专利名称：从铬铁矿石处理残渣中同时回收铬和铁的方法
技术领域：
本发明涉及一种从铬铁矿石处理残渣(COPR)中同时回收铬和铁的方法。更具体地说，本发明涉及一种从不可浸析的铬铁矿石处理残渣中分别以铬酸盐和铁盐的形式回收铬和铁的方法。本发明的方法提供了用于回收铬和铁的一种经济环保的方法，避免了有毒金属的填埋。
背景技术：
铬铁矿石处理残渣是以铬铁矿石为原料生产铬酸盐时产生的一种工业废弃物。在铬铁矿中，铬作为铬铁氧化物(FeCrO4)以三价态存在。呈这种价态时，铬是惰性的并且不溶于水。
据Nriagu和Nieboer报道(Chromium in natural and human enviroment；John Wiley & Sons，纽约，第6章，1994)，铬化合物通常通过将铬(III)氧化为铬(VI)而制得。传统的方法是将矿石在球磨机中粉碎至200目以下，将粉碎好的矿石与苏打粉和石灰混合后，在1100℃～1150℃的回转窑中煅烧该混合物以得到熔化的煅烧产物。然后对由此得到的熔化的煅烧产物进行浸析以提取水溶性铬酸钠。所加入的石灰在煅烧步骤中与存在于矿石中的铝进行反应，以防止它在浸析煅烧产物时溶解。接着进行逆流浸析工序。从浸析工序释放出的液体为深黄色的铬酸钠饱和溶液。该铬酸钠可以用传统的干燥方法进行干燥，或者通过酸化和结晶将该铬酸钠转化成期望的产物，如结晶态的重铬酸钠。浸析后剩余的固体物质即为铬铁矿石处理残渣。
未采用充分预防措施就弃置的铬铁矿石处理残渣可在几十年内持续浸析出铬酸盐。COPR中的铬总含量相对于残渣重量可以高达10％，可缓慢溶解的铬酸盐化合物在COPR中的浓度为0.7％～5％。据Bartlett(Environmental Health Perspectives，92，17，1991)报道，COPR中存在的可溶性铬(VI)化合物是已知的致癌物质。
铬铁矿石处理残渣(COPR)是铬铁矿石、石灰和苏打粉的复合混合物。将COPR作为填埋物弃置已在全世界产生大量受污染地区。从这些弃置点流出的地下水会被铬(VI)严重污染。残渣中残留的一些水溶性铬化合物具有相对较低的溶解度，渗出速度相当慢，因此，很难通过浸析的方法排出。但是，残渣被弃置后，这些水溶性的铬化合物的溶解度足以使其通过弃置后的长时间渗出而污染环境。据Hursthouse(Journal ofEnvironmental Monitoring，3，49，2001)报道，在二十世纪六十年代早期弃置COPR的像苏格兰的格拉斯哥之类的地区一直在释放出铬。而要在不被润湿的条件下堆储这些残渣将非常困难且不经济。
Burke等人(Environmental Health Perspectives，92，131，1991)报道，由铬铁矿石制造铬化学品时产生的残渣中所存在的可以缓慢渗出的铬化合物包括铬酸钙CaCrO4和铬酸铝钙3CaO·Al2O3·CaCrO4·12H2O，它们极难溶于水；亚铬酸三钙Ca3(CrO4)2，该物质在水存在的条件下缓慢分解而产生水溶性的六价铬和不溶于水的三价铬氢氧化物；以及碱式铬酸铁Fe(OH)CrO4，该物质在水中缓慢水解而释放出铬酸根离子。使用石灰可将铬用硫酸钙包裹起来，由此可防止它的氧化/随后的提取。废弃残渣中还含有一些三价铬化合物，但是这些三价铬化合物的溶解程度更低。据Meegoda等人(Practice Periodical of Hazardous，Toxic and RadioactiveWaste Management，4，7，2000)报道，对被COPR污染的土壤和沉积物进行矿物学研究显示有三类截然不同的矿物质未反应的原料(铬铁矿)；铬提取过程中产生的高温相(钙铁石、方镁石和斜硅钙石)；以及最后，在弃置点的外界风化条件下形成的矿物质(水镁石、方解石、文石、钙矾石、水铝钙石和水榴石)。
目前针对以填埋物弃置的铬已经有了几种普通的补救措施。Gancy和Wamser(美国专利第3,937,785号，1976)提出，减小铬铁矿石处理残渣的颗粒尺寸，以使得至少20％的残渣可通过200目的筛网，从而减少水溶性铬化合物从残渣中渗出。残渣中的水溶性铬化合物的含量一般仅占该残渣中铬总含量的10％～15％。随着时间的流逝，风化条件和土壤中存在的各种化合物都会持续促进铬从这些残渣中浸析出来。
Kapland等人(美国专利第4,504,321号，1985)提出，使用从盐水或者半咸水中挖出的淤浆使矿渣稳定化以得到硬化物质。据认为矿渣周围形成的不透水层会阻止矿渣在暴露于风化条件时发生铬浸析。但是，因为不透水层可能会在自然气候循环下发生破裂，所以仍然存在铬从装有这些残渣的弃置处发生浸析的潜在危险。
通过将铬(VI)转化为铬(III)的可能方法来处理矿渣已经成为长期以来的一个讨论主题。Situ等人(美国专利第5395601号，1995)建议将矿渣与高炉焦炭混合以还原铬(VI)，而Farmer等人(EnvironmentalGeochemistry and Health，21，331，1999)则提出利用硫酸亚铁将铬(VI)转化为铬(III)。
通常是以下面的标准来评估用于固定化的技术a.将六价铬还原为三价铬，并同时防止三价铬逆向转化为六价铬的能力；b.证实最终产物具有长期低毒性金属浸析特性的能力，而这一能力是这些方法看上去难以满足的。
通过以上技术固定住的铬最后均以填埋物形式消除。正如Bartlett(Environmental Health Perspectives，92，17，1991)证实，存在铬在土壤中循环的一些证据，该循环中铬(III)会被土壤中存在的其他化合物氧化为铬(VI)，随后进入食物链。
为了尽量减少铬接触公众的风险，相关管理部门目前正要求净化受铬污染的水和土壤。将废弃物玻璃化或者以其为原料制造出玻璃，可将铬固定在玻璃中。Meegoda等人(Practice Periodical of Hazardous，Toxic，and Radioactive waste management，4，89，2000)已经采用冷炉顶玻璃化(cold top vitrification)技术来固定源自矿渣的铬。该项技术提出将该玻璃化产物用于高速公路建筑业中。该项技术的成功之处在于可将铬有效地固定在硅酸土基质中，并能该产品有效地应用于建筑行业。
尽管已经对替代方法作了多年研究，但目前填埋法仍然是在世界范围内的行业标准。在西方国家，大型的此类工厂位于现有的或历史上的粘土矿开采作业地附近，这些作业地通常涉及耐火砖制造。这些工厂每使用一吨标称铬酸钠容量就会相应产生大约一吨经处理的矿物废料，其中通常含有8％～12％的Cr2O3。目前运行的高石灰(high-lime)加工厂预计产生总量为600千吨/年的矿物废料。Darrie(Fnvironmental Geochemistryand Health，23，187，2001)提出，由于高石灰加工废料一般含有20％～40％的氧化钙当量和铁盐，因此如何成功处理这些高石灰加工废料是一个巨大的挑战。该行业已有170年以上的发展历史，没有能力填埋矿物废料已成为命令工厂关闭的一个最重要的因素。
Sreeram和Ramasami(Journal of Envirnomental Monitoring，3，526，2001)报道了铬铁矿石处理残渣的特征，并尝试通过螯合和氧化提取的方法从这些残渣中回收铬。这些残渣中的铬以各种形态存在，通常可以宽泛地分为以下几种可置换的铬、碳酸盐束缚的铬、铁-锰氧化物束缚的铬或者可还原铬、可氧化铬和残余铬。尽管可置换的铬、可氧化的铬的和碳酸盐束缚的铬可以很容易地释放到周围环境中去，但可还原的铬和残余铬则不容易释放。可还原的铬和残余铬形态是在矿石的高温煅烧过程中产生或者来自于未发生反应的矿石。处于这些状态的铬是被包裹在钙基质内的铬。
以上这种提取方式最主要的局限性在于通过螯合提取的方式最多只能回收70％的铬和铁混合物。而且这个过程需要进行反复的提取循环，比较麻烦。为了使铬的回收变得经济(＞70％)，氧化提取法需要用到过氧化钠(指定的爆炸物，与水接触时会产生大量的热)和氢氧化钠。显然大规模使用过氧化钠所带来的相关风险已成为一个制约因素。
Sreeram和Ramasami教导了将氢氧化钠与过氧化钠一起加入COPR的方法。这样，过氧化钠会与残渣中的水反应生成过氧化氢(一种氧化剂)。该反应按如下反应式进行
众所周知，过氧化氢是不稳定的，并且在碱存在的条件下发生歧化反应的速度相当快。该反应按如下反应式进行
过氧化钠的熔点是600℃，所以要发生这个反应，必须得保证500℃以上的温度。
同样需要注意的是，在有水存在时，过氧化钠产生的热量是142KJ/mol。过氧化钠对金属有腐蚀作用，所以不能用在干燥炉、回转窑等设备中。该物质对眼睛、皮肤和黏膜有高度刺激性，所以它在工业应用上的使用受到限制。而且过氧化物离解生成过氧化氢，过氧化氢再发生歧化反应生成水，这降低了反应速度，并且导致了大量的碱和氧化剂的添加，后者对于铬(III)化学计量性地转化为铬(IV)是必需的。而且，市售过氧化钠含有Fe2O3杂质，它会添加到铬提取后的残渣中。最后，就发明人所知，目前没有其他技术可以从COPR中回收铬和铁。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种从铬铁矿石处理残渣(COPR)中同时回收铬和铁的方法，该方法避免了如上所述的局限。
本发明的另一目的在于提供了一种使不可浸析的铬化合物具有可浸析性的方法，因此可以将铬从铬铁矿残渣中几乎全部提取出来。
本发明的又一目的还在于除去矿渣中以显著量存在的所有金属，以便使得剩余物可以安全弃置。
本发明的再一目的还在于提供一种以大于90％的回收率从COPR中回收铬和铁的方法。
本发明的又一目的还在于提供一种简单环保并且经济有效的同时回收铬和铁的方法。
本发明涉及一种从铬铁矿石处理残渣(COPR)中同时回收铬和铁的方法，更具体地说，本发明涉及一种经济环保的方法，该方法通过在反应介质中形成微爆炸，由此将被包埋的铬暴露出来，从而分别以铬酸盐和铁盐的形式从铬铁矿石处理残渣中回收铬和铁。
具体实施例方式
因此，本发明提供了一种从铬铁矿石处理残渣(COPR)中同时回收铬和铁的方法，所述方法包括如下步骤
i)在大气条件、不低于350℃的温度下，使用不少于20重量％的金属氢氧化物将COPR处理至少10分钟，以形成熟料；ii)在30℃～100℃的温度范围内对步骤(i)的熟料进行水溶液浸析，以形成悬浮液；iii)分离步骤(ii)的悬浮液，以得到铬酸盐溶液和富铁残渣；iv)将步骤(iii)的铬酸盐溶液干燥以得到粉末状铬酸盐；v)在30℃～120℃的温度范围内，使用不低于20重量％的无机酸将步骤(iii)的富铁残渣至少溶解5分钟；vi)将步骤(v)得到的无机酸用硫酸钠处理以得到悬浮液；vii)将步骤(vi)的悬浮液分离以得到铁溶液和固体残渣；viii)清除固体残渣，并将步骤(Vii)的铁溶液的pH值调节到2～4；以及ix)将步骤(viii)得到的铁溶液干燥，以得到粉末状铁盐。
本发明的一个实施方案中，所述的铬铁矿石处理残渣是不可浸析的铬铁矿石处理残渣。
本发明的另一实施方案中，所述的金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。
本发明的另一实施方案中，其中在步骤(i)中选择性地在氧化剂存在下用金属氢氧化物对所述的COPR进行处理。
本发明的另一实施方案中，所述的氧化剂是选自亚硝酸钠、过硼酸钠和氯酸钠中的一种或者多种的组合。
本发明的另一实施方案中，步骤(ii)中所述的用来浸析熟料的水的用量范围在1∶0.01～1∶1(重量比)。
本发明的另一实施方案中，所述的无机酸选自盐酸、硫酸、磷酸、高氯酸中的一种或者多种的组合。
本发明的另一实施方案中，所述铬酸盐溶液和/或者铁溶液的干燥是选择性地在130℃～260℃的温度下进行的。
以下通过实施例对本发明的方法进行详细描述，但仅以阐述的方式提供这些实施例，因此不应将这些实施例视为对本发明的范围的限制。
在大气条件、不低于350℃的温度下，使用不少于20重量％的金属氢氧化物将所述矿渣处理至少10分钟，从而形成熟料，所述处理可选择性地在不多于300重量％的已知氧化剂的存在下进行。然后通过公知方法在30℃～100℃的温度范围内对所述熟料进行水溶液浸析，以形成悬浮液，接着，以公知方法分离该悬浮液，得到铬酸盐溶液。通过公知方法将该铬酸盐溶液干燥以得到粉末状铬酸盐，所述干燥可以选择性地在130℃～260℃的温度范围内进行。
将分离出的矿渣用不低于20重量％的无机酸在30℃～120℃的温度范围内处理至少5分钟，从而得到溶液，再用硫酸钠处理所得溶液，并随后以公知方法进行分离，以得到铁溶液，以公知方法将该铁溶液的pH值调节到2～4。通过公知方法将该溶液干燥以得到粉末状铁盐，所述干燥可以选择性地在130℃～260℃的温度范围内进行。
将例如氢氧化钠在300℃的温度下熔化并渗透至COPR团粒的空腔内，并与铬(III)反应以生成铬(IV)。选择性地加入弱氧化剂，以破坏团粒的表面，从而促进氢氧化钠渗入该团粒以及铬(III)到铬(IV)的氧化。在该团粒含有大量未反应矿石或钙化合物时，该氧化剂是有益的。
本发明的新颖性和非显而易见性是在于在特定条件下用金属氢氧化物对铬铁矿石处理残渣进行处理，即如下所述，通过在反应介质中形成微爆炸来使被包埋的铬暴露，以便将不可浸析的铬铁化合物转化为可浸析形式，使铬和铁的回收达到近乎完全的回收率，由此提供了一种经济环保的选择性方案来有效地利用所述残渣，否则这些残渣将是有害的。
因此本发明本质上不同于Sreeram和Ramaswami的方法，即通过仅使用氢氧化钠使所述熟料氧化从而避免了使用Na2O2来加速固-固反应。即使以这种方式选择了可选择性使用的氧化剂，也不会形成作为副产物的水。因此该绝对无水的体系确保了反应的速率不会延迟。
另外需要注意的是，就整个体系而言，并没有因反应过程中使用的氧化剂而出现类似Fe2O3等附加的污染物。反应收率的提高是由于熔化的氢氧化钠能渗透至团粒的微孔中与铬(III)位点反应。在此阶段，氢氧化钠也会和铁反应而生成氢氧化铁，从而导致团粒的完全崩解。氢氧化钠的低温熔化能力以及渗入团粒并反应的能力，首次被应用于提高铬(IV)的收率。氢氧化钠在反应位点的可利用度是决定反应速度的步骤。
实施例实施例1在石英坩埚中，向1克铬铁矿石处理残渣中加入1克氢氧化钠，然后将该混合物在电本生灯中600℃的温度下加热90分钟得到熟料。将该熟料自然冷却至35℃，再用100mL水浸析。使该浸析液流过Whatmann 1号滤纸以进行过滤，将浸出的铬酸钠溶液在热空气烘箱中干燥，以得到铬酸钠晶体。将滤纸上留下的滤渣干燥，在100mL的烧杯中与0.2克盐酸混合，并于60℃加热25分钟以使大部分滤渣溶入溶液。然后将该溶液用0.5克硫酸钠处理，并静置12小时以沉淀出硫酸钙。然后倾析该溶液，再用1.0克亚硫酸钠中和至pH值为3.0，圆筒烘干得到硫酸铁盐。从残渣中提取铬的百分数效率经计算为96％，铬酸钠的纯度为90％。铁的提取效率经计算为96％。
实施例2在石英坩埚中，向1克铬铁矿石处理残渣中加入1克氢氧化钾，然后将该混合物在电本生灯中600℃的温度下加热30分钟得到熟料。然后将该熟料自然冷却至35℃，再用100mL水浸析。使该浸析液流过Whatmann 1号滤纸以进行过滤，将浸出的铬酸盐溶液在热空气烘箱中干燥，以得到铬酸钠晶体。将滤纸上留下的滤渣干燥，在100mL的烧杯中与0.2克硫酸混合，并于60℃加热15分钟以使大部分滤渣溶入溶液。然后将该溶液用0.5克硫酸钠处理，并静置12小时以沉淀出硫酸钙。然后过滤该溶液，再用1.0克亚硫酸钠中和至pH值为3.0，圆筒烘干得到硫酸铁盐。所得到的从残渣中提取铬的提取效率为93％，铬酸钠的纯度为90％。铁的提取效率经计算为90％。
实施例3在石英坩埚中，向1克铬铁矿石处理残渣中加入1克氢氧化锂，然后将该混合物在电本生灯中600℃的温度下加热60分钟得到熟料。将该熟料自然冷却至35℃，再用100mL水浸析。使该浸析液流过Whatmann 1号滤纸以进行过滤，将浸出的铬酸盐溶液在热空气烘箱中干燥，以得到铬酸钠晶体。将滤纸上留下的滤渣干燥，在100mL的烧杯中与0.2克硫酸混合，并于60℃加热15分钟，由此使大部分滤渣溶入溶液。然后将该溶液用0.5克硫酸钠处理，并静置12小时以沉淀出硫酸钙。然后倾析该溶液，再用1.0克亚硫酸钠中和至pH值为3.0，圆筒烘干得到硫酸铁盐。从残渣中提取铬的百分数效率经计算为83％，铬酸钠的纯度为90％。铁的提取效率经计算为91％。
实施例4在石英坩埚中，向1克铬铁矿石处理残渣中加入0.5克氢氧化钠和0.2克亚硝酸钠，然后将该混合物在电本生灯中600℃的温度下加热60分钟得到熟料。将经处理的该熟料自然冷却至45℃，再用10mL水浸析。将该浸析液置于筐式离心机中离心，并将浸出的铬酸盐溶液在热空气烘箱中干燥，以得到铬酸钠晶体。将残留的矿渣干燥，在100mL的烧杯中与0.3克硫酸混合，并于50℃加热20分钟，由此使大部分矿渣溶入溶液。然后将该溶液用0.5克硫酸钠处理，并静置3小时以沉淀出硫酸钙。然后过滤该溶液，再用1.0克亚硫酸钠中和至pH值为3.0，圆筒烘干得到硫酸铁盐。从残渣中提取铬的百分数效率经计算为97％，铬酸钠的纯度为93％。铁的提取效率经计算为93％。
实施例5在一陶瓷坩埚中，将1克铬铁矿石处理残渣与0.3克氢氧化钠、0.8克亚硝酸钠以及2.2克过硼酸钠混合，然后将该混合物在电本生灯中350℃的温度下加热20分钟。将处理过的熟料自然冷却至60℃，并用10mL水浸析。通过压滤机将浸析液过滤，将浸出的铬酸盐溶液在热空气烘箱中干燥，以得到铬酸钠晶体。将残留的滤渣干燥，然后在100mL的烧杯中与0.4克磷酸混合，并于80℃加热35分钟以使大部分滤渣溶入溶液。然后将该溶液用1.5克硫酸钠处理，并静置14小时以沉淀出硫酸钙。然后倾析该溶液，再用1.6克亚硫酸钠中和至pH值为3.0，圆筒烘干得到硫酸铁盐。从残渣中提取铬的百分数效率经计算为98％，铬酸钠的纯度为90％。铁的提取效率经计算为92％。
实施例6将1克铬铁矿石处理残渣和1.8克氢氧化钠以及0.2克亚硝酸钠置于一陶瓷坩埚中，然后将该混合物在电本生灯中400℃的温度下加热10分钟以得到熟料。将处理过的熟料自然冷却至60℃，并用30mL水浸析。将该浸析液通过压滤机过滤，并将浸出的铬酸盐溶液在热空气烘箱中干燥，以得到铬酸钠晶体。将残留的滤渣干燥，然后在100mL的烧杯中与0.4克高氯酸混合，并于80℃加热5分钟以使大部分滤渣溶入溶液。然后将该溶液用1.5克硫酸钠处理，并静置14小时以沉淀出硫酸钙。然后倾析该溶液，再用2.8克亚硫酸钠中和至pH值为4.0，圆筒烘干得到硫酸铁盐。从残渣中提取铬的百分数效率经计算为98％，铬酸钠的纯度为90％。铁的提取效率经计算为94％。
实施例7在回转窑中，将100克铬铁矿石处理残渣与100克氢氧化钠混合，然后将该混合物在400℃的温度下加热30分钟以得到熟料。将处理过的熟料自然冷却至45℃，并用1L水浸析。将该浸析液通过筐式离心机离心，将浸出的铬酸盐溶液在圆筒干燥机中干燥，以得到铬酸钠晶体。将残留的矿渣干燥，然后在1L的烧杯中与100克盐酸混合，并于120℃加热15分钟以使大部分矿渣溶入溶液。然后将该溶液用100克硫酸钠处理，并静置12小时以沉淀出硫酸钙。然后倾析该溶液，再用80克亚硫酸钠中和至pH值为3.0，圆筒烘干得到硫酸铁盐。从残渣中提取铬的百分数效率经计算为96％，硫酸铁的提取效率为90％，铬酸钠的纯度为90％。
实施例8在一个陶瓷坩埚中，向1克铬铁矿石处理残渣中加入0.6克氢氧化钠与0.8克亚硝酸钠，然后将该混合物在电本生灯中600℃的温度下加热60分钟以得到熟料。然后将该熟料自然冷却至60℃，并用30mL水浸析。将浸析液通过Whatmann 1号滤纸过滤，将浸出的铬酸钠溶液在90℃水浴中浓缩，然后在其中加入0.7克浓硫酸以生成重铬酸钠。将残留的滤渣风干，然后在50mL的烧杯中与0.5克盐酸混合，并于80℃加热15分钟以使大部分滤渣溶入溶液。然后将该溶液用1.5克硫酸钠处理，并静置24小时以沉淀出硫酸钙。然后倾析该溶液，再用1.8克亚硫酸钠中和至pH值为3.0，将其在热空气烘箱中干燥以得到硫酸铁盐。从残渣中提取铬的百分数效率经计算为97％，重铬酸钠的纯度为95％。铁的回收百分率经计算为95％。
实施例9在一个陶瓷坩埚中，向1克铬铁矿石处理残渣中加入1克氢氧化钠与0.2克亚硝酸钠，然后将该混合物在电本生灯中500℃的温度下加热60分钟以得到熟料。然后将该熟料自然冷却至60℃，并用50mL水浸析。将该浸析液通过Whatmann 1号滤纸过滤，并将浸出的铬酸钠溶液在90℃水浴中浓缩，然后在其中加入1.2克浓硫酸以生成重铬酸钠。将残留的滤渣风干，然后在50mL的烧杯中与0.4克盐酸混合，并于80℃加热15分钟以使大部分滤渣溶入溶液。然后将该溶液用1.5克硫酸钠处理，并静置24小时以沉淀出硫酸钙。然后倾析该溶液，再用1.8克亚硫酸钠中和至pH值为3.0，将其在热空气烘箱中干燥以得到硫酸铁盐。从残渣中提取铬的百分数效率经计算为96％，重铬酸钠的纯度为96％。铁的回收百分率经计算为94％。
本发明的优点为1.本发明中实施的回收方法可使从铬铁矿石处理残渣中回收铬和铁的回收率达到80％以上，否则所述的铬铁矿石处理残渣只能被丢弃而堆放在地面上或积聚在受防护的填埋地，并被很多国家称为危险品。
2.本发明的方法通过在反应介质中形成微爆炸来使被包埋的铬暴露，以便将不可浸析的铬转化为可浸析形式，由此使得能够从COPR中铬的残余形态和可还原形态中回收铬。
3.所获得的铬酸盐和铁盐均达到90％以上的纯度，可以以任何常规方式用于铬类和铁类化学品的制造。
4.可将本发明的方法中回收的铬酸盐转化为重铬酸盐，重铬酸盐在各种工业中有多种用途。
5.因为本发明使用的反应条件与铬化学品制造所采用的条件类似，并且易于实施，所以本发明对于以铬铁矿石来生产铬化学品的工业来说是理想的。
6.本发明提供了一种用于解决来自铬铁矿石处理残渣的危险铬废料问题的完整方案，此前处理铬铁矿石处理残渣的唯一可选方法为固定化和安全填埋法。
7.本发明的方法可用于分离主要含有硅石和钙的其它化合物，硅石和钙是无害的，因而可应用于建筑工业或者可安全地用作填埋物。
8.本发明的方法产生的剩余残渣不会进一步发生明显的物理、化学和生物变化，并且对环境无污染，对人体健康无危害。
权利要求
1.一种从铬铁矿石处理残渣中同时回收铬和铁的方法，所述方法包括以下步骤i)在大气条件、不低于350℃的温度下，使用不少于20重量％的金属氢氧化物将所述铬铁矿石处理残渣处理至少10分钟，以形成熟料；ii)在30℃～100℃的温度范围内对步骤(i)的熟料进行水溶液浸析，以形成悬浮液；iii)分离步骤(ii)的悬浮液，以得到铬酸盐溶液和富铁残渣；iv)将步骤(iii)的铬酸盐溶液干燥以得到粉末状铬酸盐；v)在30℃～120℃的温度范围内，使用不低于20重量％的无机酸将步骤(iii)的富铁残渣至少溶解5分钟；vi)将步骤(v)得到的无机酸用硫酸钠处理以得到悬浮液；vii)将步骤(vi)的悬浮液分离以得到铁溶液和固体残渣；viii)清除固体残渣，并将步骤(vii)的铁溶液的pH值调节到2～4；以及ix)将步骤(viii)得到的铁溶液干燥，以得到粉末状铁盐。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述的铬铁矿石处理残渣是不可浸析的铬铁矿石处理残渣。
3.如权利要求1所述的方法，其中，所述的金属氢氧化物选自氢氧化钠、氢氧化钾或氢氧化锂。
4.如权利要求1所述的方法，其中，在步骤(i)中选择性地在氧化剂存在下用所述金属氢氧化物对所述的铬铁矿石处理残渣进行处理。
5.如权利要求3所述的处理方法，其中，所述的氧化剂是选自亚硝酸钠、过硼酸钠、氯酸钠中的一种或者多种的组合。
6.如权利要求1所述的处理方法，其中，步骤(ii)中所述的用来浸析所述熟料的水的用量范围以重量比计为1∶0.01～1∶1。
7.如权利要求1所述的处理方法，其中，所述的无机酸是选自盐酸、硫酸、磷酸、高氯酸中的一种物质或者多种物质的组合。
8.如权利要求1所述的方法，其中，所述铬酸盐溶液和/或者铁溶液的干燥是选择性地在130℃～260℃的温度下进行的。
全文摘要
本发明涉及一种从铬铁矿石处理残渣(COPR)中同时回收铬和铁的方法，更具体地说，本发明涉及一种经济环保的方法，该方法从不可浸析的铬铁矿石处理残渣中分别以铬酸盐和铁盐的形式回收铬和铁，避免了有毒金属的填埋。该方法包括在350℃以上的温度下用氢氧化钠(和硝酸钠或者亚硝酸钠)处理COPR，然后对其进行水溶液浸析，由此得到铬铁矿溶液和富含铁的固体残渣。固液分离后，将滤液干燥以得到亚铬酸盐粉末。将富含铁的固体矿渣溶解到无机酸中，再用硫酸钠处理，以得到铁盐溶液和固体残渣。
文档编号C22B1/02GK1708595SQ200380102620
公开日2005年12月14日 申请日期2003年10月22日 优先权日2002年10月30日
发明者贾纳尔达南·斯雷拉姆·卡拉里科, 拉马萨米·瑟拉马莱彻利 申请人:科学和工业研究委员会