一種鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于礦物加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方 法。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前鉻酸鈉制備的大多以鉻鐵礦為原料，大體采用幾種方法：有鈣焙燒、少鈣或無 鈣焙燒、鉻鐵堿溶氧化法、氣動流化塔式連續(xù)液相氧化技術(shù)、鉀系亞熔鹽液相氧化法等，通 過對鉻鐵礦的焙燒或加堿高溫氧化來獲取鉻酸鈉。
[0003] 有鈣焙燒的主要缺點是排渣多，渣含六價鉻高達(dá)1 %~1. 5% (以三氧化鉻計），特 別是含有以固溶體形態(tài)存在的酸溶性六價鉻，難以解毒或利用，造成較大的環(huán)境污染，因此 鉻鐵礦中的鉻回收率為75 %~80 %。
[0004] 少鈣或無鈣焙燒的熟料沒有酸溶鉻，氧化率和轉(zhuǎn)化率的數(shù)值一致，另一方面，由于 添加的工藝返渣量大，含鉻量高。鉻渣一部分作為鉻鹽生產(chǎn)，另一部分作為生產(chǎn)鉻鐵的原材 料，還有少量的未處理的鉻渣，長久下去，污染環(huán)境并且增加損耗。
[0005] 氣動流化塔式連續(xù)液相氧化技術(shù)、鉀系亞熔鹽液相氧化法所產(chǎn)的鉻渣可用于冶煉 鐵或高溫解毒后作為生產(chǎn)水泥的添加劑，但是處理的量有限且投入大容易產(chǎn)生對環(huán)境的二 次污染。
[0006] 目前使用的酸溶處理鉻鐵礦的技術(shù)，存在的問題主要是三價鉻與三價鐵的分離。 三價鉻與三價鐵的分離常用的是先將三價鐵還原為二價鐵，然后加草酸分離，這種分離方 法中草酸成本高，分離效果一般，無法實現(xiàn)鉻與鐵的高效分離，從而導(dǎo)致制備出的鉻產(chǎn)品中 鐵的含量超標(biāo)致使鉻產(chǎn)品不滿足要求。
[0007] 專利文獻(xiàn)CN101979679A公開了"一種硫酸浸出處理鉻鐵礦的方法"，該方法"將鉻 鐵礦研磨成礦粉，向礦粉中加入硫酸，攪拌，加入氧化劑，氧化劑為鉻酸酐、氯酸鉀或過硫酸 銨，其加入量為礦粉質(zhì)量的0. 2%~7%，加熱，加熱溫度為120~190°C，控制反應(yīng)壓力為 0. 2~1. 2MPa，反應(yīng)時間為30~90min，反應(yīng)完成后過濾，進(jìn)行固液分離，濾渣直接作為冶 煉硅鐵的原料，通過對濾液進(jìn)行除鐵處理得到硫酸鉻溶液，進(jìn)一步通過直接結(jié)晶的方法制 備硫酸鉻"。這種方法在反應(yīng)完成后，只進(jìn)行了除鐵處理，并且沒有詳細(xì)的除鐵處理方法，但 是在鉻鐵礦中含有一定量的鎂、鋁等雜質(zhì)，如果不處理，得到的產(chǎn)品的純度將不能提高，影 響產(chǎn)品的質(zhì)量，因此需要進(jìn)行對這些雜質(zhì)進(jìn)行合理的處理，此外，該方法采用的反應(yīng)壓力較 低，導(dǎo)致其反應(yīng)效果較差。學(xué)位論文"鉻鐵礦硫酸浸出制備堿式硫酸鉻清潔生產(chǎn)工藝研宄， 史培陽，東北大學(xué)，2002"公開了采用硫酸處理鉻鐵礦的方法，但是該方法中采用常壓反應(yīng)， 其反應(yīng)效果差，并且采用復(fù)雜的除鐵處理方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 作為各種廣泛且細(xì)致的研宄和實驗的結(jié)果，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，鉻鐵礦在 加壓、強(qiáng)酸的環(huán)境下加入氧化劑的反應(yīng)可以破壞鉻鐵礦尖晶石結(jié)構(gòu)，能夠提高鉻鐵礦的溶 出率，并且調(diào)節(jié)pH可以使鐵、鋁、鎂等與鉻的有效分離，使鉻鐵礦的回收率在85 %~90 %， 同時能夠得到純度高的鉻酸鈉，基于這種發(fā)現(xiàn)，完成了本發(fā)明。
[0009] 本發(fā)明的一個目的是解決至少上述問題和/或缺陷，并提供至少后面將說明的優(yōu) 點。
[0010] 本發(fā)明還有一個目的是提供一種鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，包括以下步 驟：
[0011] 步驟一、將鉻鐵礦研磨成粒度為1〇〇~200目的礦粉，然后將礦粉加入反應(yīng)釜中并 加入硫酸，以300~800轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌，加熱反應(yīng)，并控制反應(yīng)壓力和反應(yīng)時間，反應(yīng) 完成后得到生成物料液，將生成物料液過濾進(jìn)行固液分離，在濾液中加含鈣礦石調(diào)節(jié)pH值 至2-5. 5,過濾除去硫酸鈣沉淀，然后在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至4-6. 5,過濾除去沉 淀，并在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至6. 5-9. 5,過濾得到固體氫氧化鉻；
[0012] 步驟二、取1重量份步驟一中得到的固體氫氧化鉻，加入0. 5~1. 5重量份水后打 漿，得到打漿液，將打漿液加入反應(yīng)釜中，并加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至8~14,加熱反應(yīng)，并 控制反應(yīng)壓力和反應(yīng)時間，反應(yīng)完成后，得到生成物料液，向生成物料液中加入堿性物質(zhì)調(diào) 節(jié)pH值至9-14,過濾除去沉淀，并在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至6-9,過濾除去沉淀，濾 液經(jīng)過濃縮、結(jié)晶后得到鉻酸鈉。
[0013] 優(yōu)選的是，所述步驟一中加入硫酸后還需要加入氧化劑。
[0014] 優(yōu)選的是，所述氧化劑為紅礬鈉、氧氣、鉻酸酐、過氧化物、過硫酸鹽中的一種或幾 種的組合，其加入量為礦粉質(zhì)量的0~50%。
[0015] 優(yōu)選的是，所述過氧化物為過氧化鈉或過氧化氫中的一種；所述過硫酸鹽為過硫 酸鈉或過硫酸銨中的一種。
[0016] 優(yōu)選的是，所述步驟一中硫酸的質(zhì)量濃度為1~90%，其加入量為礦粉質(zhì)量的 0? 3 ~0? 9 倍。
[0017] 優(yōu)選的是，所述堿性物質(zhì)為碳酸氫鈉、碳酸鈉和氧氧化鈉中的一種或幾種的組合； 所述含鈣礦石為生石灰、熟石灰、白云石中的一種或幾種的組合。
[0018] 優(yōu)選的是，所述步驟一中反應(yīng)溫度為50~360°C，反應(yīng)壓力為0? 3~8MPa，反應(yīng)時 間為10~400min。
[0019] 優(yōu)選的是，所述步驟二中加熱反應(yīng)前還需要加入氧氣，其加入量為氫氧化鉻質(zhì)量 的0~99%。
[0020] 優(yōu)選的是，所述步驟二中反應(yīng)溫度為室溫~360°C，反應(yīng)壓力為0. 01~8MPa，反應(yīng) 時間為1~400min。
[0021] 優(yōu)選的是，所述步驟一和步驟二中的加熱反應(yīng)均采用微波加熱，且微波加熱的微 波頻率為2450 ± 50MHz。
[0022] 本發(fā)明中所述的鉻鐵礦的成分如表1所示：
[0023]表1
[0024] CN 104843790 A 卩兀切~P 3/11頁
【主權(quán)項】
1. 一種鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一、將鉻鐵礦研磨成粒度為100~200目的礦粉，然后將礦粉加入反應(yīng)釜中并加 入硫酸，以300~800轉(zhuǎn)/分鐘的速度攪拌，加熱反應(yīng)，并控制反應(yīng)壓力和反應(yīng)時間，反應(yīng) 完成后得到生成物料液，將生成物料液過濾進(jìn)行固液分離，在濾液中加含鈣礦石調(diào)節(jié)pH值 至2-5. 5,生成硫酸鈣沉淀，過濾除去硫酸鈣沉淀，然后在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至 4-6. 5,過濾除去沉淀，并在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至6.5-9. 5,過濾得到固體氫氧化 絡(luò)； 步驟二、取1重量份步驟一中得到的固體氫氧化鉻，加入0. 5~1. 5重量份水后打漿， 得到打漿液，將打漿液加入反應(yīng)釜中，并加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至8~14,加熱反應(yīng)，并控 制反應(yīng)壓力和反應(yīng)時間，反應(yīng)完成后，得到生成物料液，向生成物料液中加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié) pH值至9-14,過濾除去沉淀，并在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至6-9,過濾除去沉淀，濾液 經(jīng)過濃縮、結(jié)晶后得到鉻酸鈉。
2. 如權(quán)利要求1所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述步驟一 中加入硫酸后還需要加入氧化劑。
3. 如權(quán)利要求2所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述氧化劑 為紅礬鈉、氧氣、鉻酸酐、過氧化物、過硫酸鹽中的一種或幾種的組合，其加入量為礦粉質(zhì)量 的0~50%。
4. 如權(quán)利要求3所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述過氧化 物為過氧化鈉或過氧化氫中的一種；所述過硫酸鹽為過硫酸鈉或過硫酸按中的一種。
5. 如權(quán)利要求1所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述步驟一 中硫酸的質(zhì)量濃度為1~90%，其加入量為礦粉質(zhì)量的0. 3~0. 9倍。
6. 如權(quán)利要求1所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述堿性物 質(zhì)為碳酸氫鈉、碳酸鈉和氧氧化鈉中的一種或幾種的組合；所述含鈣礦石為生石灰、熟石 灰、白云石中的一種或幾種的組合。
7. 如權(quán)利要求1所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述步驟一 中反應(yīng)溫度為50~360°C，反應(yīng)壓力為0? 3~8MPa，反應(yīng)時間為10~400min。
8. 如權(quán)利要求1所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述步驟二 中加熱反應(yīng)前還需要加入氧氣，其加入量為氫氧化鉻質(zhì)量的0~99%。
9. 如權(quán)利要求1所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述步驟二 中反應(yīng)溫度為室溫~360°C，反應(yīng)壓力為0. 01~8MPa，反應(yīng)時間為1~400min。
10. 如權(quán)利要求1所述的鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，其特征在于，所述步驟一 和步驟二中的加熱反應(yīng)均采用微波加熱，且微波加熱的微波頻率為2450±50MHz。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鉻鐵礦酸溶氧化制備鉻酸鈉的方法，包括：在研磨成礦粉的鉻鐵礦中加入硫酸，控制反應(yīng)溫度、壓力和時間，反應(yīng)完成后過濾，在濾液中加含鈣礦石調(diào)節(jié)pH值至2-5.5，過濾，在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至4-6.5，過濾在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至6.5-9.5，過濾得到固體氫氧化鉻；將氫氧化鉻打漿，在打漿液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至8～14，控制反應(yīng)溫度、壓力和時間，反應(yīng)完成后加入堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至9-14，過濾在濾液中加堿性物質(zhì)調(diào)節(jié)pH值至6-9，過濾，濾液經(jīng)過濃縮、結(jié)晶后得到鉻酸鈉。本發(fā)明中鉻鐵礦在加壓、強(qiáng)酸的環(huán)境下加氧化劑的反應(yīng)可破壞鉻鐵礦尖晶石結(jié)構(gòu)，提高鉻鐵礦的溶出率，并通過調(diào)節(jié)pH值實現(xiàn)鉻離子與雜質(zhì)的有效分離。
【IPC分類】C01G37-14
【公開號】CN104843790
【申請?zhí)枴緾N201510266792
【發(fā)明人】李先榮, 陳寧, 董明甫, 王方兵, 謝友才, 趙汝鑒, 向林, 趙鑫, 李逢彬
【申請人】四川省銀河化學(xué)股份有限公司
【公開日】2015年8月19日
【申請日】2015年5月22日