加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法及用于加壓液相氧化法鉻鐵礦分解的裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法，包括儲(chǔ)存于料漿槽中的鉻鐵礦與反應(yīng)介質(zhì)混合漿料經(jīng)隔膜泵連續(xù)送入多級(jí)預(yù)熱裝置中預(yù)熱，預(yù)熱后的漿料進(jìn)入多級(jí)加熱裝置升溫至反應(yīng)溫度并送入多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，自最后一級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器排出的反應(yīng)后漿料經(jīng)多級(jí)閃蒸后其壓力降至常壓或接近常壓，溫度降至150℃以下，并儲(chǔ)存于反應(yīng)后漿料接收槽中，其中多級(jí)閃蒸裝置產(chǎn)生的二次蒸汽被送入多級(jí)預(yù)熱裝置中加熱混合漿料，自最后一級(jí)鼓泡塔頂部排出的氣體經(jīng)脫水、脫堿并增壓后循環(huán)利用。本發(fā)明以鼓泡塔作為液相氧化反應(yīng)器，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)過程的整體連續(xù)；采用管道化加熱，節(jié)省空間與投資，且充分利用了過程產(chǎn)生的二次蒸汽，提高了能源利用率。
【專利說(shuō)明】加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法及用于加壓液相氧化法鉻鐵礦分解的裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及濕法冶金領(lǐng)域，尤其涉及加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法及分解裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]鉻鹽產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于冶金、材料、電鍍、制革、印染、顏料、木材防腐、催化劑、氧化齊U、火柴及金屬緩蝕劑等方面，涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)15%的商品品種，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和日常生活中的作用不可替代。目前，鉻鹽產(chǎn)品的主要生產(chǎn)原料為鉻鐵礦，因此發(fā)明創(chuàng)造由鉻鐵礦經(jīng)一定的分解過程轉(zhuǎn)化為鉻鹽產(chǎn)品的方法具有必要性。
[0003]鉻鐵礦分解的傳統(tǒng)方法為有鈣焙燒法。有鈣焙燒基本過程為鉻鐵礦同純堿和石灰石、白云石等鈣質(zhì)填料的混合物送入回轉(zhuǎn)窯，在空氣中于1100°c焙燒，礦石中的三價(jià)鉻與純堿結(jié)合并被空氣氧化成六價(jià)的鉻酸鈉，用水浸取，浸取液經(jīng)過濾，濾液即鉻酸鈉堿性液。堿液進(jìn)一步加工成紅礬鈉或其下游產(chǎn)品，浸取后的殘?jiān)礊殂t渣。有鈣焙燒法方法簡(jiǎn)單，但是鉻渣量大且毒性高，鉻渣中含有的致癌物鉻酸鈣環(huán)境污染嚴(yán)重。為解決有鈣焙燒法的缺陷，20世紀(jì)50年代德國(guó)首先開發(fā)成功無(wú)鈣焙燒新方法，并先后在英國(guó)、美國(guó)、日本、哈薩克斯坦等國(guó)采用無(wú)鈣焙燒方法生產(chǎn)鉻鹽產(chǎn)品。無(wú)鈣焙燒法的方法流程和主要設(shè)備與有鈣焙燒法相似，最大區(qū)別是不使用鈣質(zhì)填料，無(wú)鈣焙燒法排渣量由有鈣焙燒法的2.5?3噸/噸產(chǎn)品降低至0.8噸/噸產(chǎn)品。但是由于無(wú)鈣焙燒法鉻渣中仍含有高毒性的酸溶性六價(jià)鉻鹽一鉻黝方石，因此無(wú)鈣焙燒法仍無(wú)法解決鉻渣的污染問題。
[0004]為徹底解決鉻鐵礦分解生產(chǎn)鉻鹽產(chǎn)品過程中的污染問題，CN101817561A提出了鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鈉的方法,該方法提出將鉻鐵礦在氫氧化鈉溶液中與氧氣等氧化性氣體進(jìn)行加熱氧化反應(yīng)，在氫氧化鈉濃度為30%wt?80%wt，氫氧化鈉與鉻鐵礦的質(zhì)量比為2:1?10:1，反應(yīng)溫度為180°C?320°C，氧化性氣體分壓為0.1MPa?5MPa的條件下反應(yīng)0.5?10小時(shí)，鉻鐵礦中鉻的轉(zhuǎn)化率可達(dá)到99%以上。該方法鉻的利用率高，無(wú)高毒性鉻渣產(chǎn)生，屬清潔生產(chǎn)方法，有效解決了鉻鹽生產(chǎn)過程中的資源浪費(fèi)及環(huán)境污染問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法，以實(shí)現(xiàn)鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鹽技術(shù)路線的工業(yè)生產(chǎn)裝置。
[0006]本發(fā)明提供了一種加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法，所述方法中的主要裝置包括料漿槽、隔膜泵、多級(jí)預(yù)熱裝置、多級(jí)冷凝水儲(chǔ)槽、漿料加熱裝置、多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器、多級(jí)閃蒸裝置、反應(yīng)后漿料接收槽及水冷器等。
[0007]該方法的具體流程為:
[0008]I)漿料進(jìn)入隔膜泵的進(jìn)口，經(jīng)隔膜泵加壓并送入多級(jí)預(yù)熱裝置中預(yù)熱，預(yù)熱用蒸汽來(lái)自多級(jí)閃蒸裝置，預(yù)熱后的蒸汽冷凝水存至冷凝水槽；
[0009]2)預(yù)熱后的漿料進(jìn)入漿料加熱裝置升溫至反應(yīng)溫度并送入多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，氧氣或富氧空氣自全部或部分鼓泡塔反應(yīng)器的底部通入反應(yīng)器中使鉻鐵礦充分分解，反應(yīng)漿料在多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器中停留一段時(shí)間后自最后一級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器排出。優(yōu)選的，所述鼓泡塔反應(yīng)器可以為塔式反應(yīng)器或釜式反應(yīng)器。
[0010]3)排出的反應(yīng)后漿料經(jīng)多級(jí)閃蒸降溫降壓。
[0011]優(yōu)選的，將鼓泡塔反應(yīng)器排出的反應(yīng)后漿料經(jīng)多級(jí)閃蒸后其壓力降至常壓或接近常壓，溫度降至150°C以下，并儲(chǔ)存于反應(yīng)后漿料接收槽中。
[0012]優(yōu)選的，最后一級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器上部排出的混合氣經(jīng)脫水、脫堿并增壓后重新通入鼓泡塔反應(yīng)器中。
[0013]優(yōu)選的，反應(yīng)后漿料接收槽及第一級(jí)冷凝水槽的蒸汽送入水冷器中冷卻。
[0014]所述漿料包括來(lái)自外界的鉻鐵礦和反應(yīng)介質(zhì)。
[0015]所述混合氣包括氧氣或富氧空氣、水蒸汽及堿蒸汽。
[0016]優(yōu)選的，所述漿料儲(chǔ)存于漿料槽內(nèi)，并由漿料槽底部出口的泥漿泵打入隔膜泵的進(jìn)口。
[0017]優(yōu)選的，所述的多級(jí)閃蒸裝置、多級(jí)預(yù)熱裝置及多級(jí)冷凝水儲(chǔ)槽的級(jí)數(shù)η為I?15。
[0018]優(yōu)選的，所述的多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器的級(jí)數(shù)m為I?12。
[0019]優(yōu)選的，所述的反應(yīng)介質(zhì)為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或上述二者的混合物。
[0020]本發(fā)明還提供了加壓液相氧化法鉻鐵礦分解裝置，包括料漿槽、隔膜泵、多級(jí)預(yù)熱裝置、多級(jí)冷凝水儲(chǔ)槽、漿料加熱裝置、多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器、多級(jí)閃蒸裝置、反應(yīng)后漿料接收槽及水冷器，漿料儲(chǔ)存于漿料槽內(nèi)，并由漿料槽底部出口的泥漿泵打入隔膜泵的進(jìn)口，經(jīng)隔膜泵加壓并送入多級(jí)預(yù)熱裝置中預(yù)熱，預(yù)熱用蒸汽來(lái)自多級(jí)閃蒸裝置，預(yù)熱后的蒸汽冷凝水存至冷凝水儲(chǔ)槽，預(yù)熱后的漿料進(jìn)入漿料加熱裝置升溫至反應(yīng)溫度并送入多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)漿料在多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器中停留一段時(shí)間后自最后一級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器排出，經(jīng)閃蒸裝置降溫降壓，并儲(chǔ)存于反應(yīng)后漿料接收槽中。
[0021]優(yōu)選的，所述反應(yīng)器為塔式反應(yīng)器或釜式反應(yīng)器。
[0022]本發(fā)明所述的加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0023](I)隔膜泵為整個(gè)方法的唯一動(dòng)力源，節(jié)省成本，實(shí)現(xiàn)了方法的連續(xù)化；
[0024](2)采用管道化加熱，節(jié)省空間與投資；
[0025](3)以塔式反應(yīng)器或釜式反應(yīng)器作為液相氧化反應(yīng)器，強(qiáng)化了氣液固多相體系的混合，實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)過程的整體連續(xù)；
[0026](4)充分利用了過程產(chǎn)生的二次蒸汽，提高了能源利用率。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1、加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0028]為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施例僅僅用于幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0029]實(shí)施例1
[0030]參見圖1的分解方法的流程圖，鉻鐵礦及反應(yīng)介質(zhì)組成的漿料以10m3/h的流量由漿料槽底部出口的泥漿泵打入隔膜泵的進(jìn)口，漿料中氫氧化鈉與鉻鐵礦的質(zhì)量比為5:1，氫氧化鈉濃度為60%wt，漿料經(jīng)隔膜泵加壓至4.5MPa并連續(xù)送入級(jí)數(shù)為15級(jí)的多級(jí)預(yù)熱裝置中預(yù)熱，預(yù)熱用蒸汽來(lái)自多級(jí)閃蒸裝置，預(yù)熱后的蒸汽冷凝水存至冷凝水槽，預(yù)熱后的漿料進(jìn)入漿料加熱裝置升溫至240°C并送入級(jí)數(shù)為12級(jí)的多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，氧氣自全部鼓泡塔反應(yīng)器的底部通入反應(yīng)器中使鉻鐵礦充分分解，反應(yīng)漿料在多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器中停留一段時(shí)間后自最后一級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器排出，自鼓泡塔反應(yīng)器排出的反應(yīng)后漿料經(jīng)級(jí)15級(jí)閃蒸后其壓力降至常壓，溫度降至150°C以下，并儲(chǔ)存于反應(yīng)后漿料接收槽中，其中漿料接收槽及第一級(jí)冷凝水槽的蒸汽送入水冷器冷卻后待用。對(duì)反應(yīng)后漿料取樣分析，測(cè)得鉻鐵礦中鉻的轉(zhuǎn)化率為99%。
[0031]實(shí)施例2
[0032]鉻鐵礦及反應(yīng)介質(zhì)組成的漿料以2m3/h的流量由漿料槽底部出口的泥漿泵打入隔膜泵的進(jìn)口，漿料中氫氧化鈉與鉻鐵礦的質(zhì)量比為10:1，氫氧化鈉濃度為60%wt，漿料經(jīng)隔膜泵加壓至4.5MPa并連續(xù)送入級(jí)數(shù)為I級(jí)的預(yù)熱裝置中預(yù)熱，預(yù)熱用蒸汽來(lái)自多級(jí)閃蒸裝置，預(yù)熱后的蒸汽冷凝水存至冷凝水槽，預(yù)熱后的漿料進(jìn)入漿料加熱裝置升溫至240°C并送入級(jí)數(shù)為I級(jí)的鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，氧氣自鼓泡塔反應(yīng)器的底部通入反應(yīng)器中使鉻鐵礦充分分解，反應(yīng)衆(zhòng)料在鼓泡塔反應(yīng)器中停留一段時(shí)間后自鼓泡塔反應(yīng)器排出，自鼓泡塔反應(yīng)器排出的反應(yīng)后漿料經(jīng)I級(jí)閃蒸后其壓力降至常壓，溫度降至150°C以下，并儲(chǔ)存于反應(yīng)后漿料接收槽中，其中漿料接收槽及第一級(jí)冷凝水槽的蒸汽送入水冷器冷卻后待用。對(duì)反應(yīng)后漿料取樣分析，測(cè)得鉻鐵礦中鉻的轉(zhuǎn)化率為99%。
【權(quán)利要求】
1.加壓液相氧化法鉻鐵礦分解方法，包括: 1)漿料進(jìn)入隔膜泵的進(jìn)口，經(jīng)隔膜泵加壓并送入多級(jí)預(yù)熱裝置中預(yù)熱，預(yù)熱用蒸汽來(lái)自多級(jí)閃蒸裝置，預(yù)熱后的蒸汽冷凝水存至冷凝水槽；所述漿料包括鉻鐵礦和反應(yīng)介質(zhì)； 2)預(yù)熱后的漿料進(jìn)入漿料加熱裝置升溫至反應(yīng)溫度并送入多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，氧氣或富氧空氣自全部或部分鼓泡塔反應(yīng)器的底部通入反應(yīng)器中使鉻鐵礦充分分解，反應(yīng)漿料在多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器中停留一段時(shí)間后自最后一級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器排出； 3)排出的反應(yīng)后漿料經(jīng)多級(jí)閃蒸降溫降壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)介質(zhì)為氫氧化鈉溶液、氫氧化鉀溶液或上述二者的混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，鼓泡塔反應(yīng)器排出的反應(yīng)后漿料經(jīng)多級(jí)閃蒸后其壓力降至常壓或接近常壓，溫度降至150°C以下，并儲(chǔ)存于反應(yīng)后漿料接收槽中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟2)最后一級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器上部排出的混合氣經(jīng)脫水、脫堿并增壓后重新通入反應(yīng)器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的多級(jí)閃蒸裝置、多級(jí)預(yù)熱裝置及多級(jí)冷凝水儲(chǔ)槽的級(jí)數(shù)η為I?15。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器的級(jí)數(shù)m為I?12。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，反應(yīng)后漿料接收槽及第一級(jí)冷凝水槽的蒸汽送入水冷器中冷卻。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述漿料儲(chǔ)存于漿料槽內(nèi)，并由漿料槽底部出口的泥漿泵打入隔膜泵的進(jìn)口。
9.一種用于加壓液相氧化法鉻鐵礦分解的裝置，其特征在于，所述裝置包括料漿槽、隔膜泵、多級(jí)預(yù)熱裝置、多級(jí)冷凝水儲(chǔ)槽、漿料加熱裝置、多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器、多級(jí)閃蒸裝置、反應(yīng)后漿料接收槽及水冷器，漿料儲(chǔ)存于漿料槽內(nèi)，并由漿料槽底部出口的泥漿泵打入隔膜泵的進(jìn)口，經(jīng)隔膜泵加壓并送入多級(jí)預(yù)熱裝置中預(yù)熱，預(yù)熱用蒸汽來(lái)自多級(jí)閃蒸裝置，預(yù)熱后的蒸汽冷凝水存至冷凝水儲(chǔ)槽，預(yù)熱后的漿料進(jìn)入漿料加熱裝置升溫至反應(yīng)溫度并送入多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器內(nèi)反應(yīng)，反應(yīng)漿料在多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器中停留一段時(shí)間后自最后一級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器排出，經(jīng)閃蒸裝置降溫降壓，并儲(chǔ)存于反應(yīng)后漿料接收槽中。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述鼓泡塔反應(yīng)器為塔式反應(yīng)器或釜式反應(yīng)器。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述的多級(jí)閃蒸裝置、多級(jí)預(yù)熱裝置及多級(jí)冷凝水儲(chǔ)槽的級(jí)數(shù)η為I?15。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述的多級(jí)鼓泡塔反應(yīng)器的級(jí)數(shù)m為I ?12。
【文檔編號(hào)】C01G37/14GK104512931SQ201310464411
【公開日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】徐紅彬, 石義朗, 張懿, 蔡再華, 張洋, 程西川, 付云楓, 石大學(xué), 田磊, 陳小紅, 裴麗麗, 劉靜文 申請(qǐng)人:湖北振華化學(xué)股份有限公司, 中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所