本发明公开了一种转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,将铬铁矿、纯碱和催化剂磨细混合均匀,各组份的配比为:纯碱配入量是所述铬铁矿质量的70~90%;催化剂选用稀土元素和Zr的氧化物,配入量是所述铬铁矿质量的1~2%;膨润土配入量是所述铬铁矿质量的5~10%;将混合均匀的生料用水进行造球,球团粒径控制在9~18mm,造球用的水量是所述铬铁矿质量的10~15%;将造好的生球进行烘干,烘干后的球团布入转底炉中进行氧化焙烧,使铬铁矿中的铬充分氧化生成能与渣分离的水溶性铬盐,焙烧温度1200~1300°C,焙烧时间20~40分钟。铬铁矿中铬的氧化转化率高、生产效率高、铬铁矿氧化均匀,提高了所得产品的品位和回收率。
1.一种转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,其特征在于,包括步骤:首先,将铬铁矿、纯碱和催化剂都磨至200目以下粒度占总重的95%以上,加入膨润土,在混料机中混合均匀,各组份的配比为:纯碱配入量是所述铬铁矿质量的70~90%;催化剂选用稀土元素和Zr的氧化物,配入量是所述铬铁矿质量的1~2%;膨润土配入量是所述铬铁矿质量的5~10%;然后,将混合均匀的生料用水进行造球,球团粒径控制在9~18mm,造球用的水量是所述铬铁矿质量的10~15%;之后,将造好的生球进行烘干,烘干后的球团布入转底炉中进行氧化焙烧,使铬铁矿中的铬充分氧化生成能与渣分离的水溶性铬盐,焙烧温度1200~1300°C,焙烧时间20~40分钟。
2.根据权利要求1所述的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,其特征在于,所述稀土元素包括Pr。
3.根据权利要求1所述的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,其特征在于,所述生球在200~300°C下进行烘干,烘干时间30~50分钟。
4.根据权利要求3所述的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,其特征在于,烘干球团的落下强度为:从0.5m高度自由落到钢板上的不破裂落下次数在5次以上。
5.根据权利要求1至4任一项所述的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,其特征在于,所述转底炉为蓄热式转底炉。技术领域
本发明涉及一种提取铬盐的方法,尤其涉及一种转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法。
背景技术
铬酸钠是一种重要的化工产品,在国民经济中用途广泛,主要应用于印染、电镀、颜料、医药、催化剂、氧化剂及金属缓蚀剂等方面。而目前铬酸钠主要是通过铬铁矿氧化焙烧制备得到的,其工艺包括有钙焙烧、无钙焙烧两种。传统的有钙焙烧是将铬铁矿、钙质填料(白云石、石灰石)、碳酸钠及返渣的混合粉料在高温条件下氧化焙烧,使矿石中的铬生成水溶性的铬酸钠,经浸出等后续处理获得铬盐产品。该工艺中由于添加了大量含钙填料,造成排渣量大(2~3吨渣/吨产品),并且在焙烧过程中生成大量不溶于水且高毒性的铬酸钙,对环境污染严重并且难以进行解毒处理。该工艺中铬的转化率仅为70%左右,而铬渣中总铬含量达到1~5%(以Cr₂O₃计)。无钙焙烧法是采用返渣代替钙质填料,在高温条件下氧化焙烧混合粉料。该工艺排放的渣量显著降低,仅为有钙焙烧法的40%左右,但是渣中铬含量仍然有0.2%,并没有彻底解决铬污染问题。此外,铬渣中的低共熔物量增多,在高温下容易产生炉瘤和结圈,造成加热炉(例如回转窑等)不能稳定运行;而大量返渣在焙烧系统中循环,造成铬氧化速率慢、焙烧时间长、铬转化率低、生产效率和回收率低下。现有技术一:专利(CN02156477)发明了一种铬铁矿制备铬酸钠的焙烧方法。将铬铁矿破碎至粒度小于200目(0.074mm),加入铬铁矿量80~150%的碳酸钠和100~400%的菱苦土或菱镁矿或配加返渣(取代菱苦土或菱镁矿添加量的20~70%),粉料混匀,在1000~1200°C的氧化气氛下焙烧10~60分钟。该焙烧条件下,铬铁矿中的镁和加入的含镁填料最终会生成大量的MgO,使焙烧后的物料(熟料)疏松,既可防止炉内物料粘结,又可使熟料遇水呈砂性,浸取、过滤、洗涤性能得到改善。铬氧化率达到97~99.7%,六价铬的浸取率达到99.5%以上,转浸率达到97~99.3%。渣中六价铬的损失降至0.08%以下,酸溶铬小于0.05%。上述现有技术一的缺点是:物料是以粉料形式进入回转窑中焙烧,需要加入菱镁矿防止炉料粘结,增加了能耗;同时氧化焙烧时间达到60分钟,相比本发明转底炉焙烧时间20~40分钟,增加了能耗,生产效率低下;原料中需要加入大量返渣或填料,增大了渣量,生产率下降,同时铬渣中依然存在铬污染的问题。现有技术二:专利(CN03143784)提出了一种无钙焙烧生产铬酸钠的工艺。以铬铁矿、纯碱、无钙铬渣三种粉料作为入炉原料,用煤粉作燃料,由燃烧器进行喷煤焙烧。原料铬铁矿须采用水力分级-摇床-螺旋溜槽-磁选的选矿工艺,使矿粉中的Fe₂O₃、SiO₂、Cr₂O₃符合无钙焙烧生产铬酸钠工艺的要求。入回转窑的三种粉料进行均匀混料,混料均匀度≥99%。填料无钙铬渣由熟料浸取后,采用重心离心分选方法,将74%有用渣返回配料使用,26%无用渣外排。无钙焙烧首次填料用铁矿与铬铁矿加纯碱焙烧合成,达到组分平衡后作为填料配料使用。上述现有技术二的缺点是:入炉物料是粉料,不能完全避免“结圈”的产生,从而影响作业率;采用回转窑,物料在窑内停留4小时以上,停留时间长,氧化温度段停留60~70分钟,生产效率受到影响,同时产生窑尾烟气;回转窑对煤质的要求比较严格,采用煤粉作燃料选择局限性较大。现有技术三:专利(CN1104258)是一种无钙焙烧造粒加工铬铁矿的工艺方法。原料采用铬铁矿、纯碱、铬渣,其配比为100∶(75~80)∶(210~240)。加入硝酸钠作为促进剂,其使用量为炉料总重量的1~15%,它可以直接混入炉料中,也可以与烧碱配成混合溶液在造粒时喷入炉料中。烧碱作为造粒剂,浓度为重量浓度的5~8%,烧碱溶液可以单独使用。粒料的粒径在5~8mm范围内,在100~400°C下烘干。采用回转窑氧化焙烧,在1100~1150°C焙烧10~20分钟。熟料中铬氧化率达到90~96%,浸取过滤后的铬渣不用经过任何分选,直接将70%返回做填料使用,余下的30%中不含铬酸钙,六价铬含量<0.2%,渣排放量<0.8吨渣/吨产品。上述现有技术三的缺点是:将70%的浸出渣返回焙烧系统作填料,生产效率比较低,存在铬渣污染的问题;采用回转窑作为焙烧装置,存在“结圈”等问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种铬的氧化转化率高、生产效率高、铬铁矿氧化均匀、产品的品位和回收率高的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法。本发明的目的是通过以下技术方案实现的:本发明的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,包括步骤:首先,将铬铁矿、纯碱和催化剂都磨至200目(0.074mm)以下粒度占总重的95%以上,加入膨润土,在混料机中混合均匀,各组份的配比为:纯碱配入量是所述铬铁矿质量的70~90%;催化剂选用稀土元素和Zr的氧化物,配入量是所述铬铁矿质量的1~2%;膨润土配入量是所述铬铁矿质量的5~10%;然后,将混合均匀的生料用水进行造球,球团粒径控制在9~18mm,造球用的水量是所述铬铁矿质量的10~15%;之后,将造好的生球进行烘干,烘干后的球团布入转底炉中进行氧化焙烧,使铬铁矿中的铬充分氧化生成能与渣分离的水溶性铬盐,焙烧温度1200~1300°C,焙烧时间20~40分钟。由上述本发明提供的技术方案可以看出,本发明实施例提供的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,由于原料中添加了稀土元素及锆的氧化物、膨润土等,提高了铬铁矿中铬的氧化转化率;选用转底炉代替回转窑作为焙烧装置,生产效率高、铬铁矿氧化均匀,提高了所得产品的品位和回收率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法的工艺流程图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例作进一步地详细描述。本发明的转底炉氧化焙烧铬铁矿-水法提取铬盐的方法,其较佳的具体实施方式如图1所示,包括步骤:首先,将铬铁矿、纯碱和催化剂都磨至200目(0.074mm)以下粒度占总重的95%以上,加入膨润土,在混料机中混合均匀,各组份的配比为:纯碱配入量是所述铬铁矿质量的70~90%;催化剂选用稀土元素和Zr的氧化物,配入量是所述铬铁矿质量的1~2%;膨润土配入量是所述铬铁矿质量的5~10%;然后,将混合均匀的生料用水进行造球,球团粒径控制在9~18mm,造球用的水量是所述铬铁矿质量的10~15%;之后,将造好的生球进行烘干,烘干后的球团布入转底炉中进行氧化焙烧,使铬铁矿中的铬充分氧化生成能与渣分离的水溶性铬盐,焙烧温度1200~1300°C,焙烧时间20~40分钟。所述稀土元素包括Pr。所述生球在200~300°C下进行烘干,烘干时间30~50分钟。烘干球团的落下强度为:从0.5m高度自由落到钢板上的不破裂落下次数在5次以上。所述转底炉为蓄热式转底炉。实施例1:以某铬铁矿为原料,主要化学组成为:Cr₂O₃xa047.30%;Fe₂O₃xa021.24%;Al₂O₃10.88%;CaOxa03.33%;MgOxa011.01%;SiO₂xa02.41%。将铬铁矿、纯碱破碎到-0.074mm占95.58%,纯碱配入量是铬铁矿质量分数的85%,氧化镨(Pr₆O₁₁)配入量是铬铁矿质量分数的1%,膨润土配入量是铬铁矿质量分数的8%。将物料在混料机中混合均匀;采用喷水造球,球团直径10~12mm,喷水量是铬铁矿的10%。将造好的球团在300°C下烘干45分钟,进入1200°C的转底炉中,通入空气氧化25分钟。熟料中铬的氧化率为96.3%,熟料用水浸出过滤洗涤后,渣中六价铬含量为0.082%,渣中总铬含量为0.94%。实施例2:原料、配比、造球、烘干同实施例1,不同的是在转底炉中的氧化温度是1250°C,通入空气氧化30分钟。熟料中铬的氧化率是96.8%,熟料用水浸出过滤洗涤后,渣中六价铬含量是0.079%,渣中总铬含量为0.87%。实施例3:以某铬铁矿为原料,主要化学组成为:Cr₂O₃xa047.30%;Fe₂O₃xa021.24%;Al₂O₃10.88%;CaOxa03.33%;MgOxa011.01%;SiO₂xa02.41%。将铬铁矿、纯碱破碎到0.074mm以下,纯碱配入量是铬铁矿质量分数的90%,氧化锆(ZrO₂)配入量是铬铁矿质量分数的1.5%,膨润土配入量是铬铁矿质量分数的6%。将物料在混料机中混合均匀;采用喷水造球,球团直径12~15mm,喷水量是铬铁矿的12%。将造好的球团在300°C下烘干30分钟,进入1200°C的转底炉中,通入空气氧化40分钟。熟料中铬的氧化率是97.5%,熟料用水浸出过滤洗涤后,渣中六价铬含量是0.073%,渣中总铬含量为0.81%。实施例4::原料、造球、烘干同实施例3,不同的是催化剂氧化锆(ZrO₂)配入量改为铬铁矿质量分数的2%,同时焙烧制度更改为:氧化温度1300°C,氧化时间35分钟。熟料中铬的氧化率为98.1%,熟料用水浸出过滤洗涤后,渣中六价铬含量为0.063%,渣中总铬含量为0.72%。与现有技术相比,本发明主要存在以下优点:1、原料中添加了稀土元素及锆的氧化物、膨润土等,提高了铬铁矿中铬的氧化转化率;并且没有将铬渣作为原料,本发明中铬的氧化率达到96%以上,与常用的无钙焙烧中70~85%的氧化率相比有很大的提高。2、本发明中选用转底炉代替回转窑作为焙烧装置,具有如下优势:1)相对于炉体转动的回转窑,由于转底炉的炉体处于静止状态,因此对物料球团的强度要求较低,烘干球团落下强度保持在5次即可;2)转底炉不会出现回转窑生产的“结圈”现象,不需要停炉清理,作业率较高;3)转底炉可以通过控制入炉空气氧气比例,从而维持炉内均匀的氧化气氛,促进球团的均匀氧化。4)转底炉可以突破回转窑本身条件对温度的制约,氧化温度可提高到1200~1300°C,甚至更高。5)采用蓄热式煤基转底炉,在普通转底炉的优势上更具备如下效果:1提高了转底炉炉膛内的温度分布均匀性,因此有利于铬铁矿氧化的均匀性,提高了所得产品的品位和回收率。2可采用劣质或低品质燃料(≥750kcal/Nm³),降低了生产过程中的燃料成本;符合中国煤炭资源比重偏大、石油天然气资源相对较少的国情。3蓄热式技术提高了转底炉的热效率,能耗比普通转底炉降低30%以上。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。