一種制備鉻鹽的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備鉻鹽的方法。其特征在于：將含鉻氧化物的原料(鉻礦或者鉻渣)和碳酸鈉充分均勻混合，在含氧量大于20％的氣氛下，采用微波作為熱源進(jìn)行氧化焙燒，焙燒溫度為900℃到1100℃，保溫時(shí)間為0.5-2.5h，利用水浸焙燒產(chǎn)物，從浸出液中制備鉻鹽，化學(xué)分析熟料及浸渣，不溶性廢渣含鉻(按三氧化二鉻計(jì))小于5％。本發(fā)明不僅減少了外排鉻渣中的鉻含量，提高了鉻鹽生產(chǎn)過程中的鉻的利用率，有效節(jié)約了鉻礦資源，而且用微波作為熱源替代了傳統(tǒng)的煤炭及天然氣加熱，資源節(jié)約及環(huán)保優(yōu)勢顯著。
【專利說明】一種制備鉻鹽的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于鉻渣處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種制備鉻鹽的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]鉻渣是鉻鹽生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要工業(yè)廢渣，是一種劇毒的危險(xiǎn)廢物，不經(jīng)處理長期積累會嚴(yán)重污染生態(tài)環(huán)境和危害各種生物，回收鉻渣中的鉻，對于污染治理和鉻渣資源的綜合利用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]鉻鹽是鉻礦與純堿混合在高溫下焙燒生成的，金屬鉻由不溶于水的三價(jià)鉻生成可溶于水的六價(jià)鉻，這樣達(dá)到金屬鉻與脈石分離的目的，傳統(tǒng)的加熱方式是采用燃料在混合物料表面燃燒直接加熱物料來獲取反應(yīng)的溫度條件，無論是無鈣焙燒工藝還是有鈣焙燒工藝，目前均采用天然氣、重油或煤粉作為燃料。燃料直接在物料表面燃燒，燃燒產(chǎn)物與物料接觸，通過輻射和熱傳導(dǎo)等過程將物料加熱，該種方法的優(yōu)勢是燃料價(jià)格低廉、容易獲得也容易控制。但是鉻礦的氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化率(鉻的收得率)一直不高，分析其原因如下:鉻礦氧化反應(yīng)(Cr203+2Na2C03+3/202 = 2Na2Cr04+2C02)的平衡常數(shù) K
[0004]K = [Na2CrO4]2 X [CO2]2/ [Cr2O3]2 X [Na2CO3]2 X [02]3/2
[0005]在充分混合條件下，氣體的分壓(濃度)對反應(yīng)速度起主要作用其反應(yīng)常數(shù)K =[CO2] V [o2]3/2
[0006]燃料燃燒反應(yīng)C+02 = 2C02
[0007]K= [CO2]2/[02]
[0008]從反應(yīng)常數(shù)平衡式可以看出，反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物氣體分壓也就是二氧化碳和氧氣的分壓是影響這個(gè)化學(xué)反應(yīng)的關(guān)鍵。燃料燃燒和鉻礦氧化的氣相組分是相同的都是氧氣和二氧化碳，通過分析平衡反應(yīng)方程式的平衡常數(shù)K= [CO2]V[02]和K= [co2]2/[o2]3/2，氣體組分對燃料燃燒過程的平衡影響很大，氣體CO2分壓的升高及氣體O2分壓的下降對正反應(yīng)都是不利的。燃料的燃燒反應(yīng)除了能為反應(yīng)提供熱量外，其它對反應(yīng)產(chǎn)生的都是副作用:一是搶奪氧氣；二是產(chǎn)生大量的二氧化碳，抑制了反應(yīng)的進(jìn)行。這是傳統(tǒng)鉻鹽焙燒工藝鉻收得率不高、外排鉻渣Cr2O3含量一直居高不下的主要原因，嚴(yán)重制約鉻回收率的提高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明采用微波加熱，使微波與物料直接作用，將超高頻電磁波能轉(zhuǎn)化為熱能對含鉻氧化物的原料與碳酸鈉的混合物進(jìn)行加熱。由于微波加熱不影響反應(yīng)的氣氛條件，且反應(yīng)過程中通入氧氣強(qiáng)化了氧化氣氛，所以使鉻的提取率大幅度提聞。
[0010]本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:
[0011]一種制備鉻鹽的方法，包括:
[0012]將含鉻氧化物的原料和碳酸鈉在含氧氣的氣氛內(nèi)進(jìn)行焙燒，反應(yīng)采用微波加熱，反應(yīng)過程中通入氧氣。
[0013]鉻渣或者鉻礦焙燒的主要化學(xué)反應(yīng)式為:
[0014]Cr203+2Na2C03+3/202 = 2Na2Cr04+2C02
[0015]優(yōu)選的是，所述的一種制備鉻鹽的方法，所述微波的頻率為2400~2500MHz，或所述微波的頻率為890~940MHz。
[0016]優(yōu)選的是，所述的一種制備鉻鹽的方法，加熱時(shí)間為0.5~2.5h。
[0017]優(yōu)選的是，所述的一種制備鉻鹽的方法，反應(yīng)過程中，焙燒溫度900°C~1100°C。
[0018]優(yōu)選的是，所述的一種制備鉻鹽的方法，反應(yīng)過程中通入氧氣，所述氣氛中氧氣含量大于20%。
[0019]優(yōu)選的是，所述的一種制備鉻鹽的方法，所述含鉻氧化物的原料為鉻礦或利用鉻礦生產(chǎn)鉻鹽過程中產(chǎn)生的含鉻尾渣 。
[0020]優(yōu)選的是，所述的一種制備鉻鹽的方法，所述碳酸鈉選自于工業(yè)純堿，工業(yè)純堿中碳酸鈉含量大于98%。
[0021]優(yōu)選的是，所述的一種制備鉻鹽的方法，所述含鉻氧化物的原料為利用鉻礦生產(chǎn)鉻鹽過程中產(chǎn)生的含鉻尾渣，所述碳酸鈉來自于工業(yè)純堿，工業(yè)純堿中碳酸鈉含量大于98%，所述含鉻尾渣與工業(yè)純堿的質(zhì)量配比為100: 90~130。
[0022]優(yōu)選的是，所述的一種制備鉻鹽的方法，利用水浸焙燒產(chǎn)物，從浸出液中制備鉻鹽。
[0023]本發(fā)明的有益效果在于:
[0024]1、微波加熱不需要燃料，不會對鉻渣焙燒反應(yīng)過程造成不良影響，有效降低了碳排放。
[0025]2、選擇性加熱物料，升溫速率快，加熱效率高:試驗(yàn)表明，微波加熱的升溫速度比傳統(tǒng)的內(nèi)燃式回轉(zhuǎn)窯加熱提高60%以上。并且當(dāng)用微波加熱代替?zhèn)鹘y(tǒng)加熱時(shí)，高溫化學(xué)反應(yīng)可以在相對低的溫度下進(jìn)行，即微波加熱具有降低化學(xué)反應(yīng)溫度的作用。
[0026]3、微波能夠同時(shí)促進(jìn)吸熱和放熱反應(yīng)，對化學(xué)反應(yīng)具有催化作用。
[0027]4、微波能使原子和分子發(fā)生高速振動，為化學(xué)反應(yīng)創(chuàng)造出更為有利的熱力學(xué)條件。
[0028]5、微波很容易使極性液體加熱，因而微波加熱可以用來促進(jìn)鉻渣在溶劑中的溶解，提高濕法冶金過程的浸出速率和降低過程的能耗。
[0029]6、微波本身不產(chǎn)生任何氣體，所需凈化的只有還原或氧化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體，因而有利于環(huán)境保護(hù)。
[0030]7、反應(yīng)過程中通入氧氣，強(qiáng)化了氧化氣氛，使氧化反應(yīng)更為徹底。
[0031]8、易于實(shí)現(xiàn)自動控制，不溶性廢渣含鉻(按三氧化二鉻計(jì))小于5%，鉻浸出率大于70% ;鉻鹽制備中鉻的利用率達(dá)到90%以上；通過與鉻渣解毒高爐相結(jié)合，可以使鉻渣中鉻的總利用率達(dá)到100%。

【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實(shí)施。
[0033]實(shí)施例1
[0034]將鉻礦與工業(yè)純堿以100: 90的比例混合得混合物，在氧氣含量為20-23%的氣氛中，利用頻率為2400~2500MHz微波加熱焙燒混合物，焙燒溫度為1050°C，焙燒時(shí)間為1.5h得焙燒熟料，水浸所得焙燒熟料得到浸出液用于制備鉻鹽；熟料及浸渣經(jīng)化學(xué)分析，不溶性廢渣含鉻(按三氧化二鉻計(jì))為2.5%，鉻浸出率為85%;鉻鹽制備中鉻的利用率為95% ;通過與鉻渣解毒高爐相結(jié)合，鉻渣中鉻的總利用率達(dá)到100%。
[0035]實(shí)施例2
[0036]將鉻渣與工業(yè)純堿以100: 120的比例混合，在氧氣含量為23-25%的富氧氣氛中，頻率為890~940MHz電磁波的微波爐里靜態(tài)焙燒，焙燒溫度為1000°C，焙燒時(shí)間為1.5h得焙燒熟料，水浸提所得焙燒熟料得到浸出液用于制備鉻鹽；熟料及浸渣經(jīng)化學(xué)分析，不溶性廢渣含鉻(按三氧化二鉻計(jì))為2%，鉻浸出率為92% ;鉻鹽制備中鉻的利用率為98%，通過與鉻渣解毒高爐相結(jié)合，鉻渣中鉻的總利用率達(dá)到100%。
[0037]實(shí)施例3
[0038]將鉻渣與工業(yè)純堿以100: 130的比例混合，在氧氣含量為大于30%的富氧氣氛中，頻率為890~940MHz電磁波的微波爐里靜態(tài)焙燒，焙燒溫度為1100°C，焙燒時(shí)間為
1.5h得焙燒熟料，水浸提所得焙燒熟料得到浸出液用于制備鉻鹽；熟料及浸渣經(jīng)化學(xué)分析，不溶性廢渣含鉻(按三氧化二鉻計(jì))為2.5%，鉻浸出率為95% ;鉻鹽制備中鉻的利用率為99%，通過與鉻渣解毒高爐相結(jié)合，鉻渣中鉻的總利用率達(dá)到100%。
[0039]盡管本發(fā)明的實(shí)施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實(shí)施方式中所列運(yùn)用，它完全可以被適用于各種適合本發(fā)明的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實(shí)現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本發(fā)明并不限于特定的細(xì)節(jié)和這里示出的實(shí)施例。
【權(quán)利要求】
1.一種制備鉻鹽的方法，其特征在于，將含鉻氧化物的原料和碳酸鈉在含氧氣的氣氛內(nèi)進(jìn)行焙燒，采用微波加熱，反應(yīng)過程中通入氧氣。
2.如權(quán)利要求1所述的制備鉻鹽的方法，其特征在于，所述微波的頻率為2400~2500MHz，或所述微波的頻率為890~940MHz。
3.如權(quán)利要求2所述的制備鉻鹽的方法，其特征在于，加熱時(shí)間為0.5~2.5h。
4.如權(quán)利要求1所述的制備鉻鹽的方法，其特征在于，反應(yīng)過程中，焙燒溫度900°C~1100。。。
5.如權(quán)利要求1所述的制備鉻鹽的方法，其特征在于，反應(yīng)過程中通入氧氣，所述氣氛中氧氣含量大于20%。
6.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的制備鉻鹽的方法，其特征在于，所述含鉻氧化物的原料為鉻礦或利用鉻礦生產(chǎn)鉻鹽過程中產(chǎn)生的含鉻尾渣。
7.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的制備鉻鹽的方法，其特征在于，所述碳酸鈉選自于工業(yè)純堿，工業(yè)純堿中碳酸鈉含量大于98%。
8.如權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的制備鉻鹽的方法，其特征在于，所述含鉻氧化物的原料為利用鉻礦生產(chǎn)鉻鹽過程中產(chǎn)生的含鉻尾渣，所述碳酸鈉來自于工業(yè)純堿，工業(yè)純堿中碳酸鈉含量大于98%，所述含鉻尾渣與工業(yè)純堿的質(zhì)量配比為100: 90~130。
9.如權(quán)利要求1所述的制備鉻鹽的方法，其特征在于，利用水浸焙燒產(chǎn)物，從浸出液中制備鉻鹽。
【文檔編號】C01G37/14GK104163455SQ201410377523
【公開日】2014年11月26日 申請日期:2014年8月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月1日
【發(fā)明者】董達(dá), 關(guān)振波, 于偉東, 武濤 申請人:遼寧沈宏集團(tuán)股份有限公司