专利名称：转底炉氧化焙烧铬铁矿—水法提取铬盐的方法
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I 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(O. 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O. 08%以下，酸溶铬小于O. 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Fe203、SiO2Xr2O3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(CNl 104258)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、铬洛，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I 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< O. 2%，渣排放量< O. 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(O. 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I 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4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。
图I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I所示，包括步骤
首先，将铬铁矿、纯碱和催化剂都磨至200目(O. 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I 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O. 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I :
以某铬铁矿为原料，主要化学组成为=Cr2O3 47. 30 % ；Fe203 21. 24 % ； Al2O3IO. 88% ；CaO 3. 33% ；MgO 11. 01% ；Si02 2 . 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O.082%，渣中总铬含量为O. 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O. 079%，渣中总铬含量为O. 87%。5
实施例3
以某铬铁矿为原料，主要化学组成为=Cr2O3 47. 30 % ；Fe203 21. 24 % ； Al2O3IO. 88% ；CaO 3. 33 % ；MgO 11. 01% ；Si02 2 . 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I.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O.073%，渣中总铬含量为O. 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O. 063%，渣中总铬含量为O.72%。
与现有技术相比，本发明主要存在以下优点
I、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
I)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(彡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。
权利要求
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I 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I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I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O. 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I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。
全文摘要
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℃，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。
文档编号C01G37/14GK102910677SQ201210429778
公开日2013年2月6日 申请日期2012年10月31日 优先权日2012年10月31日
发明者吴道洪, 王欣, 曹志成, 薛逊 申请人:北京神雾环境能源科技集团股份有限公司