专利名称：微波处理铬铁粉矿的方法
技术领域：
本发明属矿物预处理提高矿物品位、扩大贫矿利用价值的新技术，具体地说涉及 微波处理铬铁粉矿的技术。
背景技术：
随着铬矿资源的日益紧缺，由贫矿所富选出的粉矿，已成为冶炼铬铁的主要原料。 通常，矿热炉冶炼碳素铬铁，要求铬矿中Cr/Fe彡2. 5，否则技术指标差，经济效益低。而目 前产量最大的南非粉矿、巴西粉矿中的Cr/Fe比均在1. 4 1. 6范围内，因而利用快捷的经 济手段，对铬矿粉进行预处理，提高其Cr/Fe比，就成为大家注目的课题。
发明内容
本发明的目的是提供一种微波处理铬铁粉矿的方法，以解决现有铬铁粉矿Cr/Fe 较低，冶炼经济技术指标较差的问题。本发明包括微波加热预还原、微波浸出及产物分离干燥三大步骤。所选用主要设 备有微波高温还原炉、微波浸取炉及压滤设备。(1)、微波是一项高效、可控和无污染的绿色能量，它除了能自内部加热物料的特 性外，尚具有非热效应，即加速物质中的分子、离子运动，加快质点扩散速度，降低物质反应 活化能，从而使化学反应温度降低200°C 300°C。微波加热预还原步骤为，在重量百分含量为92% 95%的铬铁粉矿中配入重量 百分含量为5 8%的煤粉，在微波高温还原炉中加热至900°C 1100°C，进行还原15至 20分钟，使矿粉中铁含量的50% 60%优先被还原出来。控制还原剂加入量及还原温度， 防止矿粉中Cr2O3的还原，避免Cr的流失。(2)所述微波浸出步骤为，将微波加热预还原步骤的铬铁粉矿同三倍于粉矿质量 的稀盐酸，装入微波浸取炉的反应器内，利用输入微波，将物料迅速加热至90°C 100°C， 进行浸取，以30-40转/分的速度搅拌物料，使铬铁粉矿中的铁离子最大程度溶解。可溶出 已还原铁质量的90%左右。酸液与预还原后的铬铁粉矿的质量比为3 1-4 1，浸取时 间为30 40分钟，稀盐酸中盐酸与水的重量比为1 3-1 4。据微波加热原理，金属块为微波反射体，不吸收微波能，不能被微波加热，但金属 粉粒则不同，可吸收微波而被迅速加热。铬矿预还原出的细铁粒在微波炉中被加热升温， 使周围酸液发生对流运动，将溶解反应产物(FeCl2)不断带走，从而大大加速了溶解反应速 度。与传统外加热酸溶工艺相比，溶解反应速度提高3倍，处理时间减少了 3/4，节能50 % 70%。本发明中所采用的酸溶浸取为选择性酸溶工艺，只局限于酸溶浸取预还原铬铁粉 矿中的铁，而且要避免铬的溶出及矿物中Cr2O3溶解，以防止铬的流失，在最大程度上提高 铬铁矿中Cr/Fe比。因而采用的是热稀盐酸，而不选取能同时溶解铬和铁的混合酸。(3)产物的分离和干燥
沉淀分离为两部分，微波浸出酸溶后的矿粉，由于密度大，自然沉降下去与酸浸液 分离，得到产品高Cr/Fe比铬铁粉矿。本发明是利用微波加热预还原出铬铁粉矿中部分铁，再经微波溶出，使铁离子进 入酸浸溶液，沉淀分离预处理铬铁粉矿，获得Cr/Fe比由1. 4 1. 6左右升至2. 2 2. 7左 右的铬铁粉矿。利用该矿作原料，可冶炼出含铬量大于55%的碳素铬铁，从而提高碳素铬铁 的品位及经济价值。本发明的含铁酸浸液可以充分利用，抽取含铁酸浸液，加碱中和至PH为7-8同时 通入空气，使铁离子转变为Fe2O3沉淀析出。沉淀物经压滤、烘干得到副产品氧化铁红。废 液返回酸浸工序循环使用。本发明方法的核心是利用微波处理，加速铬铁粉矿中部分铁的预还原以及加速预 还原后铬铁粉矿中铁的酸溶浸取，达到降低铬铁粉矿中铁的含量，提高Cr/Fe比的目的，同 时获取副产品氧化铁红。由于预还原矿中Cr203、Mg0、Al203及SiO2等均不溶于稀盐酸，因而沉淀出来的Fe2O3 具有足够的纯度，红色鲜亮，是良好的氧化铁红颜料，它是机器装备所用防锈漆中的重要原 料，市售价10元/kg以上。每吨铬铁矿经预还原和酸溶后可获120kg左右氧化铁红，扣除 生产成本、设备折旧和税收等6. 4元/kg，仅该副产品可使每吨产品(碳素铬铁)获纯利润 432 元。预处理后的铬矿效益，可用南非粉矿为例说明。采用原矿粉所冶炼出的产品中平 均含Cr量为50%左右，而采用提高Cr/Fe比后的矿粉，产品含铬可高达55%左右。在碳素 铬铁经营中，含Cr量每提高1%，增值200元，扣除矿粉预处理成本500元/吨，净增利润 500元/吨。加上副产品氧化铁红利润，每吨产品多盈利932元/吨。本技术原理可用南非粉矿为例进行说明每百克原铬铁粉矿中含Cr2O3质量为 42 44克，含FeO质量为25 27克，经本技术处理后，所得铬铁矿含铬30克 32含铁 12克 13克，铬铁矿中Cr/Fe比由原来的1. 5左右升至2. 5左右。本技术发明可使每吨产 品的综合经济效益提高20% -25%。本发明工艺充分利用了铬铁粉矿的贫矿资源，且实现了废渣废液的零排放，具有 显著的经济效益和社会效益，同时，也是一项节能减排、循环利用资源的工艺。
图1是本发明的工艺流程图。
具体实施例方式下面的实施例可以进一步说明本发明，但不以任何方式限制本发明。实施例1A、微波加热预还原取0. 2千克铬含量30. 0%、铁含量20. 05%的铬铁粉矿，配入0. 017千克煤粉，在 微波高温还原炉中加热至900-950°C，还原15分钟，使矿粉中40% 50%的铁优先还原出 来。注意要准确控制还原剂煤粉的加入量及还原温度，防止矿粉中Cr2O3的还原，避免Cr的 流失。
B、微波浸出取经A步骤预还原后的铬铁粉矿0. 20千克和0. 60千克的稀盐酸，装入微波浸取 炉的反应器内，输入微波，将物料迅速加热至90°C -100°C。酸液与铬铁粉矿的质量比为 3 1，处理时间为30分钟；稀盐酸中水与酸的体积比为3 1，在转速为30-40转/分的 搅拌下，使铬铁粉矿中铁得到最大程度的溶解，可获含铁0. 0126千克左右的浸取液，同时 得到铬含量32. 0%、铁含量13. 0%的铬铁粉矿，Cr/Fe比由原来的1. 5升至2. 46。C、产物分离和干燥首先酸溶后的铬铁粉矿，由于密度大，自然沉降下去与酸浸液分离；然后抽取含铁 酸浸液，加NaOH中和至PH为7-8，同时通入空气，使铁离子转变为Fe2O3沉淀析出。沉淀物 经压滤、烘干得到氧化铁红0. 016千克。废液返回酸浸工序循环使用。处理条件及结果列于表1。实施例2A、微波加热预还原取0. 2千克铬含量29. 9%、铁含量20. 3%的铬铁粉矿，配入0. 015千克煤粉，在微 波高温还原炉中加热至950-1000°C，还原20分钟，使矿粉中40% 50%的铁优先还原出 来。注意要准确控制还原剂煤粉的加入量及还原温度，防止矿粉中Cr2O3的还原，避免Cr的 流失。B、微波浸出取经A步骤预还原后的铬铁粉矿0. 20千克和0. 80千克的稀盐酸，装入微波浸取 炉的反应器内，输入微波，将物料迅速加热至90°C -100°C。酸液与铬铁粉矿的质量比为
3 1，处理时间为35分钟；稀盐酸中水与酸的体积比为4 1，在转速为30-40转/分的 搅拌下，使铬铁粉矿中铁得到最大程度的溶解，可获含铁0. 015千克左右的浸取液，同时得 到铬含量32. 1%、铁含量12. 8%的铬铁粉矿，Cr/Fe比由原来的1. 47升至2. 52。C、产物分离和干燥首先酸溶后的铬铁粉矿，由于密度大，自然沉降下去与酸浸液分离；然后抽取含铁 酸浸液，加NaOH中和至PH为7-8，同时通入空气，使铁离子转变为Fe2O3沉淀析出。沉淀物 经压滤、烘干得到氧化铁红0. 017千克。废液返回酸浸工序循环使用。处理条件及结果列于表1。实施例3A、微波加热预还原取0. 2千克铬含量29. 7%、铁含量20. 1 %的铬铁粉矿，配入0. 011千克煤粉，在微 波高温还原炉中加热至1000-1100°C，还原20分钟，使矿粉中40% 50%的铁优先还原出 来。注意要准确控制还原剂煤粉的加入量及还原温度，防止矿粉中Cr2O3的还原，避免Cr的 流失。B、微波浸出取经A步骤预还原后的铬铁粉矿0. 20千克和0. 80千克的稀盐酸，装入微波浸取 炉的反应器内，输入微波，将物料迅速加热至90°C -100°C。酸液与铬铁粉矿的质量比为
4 1，处理时间为40分钟；稀盐酸中水与酸的体积比为4 1，在转速为30-40转/分的 搅拌下，使铬铁粉矿中铁得到最大程度的溶解，可获含铁0. 016千克左右的浸取液，同时得到铬含量32. 2%、铁含量12. 的铬铁粉矿，Cr/Fe比由原来的1. 48升至2. 66。C、产物分离和干燥首先酸溶后的铬铁粉矿，由于密度大，自然沉降下去与酸浸液分离；然后抽取含铁 酸浸液，加NaOH中和至PH为7-8，同时通入空气，使铁离子转变为Fe2O3沉淀析出。沉淀物 经压滤、烘干得到氧化铁红0. 018千克。废液返回酸浸工序循环使用。处理条件及结果列于表1。表1处理条件及结果
权利要求
一种微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于它包括微波加热预还原、微波浸出及产物分离干燥三大步骤。
2.根据权利要求1所述的微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于所述微波加热预还 原步骤为，在重量百分含量为92% 95%的铬铁粉矿中配入重量百分含量为5 8%的煤 粉，在微波高温还原炉中加热至900°C 1100°C，进行还原15至20分钟，使矿粉中铁含量 的50% 60%优先被还原出来。
3.根据权利要求1所述的微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于所述微波浸出步骤 为，将微波加热预还原步骤的铬铁粉矿同三倍于粉矿重量的稀盐酸，装入微波浸取炉的反 应器内，利用输入微波，将物料迅速加热至90°C 100°C，进行浸取，其中酸液与A步骤预还 原后的铬铁粉矿的质量比为3 1至4 1，浸取时间为30 40分钟，稀盐酸中盐酸与水 的重量比为1:3-1: 4。
4.根据权利要求3所述的微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于所述微波浸出步骤 中，采用转速为30-40转/分的搅拌机搅拌输入微波后已加稀盐酸的铬铁粉矿。
5.根据权利要求1或4所述的微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于将所述微波浸 出步骤得到的铬铁矿粉，自然沉降下去与酸浸液分离，得到产品高Cr/Fe比铬铁粉矿。
6.根据权利要求5所述的微波处理铬铁粉矿的方法，其特征在于所述分离后的酸浸 液经加碱中和通空气处理得到副产品氧化铁红。
全文摘要
本发明公开了一种微波处理铬铁粉矿的方法，以解决现有铬铁粉矿Cr/Fe较低，冶炼经济技术指标较差的问题。本发明是利用微波加热预还原出铬铁粉矿中部分铁，再经微波溶出，使铁离子进入酸浸溶液，沉淀分离预处理铬铁粉矿，获得Cr/Fe比由1.4～1.6左右升至2.2～2.7左右的铬铁粉矿。利用该矿作原料，可冶炼出含铬量大于55％的碳素铬铁，从而提高碳素铬铁的品位及经济价值。酸溶浸出的铁离子，经加碱中和及通空气处理，该铁离子以Fe2O3形式沉淀析出，经过滤、干燥可得高附加值的矿物颜料——氧化铁红。废液被中和至pH值为7～8左右，又返回酸浸工艺循环使用。本工艺充分利用了铬铁粉矿的贫矿资源，且实现了废渣废液的零排放，是一项综合利用资源和无污染排放的绿色工艺。
文档编号C22B34/32GK101982550SQ20101055176
公开日2011年3月2日 申请日期2010年11月22日 优先权日2010年11月22日
发明者彭镜鑫, 李成 申请人:兰州三普电力有限公司