專利名稱：用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鉻化合物制造企業(yè)三廢治理和利用的技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法。
背景技術(shù)：
鉻鹽生產(chǎn)的固體廢物主要是指在重鉻酸鈉生產(chǎn)過程中，鉻鐵礦經(jīng)過焙燒后用水浸取重鉻酸鈉的殘?jiān)ǚQ鉻渣。鉻渣是屬劇毒、危險(xiǎn)性的廢渣，其外觀有黃、黑、赭等顏色。鉻渣中常含有鈣、鎂、鐵、鋁等氧化物和三氧化二鉻、水溶性鉻酸鈉、酸溶性鉻酸鈉等。鉻的毒性主要六價(jià)鉻，六價(jià)鉻的毒性主要來自于其強(qiáng)氧化性引起對有機(jī)體的腐蝕與破壞，也是醫(yī)學(xué)公認(rèn)的致癌物質(zhì)。由于所用原料、生產(chǎn)工藝及配方不同，鉻渣的生產(chǎn)量和組成隨之而不同。經(jīng)檢測， 鉻渣的組成為三氧化二鉻占總渣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的2. 5% 4%，水溶性六價(jià)鉻占總渣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的0. 1. 34%，酸溶性六價(jià)鉻占總渣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的0. 9% 1. 4%，氧化鈣占總渣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的 36%，氧化鎂占總渣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的20% 33%，三氧化二鋁占總渣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的5% 8%，二氧化硅占總渣質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的8% 11%。由于鉻渣的毒性很大，土壤及地下水一旦受到六價(jià)鉻的污染，土壤不能耕作，地下水無法引用，如果不能采取專門的治理措施，這種污染幾十年無法消除，周圍的生態(tài)幾十年無法恢復(fù)。由此可知，鉻渣如不及時(shí)進(jìn)行解毒處理，一旦污染了環(huán)境，特別是地下水和土壤， 其后果是非常嚴(yán)重的。在無還原劑時(shí)，重鉻酸鈉的水溶液含有劇毒的六價(jià)鉻離子，鉻渣露天堆放，受雨雪淋浸，所含的六價(jià)鉻被溶出滲入地下水或進(jìn)入河流、湖泊中，污染環(huán)境。嚴(yán)重污染帶內(nèi)水中六價(jià)鉻含量可高達(dá)每升數(shù)十毫克，超過飲用水標(biāo)準(zhǔn)若干倍。六價(jià)鉻、鉻化合物以及鉻化合物氣溶膠等，同時(shí)也能以多種形式危害人畜健康，因此鉻渣的堆存場必須采取鋪地防滲和加設(shè)棚罩。為了防止鉻渣的危害，通常的辦法是對其進(jìn)行高溫處理，消除其毒性；另外在有還原劑的酸性條件下，或在有堿金屬硫化物、硫氫化物的堿性條件下，或在有硫、碳和碳化物存在的高溫、缺氧條件下，六價(jià)鉻都可還原為毒性較小的三價(jià)鉻。目前，鉻渣的利用主要有以下幾個(gè)方面①制燒結(jié)磚將鉻渣干燥、粉碎，按鉻渣粉40%和粘土 60%的比例混合配料，制成磚坯，入窯燒制。在高溫和強(qiáng)還原性環(huán)境中，六價(jià)鉻還原為不溶于水的三氧化二鉻，消除劇毒，所制得的磚材可達(dá)到建筑要求。②制高強(qiáng)鉻鋇磚將5份鉻渣和3份碳酸鋇渣混合加水40 %，在球磨機(jī)內(nèi)濕磨。鉻渣中的六價(jià)鉻變成不溶于水的鉻酸鋇，一部分轉(zhuǎn)化成三價(jià)鉻；按3份鉻鋇渣漿和2份煤渣配料，經(jīng)過碾壓和燜料，制成磚坯；然后經(jīng)升溫、恒溫、降溫各2小時(shí)，在8個(gè)大氣壓力下進(jìn)行壓蒸養(yǎng)護(hù)，制成鉻鋇磚。鉻渣中含較多氧化鎂，體積會膨脹，需要存放一段時(shí)間，體積穩(wěn)定后使
③制鉻渣鑄石以30 %鉻渣、25 %硅酸鹽和45 %煤渣配料，再摻入3 5 %氧化鐵，經(jīng)熔融澆鑄，結(jié)晶退火，制得抗壓強(qiáng)度為4800 5500千克力/厘米的高強(qiáng)度、耐磨損、 防腐蝕的鑄石。④制水泥用鉻渣、石灰石、粘土等原料按普通硅酸鹽水泥配料，可以燒制水泥熟料，用來制造水泥；利用碳還原后的鉻渣同高爐?；⑥D(zhuǎn)爐鋼渣和硅酸鹽水泥熟料，加入 5%左右石膏，也可制造少熟料鋼鐵渣水泥。此外，鉻渣還可代替鉻礦粉，作為玻璃的翠綠色著色劑。水淬鉻渣還可作為水泥混合材料、礦棉原料、耐熱膠凝材料、熔融水泥原料等。日本在除毒后的鉻渣中，加入硫酸亞鐵、氧化亞鐵等還原劑，制成可塑性凝固材料或作石膏板材填充料。雖然，上述這些利用都能一定程度的處理掉鉻渣，但是，由于鉻渣具有毒性，難以運(yùn)輸，它的利用尚未打開局面；在對鉻渣進(jìn)行處理時(shí)，只局限于消除其毒性并沒有充分利用其所含有的、有價(jià)值的元素；目前也沒有用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法的相關(guān)報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法，該方法不僅工藝簡單，而且能有效處理廢渣的同時(shí)還能制得多種有價(jià)值的產(chǎn)品。為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法，包括如下制備步驟步驟A、將六價(jià)鉻的鉻渣裝入盛有鹽酸的第一耐腐蝕反應(yīng)器里充分?jǐn)嚢瑁渲兴龅你t渣分別以折算好的三價(jià)鉻和六價(jià)鉻與鹽酸按照純質(zhì)量比1 0.47進(jìn)行酸解反應(yīng)，反應(yīng)得到氯化鉻、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁的混合物I ；步驟B、將步驟A中所得混合物I用第一過濾器進(jìn)行過濾；步驟C、將步驟B中過濾所得濾餅送去另行深加工；步驟D、將步驟B中過濾所得濾液送入到沉降罐，再往沉降罐中加入水，使氯化鉻水解形成三價(jià)氫氧化鉻沉淀和氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁的混合物II ；根據(jù)計(jì)算加入適量的水即可，不能加入過量的水，以免造成氯化鉻過早水解形成三價(jià)的氫氧化鉻混合到剩余殘?jiān)?；步驟E、將步驟D中所得混合物II用第二過濾器進(jìn)行過濾；步驟F、將步驟E中所得濾餅依次用第一冷卻器、第一洗滌甩干機(jī)、第一干燥器、第一粉碎機(jī)進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到氫氧化鉻產(chǎn)品；步驟G、將步驟E中所得濾液以純氯化鈣計(jì)與碳酸鉀按純質(zhì)量比1 1. 反應(yīng)于第二耐腐蝕反應(yīng)器里，在緩緩的攪拌下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鉀和碳酸鈣、碳酸鎂、 碳酸鋁的混合物III ；步驟H、將步驟G中所得混合物III用第三過濾器；步驟I、將步驟H中所得濾餅依次用第二冷卻器、第二洗滌甩干機(jī)、第二干燥器、第二粉碎機(jī)進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽；
步驟J、將步驟H中所得濾液送入耐腐蝕的減壓蒸餾器里，進(jìn)行減壓蒸餾，當(dāng)達(dá)到氯化鉀的凝固點(diǎn)析出氯化鉀晶體時(shí)，再用第三冷卻器對氯化鉀晶體進(jìn)行恒溫冷卻30 50 分鐘，得到氯化鉀粗品；步驟K、將步驟J中所得到的氯化鉀粗品用精蒸餾器進(jìn)行精餾，得到氯化鉀產(chǎn)品。步驟J、將步驟I中得到的鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽通入到自動風(fēng)選機(jī)里，進(jìn)行風(fēng)選， 最后分離得到碳酸鈣、碳酸鎂和碳酸鋁。較佳地，所述步驟C中所使用的鹽酸為體積百分比濃度為60% 75%的鹽酸溶液。本發(fā)明的反應(yīng)原理為三價(jià)鉻的反應(yīng):Cr203+6HCl= = = = = 2CrCl3+3H20
CrCl3+3H20 = = = = = Cr (OH) 3+3HCl六價(jià)鉻的反應(yīng):2Cr03+12HCl= = = = = 2CrCl3+3Cl2+6H20CrCl3+3H20 = = = = = Cr (OH) 3+3HCl鈣、鎂、鋁的反應(yīng)Ca0+2HC1 = = = = = CaCl2+H20CaCl2+K2C03 = = = = = 2KCl+CaC03Mg0+2HC1 = = = = = MgCl2+H203MgCl2+K2C03 = = = = = 2KC1+Mg CO3A1203+3HC1 = = = = = A1C13+3H202A1C13+3K2C03 = = = = = 6KC1+A12 (CO3) 3本發(fā)明主要是先將鉻渣用鹽酸進(jìn)行酸解后過濾，濾液再進(jìn)行沉降，分離沉降液后， 濾餅經(jīng)洗滌甩干、干燥粉碎后得到氫氧化鉻產(chǎn)品，濾液與碳酸鉀反應(yīng)后，再次過濾，濾餅加工制得鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽和濾液經(jīng)過減壓蒸餾最后制得氯化鉀產(chǎn)品。鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽經(jīng)過洗滌甩干、干燥粉碎得到比較微細(xì)的粉體，然后用自動風(fēng)選機(jī)分離出三種重量規(guī)格的細(xì)度，每次風(fēng)選之后稱量好各自規(guī)格的重量。實(shí)踐表明風(fēng)選越遠(yuǎn)的粉體越輕而細(xì)度越小。 再經(jīng)篩分過目上述的每一種重量規(guī)格的粉體得到粗、中、細(xì)三種細(xì)度，同時(shí)求出這三種物質(zhì)的質(zhì)量比，使三個(gè)細(xì)度的份額正好達(dá)到以上三種物質(zhì)的質(zhì)量比。那么最細(xì)的就是比重最大那種物質(zhì)那就是碳酸鈣，最粗的就是比重最小的那種物質(zhì)就是碳酸鎂，剩下的中等細(xì)度就是比重占中間的那種物質(zhì)就是碳酸鋁。另外同其兩種的重量規(guī)格的操作也是相同。但是分出的每種物質(zhì)的細(xì)度也分出粗、中、細(xì)三種。這樣三種物質(zhì)就這樣的用物理方法分開了。本發(fā)明既能干干凈凈的吞掉廢渣，減輕廢渣對環(huán)境的污染；又能制得有價(jià)值的氫氧化鉻和氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁，不僅具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，而且工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡單，是一種比較實(shí)際的處理和利用方法。


圖1是用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法的工藝流程圖；其中1-第一耐腐蝕反應(yīng)器，2-第一過濾器，3-沉降罐，4-第二過濾器，5-第一冷卻器，6-第一洗滌甩干機(jī)，7-第一干燥器，8-第一粉碎機(jī)，9-氫氧化鉻產(chǎn)品，10-第二耐腐蝕反應(yīng)器，11-第三過濾器，12"第二冷卻器，13-第二洗滌甩干機(jī)，14-第二干燥器，15-第二粉碎機(jī)，16-鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽，17-減壓蒸餾器，18-第三冷卻器，19-氯化鉀粗品，20-精蒸餾器，21-氯化鉀產(chǎn)品，22-自動風(fēng)選機(jī)，23-碳酸鈣，24-碳酸鎂，25-碳酸鋁。具體的實(shí)施方式一種用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法，包括如下制備步驟步驟A、將六價(jià)鉻的鉻渣IOOOKg (其中，三價(jià)鉻為30Kg，六價(jià)鉻為10Kg，氧化鈣為 300Kg，氧化鎂為250Kg，氧化鋁為60Kg)裝入盛有鹽酸的第一耐腐蝕反應(yīng)器1里充分?jǐn)嚢瑁?其中所述的鉻渣分別以折算好的三價(jià)鉻和六價(jià)鉻與鹽酸按照純質(zhì)量比1 0.47進(jìn)行酸解反應(yīng)，反應(yīng)得到氯化鉻、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁的混合物I ；鹽酸為體積百分比濃度為60% 的鹽酸溶液；其中，鹽酸體積百分比濃度在60% 75%之間能取得較好產(chǎn)量；步驟B、將步驟A中所得混合物I用第一過濾器2進(jìn)行過濾；步驟C、將步驟B中過濾所得濾餅送去另行深加工；步驟D、將步驟B中過濾所得濾液送入到沉降罐3，再往沉降罐3中加入水，使氯化鉻水解形成三價(jià)氫氧化鉻沉淀和氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁的混合物II ；步驟E、將步驟D中所得混合物II用第二過濾器4進(jìn)行過濾；步驟F、將步驟E中所得濾餅依次用第一冷卻器5、第一洗滌甩干機(jī)6、第一干燥器 7、第一粉碎機(jī)8進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到15. 49Kg氫氧化鉻產(chǎn)品9， (其中三價(jià)鉻所產(chǎn)生的為13. 24Kg，六價(jià)鉻所產(chǎn)生的為2. 2IKg)；步驟G、將步驟E中所得濾液以純氯化鈣計(jì)與碳酸鉀按純質(zhì)量比1 1. 反應(yīng)于第二耐腐蝕反應(yīng)器10里，在緩緩的攪拌下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鉀和碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的混合物III ；步驟H、將步驟G中所得混合物III用第三過濾器11 ；步驟I、將步驟H中所得濾餅依次用第二冷卻器12、第二洗滌甩干機(jī)13、第二干燥器14、第二粉碎機(jī)15進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽16 ；步驟J、將步驟H中所得濾液送入耐腐蝕的減壓蒸餾器17里，進(jìn)行減壓蒸餾，當(dāng)達(dá)到氯化鉀的凝固點(diǎn)析出氯化鉀晶體時(shí)，再用第三冷卻器18對氯化鉀晶體進(jìn)行恒溫冷卻 30 50分鐘，得到氯化鉀粗品19 ；步驟K、將步驟J中所得到的氯化鉀粗品19用精蒸餾器20進(jìn)行精餾，得到氯化鉀廣品21ο步驟J、將步驟I中得到的鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽通入到自動風(fēng)選機(jī)22里，進(jìn)行風(fēng)選，最后分離得到193. 59Kg碳酸鈣23、135. 91Kg碳酸鎂24和16. 45Kg碳酸鋁25。上述實(shí)施例，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非用來限制本發(fā)明實(shí)施范圍，故凡以本發(fā)明權(quán)利要求所述的特征及原理所做的等效變化或修飾，均應(yīng)包括在本發(fā)明權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法，其特征在于，包括如下制備步驟步驟A、將鉻渣裝入盛有鹽酸的第一耐腐蝕反應(yīng)器(1)里充分?jǐn)嚢?，其中所述的鉻渣分別以折算好的三價(jià)鉻和六價(jià)鉻與鹽酸按照純質(zhì)量比1 0.47進(jìn)行酸解反應(yīng)，反應(yīng)得到氯化鉻、氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁的混合物I ；步驟B、將步驟A中所得混合物I用第一過濾器( 進(jìn)行過濾； 步驟C、將步驟B中過濾所得濾餅送去另行深加工；步驟D、將步驟B中過濾所得濾液送入到沉降罐(3)，再往沉降罐C3)中加入水，使氯化鉻水解形成三價(jià)氫氧化鉻沉淀和氯化鈣、氯化鎂、氯化鋁的混合物II ； 步驟E、將步驟D中所得混合物II用第二過濾器(4)進(jìn)行過濾； 步驟F、將步驟E中所得濾餅依次用第一冷卻器(5)、第一洗滌甩干機(jī)(6)、第一干燥器 (7)、第一粉碎機(jī)(8)進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到氫氧化鉻產(chǎn)品(9)； 步驟G、將步驟E中所得濾液以純氯化鈣計(jì)與碳酸鉀按純質(zhì)量比1 1.M反應(yīng)于第二耐腐蝕反應(yīng)器(10)里，在緩緩的攪拌下進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)生成氯化鉀和碳酸鈣、碳酸鎂、 碳酸鋁的混合物III ；步驟H、將步驟G中所得混合物III用第三過濾器(11)；步驟I、將步驟H中所得濾餅依次用第二冷卻器(12)、第二洗滌甩干機(jī)(13)、第二干燥器(14)、第二粉碎機(jī)(1 進(jìn)行冷卻、洗滌甩干、干燥和粉碎后檢斤包裝得到鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽(16)；步驟J、將步驟H中所得濾液送入耐腐蝕的減壓蒸餾器(17)里，進(jìn)行減壓蒸餾，當(dāng)達(dá)到氯化鉀的凝固點(diǎn)析出氯化鉀晶體時(shí)，再用第三冷卻器(18)對氯化鉀晶體進(jìn)行恒溫冷卻 30 50分鐘，得到氯化鉀粗品(19)；步驟K、將步驟J中所得到的氯化鉀粗品(19)用精蒸餾器00)進(jìn)行精餾，得到氯化鉀產(chǎn)品；步驟J、將步驟I中得到的鈣、鎂、鋁混合碳酸鹽通入到自動風(fēng)選機(jī)0 里，進(jìn)行風(fēng)選， 最后分離得到碳酸鈣(23)、碳酸鎂04)和碳酸鋁05)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法，其特征在于，所述步驟C中所使用的鹽酸為體積百分比濃度為60% 75%的鹽酸溶液。
全文摘要
本發(fā)明屬于鉻化合物制造企業(yè)中三廢治理和綜合利用的技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種用鉻渣制備氫氧化鉻聯(lián)產(chǎn)氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁的方法；本發(fā)明主要是先將鉻渣用鹽酸進(jìn)行酸解后過濾，濾液再進(jìn)行沉降，分離沉降液后，濾液和濾餅分別進(jìn)行深加工得到氫氧化鉻和氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁；本發(fā)明既能干干凈凈的吞掉廢渣，減輕廢渣對環(huán)境的污染；又能制得有價(jià)值的氫氧化鉻和氯化鉀與碳酸鈣、碳酸鎂、碳酸鋁，不僅具有顯著的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益，而且工藝及生產(chǎn)設(shè)備簡單，是一種比較實(shí)際的處理和利用方法。
文檔編號B09B3/00GK102249324SQ201010598139
公開日2011年11月23日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者王嘉興 申請人:王嘉興