непрореагировавшего соединения щелочного металла. Так как хром заключен в твердое вещество хромовой руды, полное превращение в хромат натрия за технически оправдаемое время реакции в общем невозможно. С учетом этого факта соединение щелочного металла применяют в стехиметрически слега недостающем количестве, что позволяет сэкономить щелочной металл. Стремятся к тому, чтобы применять лишь столько щелочного металла, сколько необходимо для его полной реакции с учетом неполной конверсии хрома без того, чтобы по отношению к достигаемой конверсии хрома имелся недостаток щелочного металла. В зависимости от природы применяемой хромовой руды, температуры во вращающейся трубчатой печи и времени реакции согласно изобретению удается 90 - 99%-ная конверсия содержащегося в руде хрома.
В частности, согласно изобретению в идеальном случае все количество соды может превращаться на первой стадии, причем для технологического процесса достаточно, если по крайней мере 95%, предпочтительно 98% соды реагирует с выделением двуокиси углерода.
Кроме того, имеющееся в руде железо (II) можно окислять до железа (III) путем предварительного нагрева до температуры между 400 и 800oC в кислородсодержащей атмосфере перед проведением первой стадии, например, при рекуперации тепла отходящих газов сгорания, осуществляемого в целях непосредственного обогрева на первой стадии.
Время пребывания реакционной смеси на первой стадии практически зависит от времени нагревания до температуры согласно изобретению. Последнее тем дольше, чем толще слой обрабатываемой смеси в реакторе. Толщина слоя обрабатываемой смеси в промышленной вращающейся трубчатой печи с непосредственным обогревом, имеющей длину, например, 50 м и диаметр, например, 5 м, может составлять до 120 см. Тогда и предварительный нагрев сырья до температур от 400 до 800oC может длиться 2 - 3 часов. Во вращающихся трубчатых печах длиной до 30 м и диаметром около 3 м время обработки составляет 0,5 - 2 часов.
За счет подходящего наклона оси вращающейся трубы и/или выбора скорости вращения вращающейся трубы при сохранении расхода, согласованного с теплопроизводительностью горелки, можно оптимизировать время пребывания реакционной смеси и толщину ее слоя.
При времени нагревания свыше 2 часов согласно изобретению может быть выгодным также использовать обедняющие средства в количестве от 50 до 150% от веса руды для того, чтобы исключить риск увеличения размера частиц обрабатываемой смеси. При длительном времени нагревания температурный диапазон около температуры плавления соды (847oC) из-за эндотермии реакции кальцинации на первой стадии проходит очень медленно, так что из-за неоднозначного расплавления соды в случае отсутствия обедняющих средств может возникать прилипание или увеличение размера частиц.
При времени пребывания меньше 2 часов, предпочтительно меньше часа, температурный диапазон около температуры плавления соды в общем проходит достаточно быстро, так что не взирая на эндотермию реакции выделения двуокиси углерода осуществляется достаточно быстрая реакция, так что не происходит существенного увеличения размера частиц. Однако одновременное употребление обедняющих средств в количестве до 50% от веса руды может выравнивать местные колебания распределения соды и руды в обрабатываемой смеси, так как местный избыток соды также таит в себе риск местного увеличения размера частиц.
В общем при сохранении предлагаемого согласно изобретению небольшого содержания кислорода на первой стадии и достаточно маленьком размере частиц можно отказаться от применения повышенных количеств обедняющих средств и при времени пребывания свыше 2 часов на первой стадии, так как увеличение размера частиц происходит в такой незначительной мере, что оно еще допустимо на второй стадии.
В основном свободная от соды обрабатываемая смесь покидает первую стадию при температуре от 1000 до 1400oC и подается на вторую стадию. Конечную температуру первой стадии в зависимости от соответствующего аппаратурного оформления выбирают так, что температура на входе второй стадии не превышает 1150oC, предпочтительно 1100oC. Если обе стадии осуществляют в одной аппаратуре, то температура на выходе первой стадии предпочтительно находится в нижнем температурном диапазоне. При осуществлении обеих стадий в отдельных аппаратурах температура на выходе первой стадии предпочтительно находится в верхнем температурном диапазоне, так что можно компенсировать потери тепла в передаточной установке между двумя стадиями.
В любом случае при заданной аппаратуре температуру на выходе первой стадии следует выбрать так, что (также при температуре на входе второй стадии, составляющейся слегка свыше 1070oC) на второй стадии быстро устанавливается температура ниже максимальной температуры, равной 1070oC.
Окисление на второй стадии осуществляется в пересчете на отдельную частицу за очень короткое время. Ограничивающим фактором необходимого времени пребывания реакционной смеси на второй стадии является наслоение обрабатываемой смеси, которое ограничивает свободный доступ кислорода.
Короткое время пребывания реакционной смеси на второй стадии (порядка 5 - 15 минут) можно реализовать, если слой обрабатываемой смеси имеет толщину, не превышающую 8 мм, предпочтительно 5 мм.
Такой режим можно обеспечить при использовании валковых реакторов для осуществления реакции в тонком слое или маленьких печах с вращающимися трубами, имеющих длину от 1 до 5 м и диаметр от 1/8 до 1/12 длины, причем в последних вращающиеся трубы выполнены в виде пучков с тем, чтобы достичь технических мощностей.
Большие печи с вращающимися трубами, имеющие длину от 20 до 50 м и диаметр от 2 до 5 м, для достижения экономичных выходов на объем/время требуют больших толщин слоя обрабатываемой смеси, которые могут составлять, например, 20 - 80 см, так что для окисления требуется время пребывания обрабатываемой смеси, равное 30 - 60 минут. Необходимое при большей толщине слоя время пребывания можно сократить, если требуемый для окисления кислород подают в слой обрабатываемой смеси через сопла, расположенные в боковой поверхности трубы.
Так как на второй стадии не получаются промежуточные жидкие фазы, не надо опасаться увеличения размера частиц обрабатываемой смеси, так что обедняющие средства для избежания увеличения размера частиц не нужны.
Однако путем повышения доли пористой твердой фазы в обрабатываемой смеси можно оказывать благоприятное влияние на скорость окисления, так как образующийся жидкий хромат натрия адсорбируется на пористой твердой фазе (обедняющем средстве) и доступ кислорода к еще не подвергавшимся окислению, прореагировавшим с содой частицам руды менее затрудняется уже образовавшейся жидкой фазой.
Доля обедняющих средств предпочтительно составляет максимально 50% от веса руды, если на первой стадии не имеется уже более высокая доля. В любом случае обедняющее средство перемешивают с обрабатываемой смесью перед первой стадией, в случае необходимости уже перед предварительным нагревом.
Предпочтительно на вторую стадию в обрабатываемую смесь противотоком подают чистый кислород. Необходимое количество кислорода теоретически можно ограничивать потребностью в кислороде, необходимой для осуществления реакции согласно вышеприведенным уравнениям (2) и (3). Для компенсации колебаний во времени является, однако, выгодным применять небольшой избыток кислорода. Во избежание потери чистого кислорода целесообразно перемешивать чистый кислород с воздухом, причем подаваемый чистый кислород ограничивают максимально необходимым стехиометрическим количеством кислорода. Согласно изобретению, однако, кислородсодержащий газ должен содержать по крайней мере 50% кислорода, предпочтительно по крайней мере 80%.
Согласно изобретению для осуществления предлагаемого способа на первой стадии можно применять непосредственно обогреваемые вращающиеся трубчатые печи, шахтные печи, печи с псевдоожиженным слоем или многоподовые печи. Предпочтительно применяют вращающиеся трубчатые печи.
Для осуществления второй стадии предлагаемого способа пригодны те же самые реакторы, что и для проведения первой стадии, а также реакторы с выполненными в виде пучка вращающимися трубами и валковые реакторы для осуществления реакций в тонком слое.
Если на обеих стадиях применяют вращающуюся трубчатую печь, то предпочтительно обе стадии предлагаемого способа проводят в единой вращающейся трубе. Этот предпочтительный вариант осуществления способа характеризуется тем, что между первой и второй стадиями предусмотрено разделение газовой атмосферы, то есть перемешивание атмосферы в печи обеих стадий подавляется, в идеальном случае оно даже избегается. Обогрев вращающейся трубы осуществляют путем соответствующего позиционирования горелки в зоне вращающейся трубы, в которой проводят первую стадию.
Разделение атмосферы в печи можно осуществлять с помощью размещенных в ней соответствующих механических средств. Так, например, вертикально оси вращающейся трубы может быть предусмотрено средство, обеспечивающее лишь проход реакционной смеси, однако в значительной мере препятствующее газовому потоку между зонами вращающейся трубы, в которых проводят обе стадии. Кроме того, с помощью внутренней трубы, расположенной параллельно оси, служащей для проведения второй стадии вращающейся трубы вдоль нее, можно сужать внутреннее поперечное сечение вращающейся трубы так, что поддерживается сплошной (типа пробкообразного) поток, состоящий из обогащенного кислородом воздуха или кислорода, причем богатую кислородом атмосферу от выпускного конца вращающейся трубы дозируют так, что во время протекания через вторую стадию кислород в основном полностью расходуется.
В соответствии с особо предпочтительным вариантом разделения газовой атмосферы кислород непосредственно подают в слой подвергаемой окислению смеси через сопла, выполненные в футеровке вращающейся трубы. Тогда разделение атмосферы в печи осуществляется самой поверхностью слоя, если не подают значительно больше кислорода, чем расходуется на окисление в слое.
Если обе стадии проводят в отдельных аппаратурах, то первую стадию предпочтительно проводят во вращающейся трубе, а для проведения второй стадии применяют установку, позволяющую окисление при небольшой толщине слоя и коротком времени пребывания обрабатываемой смеси, например, реакторы с выполненными в виде пучка вращающимися трубами или валковые реакторы для осуществления реакций в тонком слое.
Предлагаемый способ можно осуществлять в установках, представленных на приложенном чертеже, где
фиг. 1 показывает установку для проведения предлагаемого способа при применении 2 вращающихся труб,
фиг. 2 - вращающуюся трубу с разделением атмосферы между двумя стадиями,
фиг. 3 - вращающуюся трубу с подачей кислорода на стадию окисления через сопла, выполненные в футеровке,
фиг. 4 - сечение А-А установки согласно фиг. 3,
фиг. 5 -валковый реактор для осуществления реакций в тонком слое, в котором проводят вторую стадию предлагаемого способа, т.е. стадию окисления,
фиг. 6 - реактор с выполненными в виде пучка вращающимися трубами для осуществления второй стадии предлагаемого способа, т.е. стадии окисления.
фиг. 1 показывает установку для проведения предлагаемого способа при применении 2 вращающихся труб,
фиг. 2 - вращающуюся трубу с разделением атмосферы между двумя стадиями,
фиг. 3 - вращающуюся трубу с подачей кислорода на стадию окисления через сопла, выполненные в футеровке,
фиг. 4 - сечение А-А установки согласно фиг. 3,
фиг. 5 -валковый реактор для осуществления реакций в тонком слое, в котором проводят вторую стадию предлагаемого способа, т.е. стадию окисления,
фиг. 6 - реактор с выполненными в виде пучка вращающимися трубами для осуществления второй стадии предлагаемого способа, т.е. стадии окисления.
Фиг. 1 показывает первую вращающуюся трубчатую печь 1 для осуществления первой стадии I, установленную на приводных роликах, так что она вращается вокруг оси 3.
Из бункера 4 через шнек 5 в направлении стрелки 6 непрерывно подают обрабатываемую смесь во вращающуюся трубчатую печь 1. Обогрев печи 1 осуществляют при помощи горелки 7, в которую по патрубку 8 подают топливо, а по патрубку 9 - воздух горения. Отходящие газы сгорания и выделяющаяся двуокись углерода выходят из трубчатой вращающейся печи 1 по стрелке 10.
Тепло отходящих газов сгорания предпочтительно используют для предварительного нагревания обрабатываемой смеси, в случае необходимости при добавке кислорода воздуха для предварительного окисления обрабатываемой смеси. Кальцинированную смесь подают по стрелке 11 во вторую, не обогреваемую вращающуюся трубчатую печь 12 для проведения второй стадии II. Последняя установлена на роликах 13 для обеспечения вращения вокруг оси 14. По стрелке 15 подают кислород для осуществления окисления. Избыточный кислородсодержащий газ отводят по стрелке 16 у впускного конца печи 12. С помощью качающегося клапана 17 предотвращается перемешивание кислородсодержащей атмосферы стадии II с в основном свободной от кислорода атмосферной стадии I. Содержащий хромат натрия продукт выводят по стрелке 18 и подают на выщелачивание хромата натрия и последующее выделение конечного продукта известными приемами. Если в качестве конечного продукта выделять дихромат, то получаемый монохромат обрабатывают известным образом, например, подкислением серной кислотой и/или двуокисью углерода. Целевой продукт может также выделяться в виде раствора. Кроме того, для ввода в эксплуатацию вращающейся трубчатой печи 12 предусмотрена горелка 19, к которой подключены линия 20 для подачи топлива и линия 21 для подачи воздуха. Горелка 19 служит для подогрева печи до рабочей температуры 950 - 1070oC перед первой загрузкой кальцинированной смесью с первой стадии.
Фиг. 2 показывает единую вращающуюся трубчатую печь 22 для проведения обеих стадий I и II. Горелка 7 установлена в печи так, что обогревается участок вращающейся трубы, на котором осуществляют первую стадию обработки. Во избежание перемешивания атмосфер двух участков предусмотрено подходящее средство 23.
Фиг. 3 показывает единую вращающуюся трубчатую печь 22 для проведения обеих стадий I и II, причем подачу кислорода осуществляют через выполненные в боковой поверхности 24, т.е. футеровке, печи 22 сопла 25, расположенные в зоне осуществления второй стадии II. Сопла 25 питаются через параллельные оси трубопроводы 26 и кольцевой трубопровод 27, расположенный вокруг оси 3.
Клапанами 28, соединяющими сопла 25 с трубопроводами 26, управляют так, что кислород подается лишь тогда, когда соответствующее сопло 25 перекрыто обрабатываемой смесью 29 (см. фиг. 4). Кроме того, кислород подается только в таком количестве, которое расходуется во время обработки реакционной смеси на второй стадии. Во избежание повышения содержания кислорода в воздушной смеси на первой стадии I выше допустимого согласно изобретению предела, в случае необходимости избыточный кислород отсасывается по стрелке 16.
Фиг. 4 показывает сечение А-А вращающейся трубчатой печи согласно фиг. 3.
Снабжение кислородом сопел 25 осуществляется через жестко связанный с боковой поверхностью 24 вращающейся трубы, то есть вращающийся с ней кольцевой трубопровод 27, питающие трубопроводы 26 (фиг. 3) и клапаны 28.
Кольцевой трубопровод 27 имеет распределенные по окружности контактные клапаны 30, к которым можно подключать гибкие трубопроводы 31 при помощи контактных клапанов 32. По крайней мере один из клапанов 32 поочередно подключен к одному из клапанов 30 и захватывается вращающимся вместе с вращающейся трубой печи 22 кольцевым трубопроводом 27 настолько, сколько позволяет гибкий трубопровод 31. Соответствующее клапанное соединение разъединяется с помощью не показанных на чертеже манипуляторов, клапан 30 перемещается обратно против направления вращения вращающейся трубы печи 22 и подключается к следующему доступному клапану 30.
Фиг. 5 показывает установку, в которой вторая стадия II проводится в валковом реакторе для осуществления реакций в тонком слое. Он состоит из валков 33, попарно расположенных горизонтально рядом друг с другом, почти входящих в взаимный контакт и вращающихся в противоположных направлениях. Покидающая по стрелке 11 первую стадию кальцинированная реакционная смесь 29 падает в образованный верхней парой валков 33 зазор 34, захватывается вращающими валками при образовании покрытия 35 на окружной поверхности валков 33 и сходит с пары валков 33 в клинообразной зоне 36. В случае представленной формы исполнения, состоящей из двух расположенных друг над другой пар валков 33, частично подвергавшаяся окислению смесь падает из зоны 36 верхней пары валков 33 в зазор 37 нижней пары валков. В случае необходимости могут быть предусмотрены дополнительные направляющие листы 38 для улавливания возможно стекающегося расплава. Нижняя пара валков 33 работает тем же образом, что и верхняя пара валков 33. Попадающую в клинообразную зону 39 смесь 29 отводят по стрелке 18 на переработку и выделение конечного продукта известными приемами.
Для пуска в эксплуатацию реактора предусмотрена по меньшей мере одна горелка 7.Валки 34 находятся в теплоизолирующем кожухе 40.
Фиг. 6 показывает установку, в которой первую стадию проводят в реакторе с выполненными в виде пучка вращающимися трубами. Каждый пучок 41 состоит из множества труб 42, концентрически расположенных вокруг оси 43, которые вместе вращаются вокруг оси 42. Показаны 6 труб каждого пучка 41, расположенных в плоскости оси 42. Каждый пучок 41 имеет 36 труб 43.
Кальцинированная смесь покидает первую стадию по стрелке 11 и падает в промежуточный бункер 44, имеющий распределительное днище 45, и в случае необходимости после распределения с помощью непоказанного средства поступает в трубопроводы 46, число которых соответствует числу труб 43. У впускного конца пучка 41 через жестко связанный с осью 42 рычажный механизм 47 предусмотрены желобы 48, причем каждая труба 43 имеет по одному желобу 48. Желобы 48 выше их центров тяжести закреплены с возможностью поворота на рычажном механизме 47, так что их входное отверстие всегда показывает вверх во время вращения рычажного механизма 47 вокруг оси 42. Во время вращения пучка 41 вокруг оси 42 по одному желобу 48 связан с одним трубопроводом 46. По стрелкам 18 из каждой трубы 43 выходит поток содержащей хромат натрия смеси, которую подают на выщелачивание хромата натрия и последующее выделение конечного продукта известными приемами.
Claims (7)
1. Способ получения хромата щелочного металла путем щелочной обработки хромовой руды в кислородсодержащей атмосфере, выщелачивания получаемого спека водой или хроматсодержащим водным раствором, отделения фильтрацией нерастворимых компонентов из получаемого раствора и выделения конечного продукта, отличающийся тем, что обработку осуществляют в две стадии, причем первую стадию проводят в атмосфере с максимальным содержанием кислорода, составляющим 5 об. %, при температуре 1000-1400oС, а вторую стадию - в атмосфере с минимальным содержанием кислорода, составляющим 50 об.%, при температуре 900-1070oС.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что вторую стадию осуществляют без дополнительной подачи тепла.
3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что обработке на второй стадии подвергают смесь, имеющую максимальную толщину слоя 8 мм.
4. Способ по пп. 1 - 3, отличающийся тем, что обрабатываемую хромовую руду подвергают предварительной обработке при температуре 400-800oС в кислородсодержащей атмосфере.
5. Способ по одному из пп.1 - 4, отличающийся тем, что обработке на первой стадии подвергают смесь, имеющую толщину слоя 20-120 см.
6. Способ по п. 3, отличающийся тем, что вторую стадию осуществляют в валковом реакторе для осуществления реакций в тонком слое или реакторе с выполненными в виде пучка вращающимися трубами.
7. Способ по одному из пп.1, 2 и 4, 6, отличающийся тем, что первую и вторую стадии осуществляют в отдельных зонах вращающейся трубы, причем в зоне, где осуществляют вторую стадию, кислородсодержащий газ подают в слой обрабатываемой смеси при помощи сопел, выполненных в боковой поверхности трубы.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4333350 | 1993-09-30 | ||
| DEP4333350.8 | 1993-09-30 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU94035682A RU94035682A (ru) | 1996-08-27 |
| RU2119455C1 true RU2119455C1 (ru) | 1998-09-27 |
Family
ID=6499081
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU94035682A RU2119455C1 (ru) | 1993-09-30 | 1994-09-29 | Способ получения хромата щелочного металла |
Country Status (11)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5505918A (ru) |
| JP (1) | JPH07172838A (ru) |
| KR (1) | KR950008365A (ru) |
| CN (1) | CN1052461C (ru) |
| GB (1) | GB2282368B (ru) |
| IT (1) | IT1269994B (ru) |
| PL (1) | PL305219A1 (ru) |
| RO (1) | RO111443B1 (ru) |
| RU (1) | RU2119455C1 (ru) |
| TR (1) | TR28126A (ru) |
| ZA (1) | ZA947603B (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555853C1 (ru) * | 2013-12-03 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Новотроицкий завод хромовых соединений" | Способ получения монохромата натрия |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103121717B (zh) * | 2013-02-05 | 2015-03-11 | 湖北理工学院 | 一种混炼铬铁矿和铬铁制备铬酸钠的方法及其装置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3095266A (en) * | 1963-06-25 | Production of sodium chromate from chromite ores | ||
| GB1041253A (en) * | 1963-07-23 | 1966-09-01 | Ass Chem Co | Improvements relating to the preparation of chromium compounds |
| US3336102A (en) * | 1966-12-16 | 1967-08-15 | Pittsburgh Plate Glass Co | Process of roasting chromite ore to produce sodium chromate |
| JPS4828280B1 (ru) * | 1970-08-31 | 1973-08-30 | ||
| JPS4838817A (ru) * | 1971-09-22 | 1973-06-07 | ||
| US4162295A (en) * | 1977-11-14 | 1979-07-24 | Allied Chemical Corporation | Method for production of alkali metal chromates from chrome ores |
| US4244925A (en) * | 1979-07-20 | 1981-01-13 | Allied Chemical Corporation | Method for production of alkali metal chromates from chrome ores |
| IT1239958B (it) * | 1990-05-09 | 1993-11-27 | Stoppani Luigi Spa | Procedimento ed impianto per la preparazione di cromati alcalini da minerali di cromo |
-
1994
- 1994-09-22 IT ITMI941921A patent/IT1269994B/it active IP Right Grant
- 1994-09-22 RO RO94-01553A patent/RO111443B1/ro unknown
- 1994-09-28 GB GB9419537A patent/GB2282368B/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-28 PL PL94305219A patent/PL305219A1/xx unknown
- 1994-09-28 JP JP6257255A patent/JPH07172838A/ja active Pending
- 1994-09-28 US US08/314,553 patent/US5505918A/en not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-29 RU RU94035682A patent/RU2119455C1/ru active
- 1994-09-29 ZA ZA947603A patent/ZA947603B/xx unknown
- 1994-09-29 KR KR1019940024712A patent/KR950008365A/ko not_active Application Discontinuation
- 1994-09-30 CN CN94117009A patent/CN1052461C/zh not_active Expired - Fee Related
- 1994-09-30 TR TR01000/94A patent/TR28126A/xx unknown
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Виннакер, Кюхлер. Chemische Techologie. 4 изд., т.2, Вена: Карл Ханзер Ферлаг, Мюнхен, 1982, с.657-665. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2555853C1 (ru) * | 2013-12-03 | 2015-07-10 | Открытое акционерное общество "Новотроицкий завод хромовых соединений" | Способ получения монохромата натрия |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR950008365A (ko) | 1995-04-17 |
| IT1269994B (it) | 1997-04-16 |
| GB9419537D0 (en) | 1994-11-16 |
| ZA947603B (en) | 1995-05-16 |
| RU94035682A (ru) | 1996-08-27 |
| CN1052461C (zh) | 2000-05-17 |
| GB2282368A (en) | 1995-04-05 |
| US5505918A (en) | 1996-04-09 |
| RO111443B1 (ro) | 1996-10-31 |
| GB2282368B (en) | 1997-01-22 |
| ITMI941921A1 (it) | 1996-03-22 |
| ITMI941921A0 (it) | 1994-09-22 |
| JPH07172838A (ja) | 1995-07-11 |
| CN1109026A (zh) | 1995-09-27 |
| PL305219A1 (en) | 1995-04-03 |
| TR28126A (tr) | 1995-12-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CA1050765A (en) | Method for making steel | |
| JPH07502195A (ja) | 湯溜りにおける酸化の方法及びシステム | |
| CN86107592A (zh) | 在熔化物质中的浸入燃烧 | |
| US4890821A (en) | Metallurgical processes | |
| JPH1130417A (ja) | 熱回収装置および使用方法 | |
| JP2001516321A (ja) | 金属ハロゲン化物材料からのハロゲン化生物の製造法 | |
| CN102232007A (zh) | 具有改善的资源利用度的生产硅的系统 | |
| JPS586946A (ja) | 硫化銅鉱石材料からブリスタ銅を製造する方法 | |
| RU2119455C1 (ru) | Способ получения хромата щелочного металла | |
| US5542963A (en) | Direct iron and steelmaking | |
| US5846072A (en) | Indirect-fired, all ceramic pyrochemical reactor | |
| BG64629B1 (bg) | Метод за оползотворяване на вторични суровини, съдържащи желязо, цинк и олово | |
| RO111442B1 (ro) | Procedeu si instalatie de obtinere a cromatilor alcalini | |
| JPS6366762B2 (ru) | ||
| US4600570A (en) | Continuous controlled process for removing sulphur oxides gases from stack gases | |
| EP0156676A1 (fr) | Installation de gazéification de charbon | |
| US4994255A (en) | Oxidation of ferrous chloride directly to chlorine in a fluid bed reactor | |
| US3734716A (en) | Steelmaking process | |
| US5667759A (en) | Method for manufacturing alkali chromates from chromium ore | |
| US5547646A (en) | Process for the decomposition of chrome ore by alkaline oxidation | |
| CN221781281U (zh) | 显热回收装置和转底炉设备 | |
| GB2279647A (en) | Process for the decomposition of chrome ore by alkaline oxidation | |
| GB2076858A (en) | Metallurgical processes utilising particular fuels | |
| EP0840807B1 (en) | Direct iron and steelmaking | |
| JP2000502031A (ja) | ウルトラマリンの粗焼き物を作製する方法と装置 |