利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法与流程

本发明属于铬渣的清洁处理及资源的循环再利用技术领域，具体涉及一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法。

背景技术：

铬及铬化合物是重要无机化工原料，在电镀、鞣革、印染、医药、颜料、催化剂、氧化剂及金属缓蚀剂等方面有着广泛的应用，涉及国民经济15％的商品品种。

铬盐目前主要生产方法是铬铁矿无钙焙烧法，每生产一吨铬盐产品产生0.6～08吨的铬渣，无钙铬渣中具有铬含量高(Cr₂O₃，8～18％)的特点，为了避免铬渣污染(Cr⁶⁺剧毒)及提高资源利用率，铬渣一般经分选后得到粗渣作为填料返回焙烧进行再次提取，但是由于铬渣反复回填焙烧中Na、Al、Si等元素的积累，形成一些钠铝硅酸盐及含钠铝的低熔无定形物，这些物相在返回焙烧时不但易形成偏析液相造成结窑，而且在渣中的尖晶石颗粒间粘结，不能在铬渣分选时使渣中的尖晶石相和钠铝硅酸盐相有效分离，降低了铬渣填料的质量，不利于炉窑顺行。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

本发明实施例人提供一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法，该方法通过以下步骤实现：

步骤1：球磨筛分：将干燥的无钙铬渣放入球磨罐中，通过行星球磨进行球磨，球磨完成后筛分至150～200目；

步骤2：碳化反应：以液固比3:1～5:1将去离子水和步骤1球磨后的无钙铬渣加入到水热高压釜中，向所述水热高压釜内通入CO₂气体，反应时间12～24h；

步骤3：过滤分离：反应结束后，停止通入CO₂气体，所述水热高压釜卸压后，将所述水热高压釜中的物料进行过滤、洗涤，同时收集滤渣和滤液；

步骤4：蒸发结晶：将步骤3所得滤液加热到90～100℃进行蒸发结晶，待溶液中Na⁺浓度大于190g/L时，将溶液冷却至30～40℃，进行过滤，把过滤得到的白色固体在150℃下进行烘干即得碳酸钠固体；

步骤5：滤渣烘干：把步骤3所得滤渣放入矿渣干燥机里进行烘干，烘干后即得高熔点尖晶石铬渣填料。

上述方案中，所述步骤2中，选取球料比6:1～9:1，球磨机的转速为300～400r/min。

上述方案中，所述步骤3中，通入CO₂气体的压强为0.2～1MPa，所述水热高压釜的温度为100～150℃，搅拌速度为200～500r/min。

上述方案中，所述步骤5还包括：通过干燥机布袋收尘器对铬渣细微粉进行收集。

上述方案中，所述步骤1之前还包括：将称取的铬渣在100～120℃下烘干10-14h，获得干燥的无钙铬渣。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明能够铬渣中的钠铝硅酸盐及含钠铝的低熔无定形粘结物进行解离，钠元素以碳酸钠的形式得以回收，同时把主相尖晶石表面的附着物去掉，利于铬渣粗颗粒的分选，得到高质量填料。

附图说明

图1为本发明实施例提供一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法的流程图；

图2为本发明实施例1提供一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法铬渣XRD物相图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法，如图1所示，该方法通过以下步骤实现：

步骤1：球磨筛分：将干燥的无钙铬渣放入球磨罐中，通过行星球磨进行球磨，球磨完成后筛分至150～200目；

具体地，所述步骤1之前还包括：将称取的铬渣在100～120℃下烘干10-14h，获得干燥的无钙铬渣。

步骤2：碳化反应：以液固比3:1～5:1将去离子水和步骤1球磨后的无钙铬渣加入到水热高压釜中，向所述水热高压釜内通入CO₂气体，反应时间12～24h；

具体地，所述步骤2中，选取球料比6:1～9:1，球磨机的转速为300～400r/min。

步骤3：过滤分离：反应结束后，停止通入CO₂气体，所述水热高压釜卸压后，将所述水热高压釜中的物料进行过滤、洗涤，同时收集滤渣和滤液；

具体地，所述步骤3中，通入CO₂气体的压强为0.2～1MPa，所述水热高压釜的温度为100～150℃，搅拌速度为200～500r/min。

步骤4：蒸发结晶：将步骤3所得滤液加热到90～100℃进行蒸发结晶，待溶液中Na⁺浓度大于190g/L时(即溶液出现较多的白色沉淀时)，将溶液冷却至30～40℃，进行过滤，把过滤得到的白色固体在150℃下进行烘干即得碳酸钠固体；

步骤5：滤渣烘干：把步骤3所得滤渣放入矿渣干燥机里进行烘干，烘干后即得高熔点尖晶石铬渣填料。

具体地，所述步骤5还包括：通过干燥机布袋收尘器对铬渣细微粉进行收集，以便另行回收处理。

实施例1：

本发明实施例提供一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法，该方法为：取某铬盐厂无钙焙烧法产生的铬渣300g，在110℃下烘干12h测试成分如表1所示。将干燥的铬渣放入球磨罐子中，选取球料比6:1用行星球磨机进行球磨，球磨机的转速选择300r/min，球磨完成，过150目的分样筛备用；取150g筛分后铬渣和450ml水，一起加入到2L的水热高压釜中，封上水热高压釜的釜盖，往水热高压釜内通入CO₂气体，压强1MPa，水热高压釜的温度为120℃，搅拌300r/min，反应时间12h；反应完成后卸压拆釜，取出反应物料烧杯中，当料液还处于浑浊时，立刻把含有微细颗粒的液相悬浊液倒出过滤，得到过滤渣1，此时烧杯底部已沉淀的粗颗粒单独过滤，得到滤渣2，把滤渣1和滤渣2分别收集烘干后测得成分如表2和表3所示。把收集的滤液进行浓缩蒸发，当Na⁺浓度大于190g/L时即(有大量白色固体出现时)进行冷却结晶，过滤烘干后即得到白色碳酸钠固体。把干燥原铬渣样品和粗颗粒滤渣2进行XRD物相分析，结果如图2所示，图中a为铬渣原样品、b为粗颗粒滤渣2干料样品；由图2可以看出，经过碳化、粗细颗粒分选后，所得滤渣2为较为纯净的Mg(Fe,Cr,Al)₂O₄的尖晶石相，为高熔点、高质量的焙烧填料。

表1为干燥原铬渣样品组分表(XRF)

表2为细微粉滤渣1组分表(XRF)

表3为粗颗粒滤渣2组分表(XRF)

本发明能对返回的铬渣填料进行清洁化处理，回收渣中碳酸钠的同时，得到高熔点含铬尖晶石填料，有助于铬渣中铬的进一步提取及炉窑顺行；通过碳化反应，可使铬渣中含钠物相、无定形物等低熔物中的大部分钠转化为碳酸钠进入溶液，同时把主相含铬尖晶石和钠铝硅酸盐等副相剥离，溶液中的碳酸钠结晶回收；滤渣通过热风炉进行烘干及布袋收尘，相当于进行粗细颗粒的分选，能很好除去铬渣中的硅铝酸盐等副相，避免返回焙烧时与钠再形成低熔物相；

本发明的设备简单、流程短，所用的CO₂原料要求不严格，可取自工厂的炉窑尾气，实现废气资源高值化利用。

实施例2：

本发明实施例提供一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法，该方法为：取某铬盐厂无钙焙烧法产生的铬渣400g，在120℃下烘干14h。将干燥的铬渣放入球磨罐子中，选取球料比6:1用行星球磨机进行球磨，球磨机的转速选择350r/min，球磨完成，过170目的分样筛备用；取200g筛分后铬渣和800ml水，一起加入到2L的水热高压釜中，封上水热高压釜的釜盖，往水热高压釜内通入CO₂气体，压强0.5MPa，水热高压釜的温度为120℃，搅拌350r/min，反应时间12h；反应完成后卸压拆釜，取出反应物料烧杯中，当料液还处于浑浊时，立刻把含有微细颗粒的液相悬浊液倒出过滤，得到过滤渣1，此时烧杯底部已沉淀的粗颗粒单独过滤，得到滤渣2。把收集的滤液进行浓缩蒸发，当Na⁺浓度大于190g/L时即(有大量白色固体出现时)进行冷却结晶，过滤烘干后即得到白色碳酸钠固体。经过碳化、粗细颗粒分选后，所得滤渣2为较为纯净的Mg(Fe,Cr,Al)₂O₄的尖晶石相，为高熔点、高质量的焙烧填料。

实施例3：

本发明实施例提供一种利用铬渣制备高质量铬渣填料和回收碳酸钠的制备方法，该方法为：取某铬盐厂无钙焙烧法产生的铬渣200g，在110℃下烘干10h。将干燥的铬渣放入球磨罐子中，选取球料比9:1用行星球磨机进行球磨，球磨机的转速选择400r/min，球磨完成，过200目的分样筛备用；取100g筛分后铬渣和500ml水，一起加入到2L的水热高压釜中，封上水热高压釜的釜盖，往水热高压釜内通入CO₂气体，压强1MPa，水热高压釜的温度为150℃，搅拌500r/min，反应时间12h；反应完成后卸压拆釜，取出反应物料烧杯中，当料液还处于浑浊时，立刻把含有微细颗粒的液相悬浊液倒出过滤，得到过滤渣1，此时烧杯底部已沉淀的粗颗粒单独过滤，得到滤渣2。把收集的滤液进行浓缩蒸发，当Na⁺浓度大于190g/L时即(有大量白色固体出现时)进行冷却结晶，过滤烘干后即得到白色碳酸钠固体。经过碳化、粗细颗粒分选后，所得滤渣2为较为纯净的Mg(Fe,Cr,Al)₂O₄的尖晶石相，为高熔点、高质量的焙烧填料。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。