一種硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其主要包括將硫酸副產(chǎn)鐵渣、鉻鐵礦、燒堿進(jìn)行配料、成球料預(yù)熱、高溫富氧煅燒、濕磨和壓濾步驟。本發(fā)明硫酸副產(chǎn)鐵渣做填充料，焙燒時氣體接觸性好，同時起到催化氧化的效果，屬硫酸副產(chǎn)鐵渣的高效利用。濾液中鉻收率較高，能達(dá)到90％以上；濾渣含F(xiàn)e2O350％以上，可全部用于制備不銹鋼材，從污染源頭上解決了Cr6+潛在的環(huán)境污染問題。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及無機(jī)鉻鹽生產(chǎn)領(lǐng)域，尤其涉及一種硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制 備鉻酸鈉的方法。 一種硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法

【背景技術(shù)】
[0002] 目前鉻鹽生產(chǎn)主要有有鈣焙燒和無鈣焙燒兩種方法。有鈣焙燒屬于國家淘汰工 藝，而現(xiàn)有的無鈣焙燒工藝相比有鈣焙燒工藝最大的缺點(diǎn)是：1、鉻的轉(zhuǎn)化率較低，2、焙燒溫 度不可過高，溫度較高時可以提升鉻轉(zhuǎn)化率，但窯內(nèi)液相成分相應(yīng)加大，容易在窯內(nèi)結(jié)圈， 影響生產(chǎn)。
[0003] 有鈣焙燒工藝的主要原理是使用白云石、石灰石等含鈣化合物作為填料，這些鈣 質(zhì)填料在焙燒時生成熔點(diǎn)高于焙燒溫度的方鎂石、硅酸鈣和鐵鋁酸鈣等化合物，具有良好 的熔液分散性。但鈣質(zhì)填料會同鉻發(fā)生副反應(yīng)，生成具有致癌危險的鉻酸鈣，鉻酸鈣基本不 溶于水但能溶于酸，能在二氧化碳和水的作用下溶解，一旦進(jìn)入水源則對水源造成污染，且 鉻酸鈣解毒困難，造成對環(huán)境的嚴(yán)重污染且不易恢復(fù)。
[0004] 無鈣焙燒不使用鈣質(zhì)填料，產(chǎn)渣量小，但由于焙燒最佳溫度高于原料碳酸鈉和產(chǎn) 物鉻酸鈉形成的低共熔物，因而在焙燒過程中，低共熔物熔融并覆蓋在還未反應(yīng)的鉻鐵礦 表面，使得氣體通透性差，不利于氧化反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行，又使?fàn)t料嚴(yán)重?zé)Y(jié)并粘附在回轉(zhuǎn)窯 內(nèi)壁，形成爐瘤，爐瘤增多后形成結(jié)圈，將嚴(yán)重阻擋爐料前移，使焙燒過程無法繼續(xù)。
[0005] 中國專利CN 102627328A公開了一種提高無鈣焙燒鉻轉(zhuǎn)化速率的方法，此種方法 通過對混料時候添加鉻酸酐或者錳礦石，能起到加快焙燒反應(yīng)速率，降低焙燒反應(yīng)溫度及 提高鉻轉(zhuǎn)化率。
[0006] 中國CN101045559A公開的方法是配料添加返渣做為焙燒填充料，能改善傳統(tǒng)無 鈣焙燒的缺點(diǎn)。但由于返渣不分選，導(dǎo)致有害雜質(zhì)以無定形物形式在鉻渣中不斷積累，而無 定形物熔融的溫度遠(yuǎn)低于焙燒溫度，因而仍會出現(xiàn)爐瘤和結(jié)圈，使回轉(zhuǎn)窯不能穩(wěn)定運(yùn)行。
[0007] 上兩種方法返渣量大，累積的產(chǎn)渣需增加鉻渣處理工藝，存在環(huán)保隱患。
[0008] 另外，不管是有鈣焙燒和無鈣焙燒，采用的都是對各組分進(jìn)行混料，然后將混合均 勻的料進(jìn)行預(yù)熱和煅燒，此種方法導(dǎo)致粉塵極大，對工人身體影響極大和對環(huán)境污染很大。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 針對以上要解決的問題，本發(fā)明提供了一種硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備 鉻酸鈉的方法，采用硫酸副產(chǎn)鐵渣做填料，解決了傳統(tǒng)無鈣焙燒結(jié)圈、氧化效率低等問題， 生產(chǎn)中產(chǎn)生的鉻渣，其主要成分為Fe 203, Fe203在產(chǎn)渣中得到富集，含量達(dá)50%?70%，Cr6+ 小于5mg/kg(以似2〇04計(jì)），可直接用于不銹鋼材生產(chǎn)?；炝蠒r直接將混合料混合成球狀， 且通過預(yù)熱固定形狀，因此在進(jìn)行過程中粉塵大大減少。
[0010] 本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉溶液的方 法，包含以下步驟：
[0011] A、配料：將硫酸副產(chǎn)鐵渣烘干、磨細(xì)過篩，將鉻鐵礦、純堿、硫酸副產(chǎn)鐵渣以質(zhì)量配 比為1:0. 9:0. 3?0. 6均勻混合，然后造粒得成球料；
[0012] B、成球料預(yù)熱：成球料在旋轉(zhuǎn)窯中預(yù)熱固定形狀，溫度550?850°C，10?60min 出料；
[0013] C、高溫富氧煅燒：將步驟B得到的成球料富氧條件下，旋轉(zhuǎn)窯1000°C?1300°C高 溫煅燒，煅燒時間30?120min成為熟料；
[0014] D、濕磨壓濾：將步驟C得到的熟料經(jīng)濕磨，濕磨后進(jìn)行壓濾，濾液即為鉻酸鈉溶 液，濾渣用來制備不銹鋼材。
[0015] 優(yōu)選的是，所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，所述硫酸 副產(chǎn)鐵渣為現(xiàn)行硫鐵礦制備硫酸工藝所產(chǎn)副產(chǎn)物，其主要成分為Fe 203質(zhì)量百分含量50% 以上，硫質(zhì)量百分含量小于〇. 01 %，水質(zhì)量百分含量小于〇. 3%，其余為其他雜質(zhì)。
[0016] 優(yōu)選的是，所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，步驟A中 硫酸副產(chǎn)鐵渣磨細(xì)至120?200目過篩，并經(jīng)過磁選去掉Fe 304。
[0017] 優(yōu)選的是，所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，所述步驟A 中混料成球的設(shè)備為成球機(jī)。
[0018] 優(yōu)選的是，所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，所述步驟B 預(yù)熱為空氣氣氛，所述步驟C中的富氧條件為高溫煅燒時向旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)充入純氧。
[0019] 優(yōu)選的是，所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，步驟D將 煅燒熟料進(jìn)行濕磨，所述濕磨的設(shè)備為球磨機(jī)；濕磨后進(jìn)行壓濾，所述壓濾的設(shè)備為立式板 框壓濾機(jī)或精密過濾器。
[0020] 優(yōu)選的是，所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，步驟D將 煅燒熟料進(jìn)行濕磨，所述濕磨是向熟料中加入水。
[0021] 進(jìn)一步的所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，加水溫度為 80至100攝氏度，濕磨時間1至3小時，熟料濕磨后粒度過200目。
[0022] 優(yōu)選的是，所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，所述鉻鐵 礦，碳酸鈉均為粉狀，粒度過120?200目。
[0023] 本發(fā)明硫酸副產(chǎn)鐵渣做焙燒填充料，其中Fe203起到催化氧化的作用，具體原理 為：本發(fā)明所采用的硫酸副產(chǎn)鐵渣中主要成分為Fe 203質(zhì)量百分含量70%以上，硫質(zhì)量百分 含量小于〇. 01 %，水質(zhì)量百分含量小于〇. 3%，用磁選方法去除掉硫酸副產(chǎn)鐵漁中的Fe304， Fe304在煅燒的過程中，表面形成致密的氧化膜，可以阻止里面的鐵繼續(xù)被氧化，導(dǎo)致氧化效 果差，因此應(yīng)該首先去除。鉻鐵礦主要成分為正三價鉻的化合物，還含有雜質(zhì)如氧化鎂等。 無鈣焙燒條件下鉻鐵礦純堿以及硫酸副產(chǎn)鐵渣發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，其基本反應(yīng)包 括反應(yīng)生成相應(yīng)的亞鉻酸鹽如亞鉻酸鐵、亞鉻酸鎂等中間化合物，鉻鐵礦中的鐵先被氧化 后，才發(fā)生鉻的氧化。
[0024] 預(yù)熱階段，溫度為550?850°C，F(xiàn)e203參與以下反應(yīng)：
[0025] 2Fe (Cr02) 2+2Na2C03+0 . 502 = 4NaCr02+Fe203+2C02 (1)
[0026] Fe203+Na2C〇3 = 2NaFe02+C02 (2)
[0027] 高溫純氧煅燒階段，1000°C?1300°C時發(fā)生反應(yīng)：
[0028] 2NaCr02+2NaFe02+l. 502 = 2Na2Cr04+Fe203+Q (3)
[0029] 其他附加反應(yīng)如：
[0030] Mg (Cr02) 2+6Na4Fe04 = 2Na2Cr04+6NaFe02+7Na20+Mg0
[0031] 2NaCr02+2Na20+Na2C0 3+0 . 502 = 2Na4Fe04+C02
[0032] 由式（1)、（2) (3)的化學(xué)反應(yīng)方程式，根據(jù)物料衡算，可以得出：預(yù)熱階段，兩摩爾 的Fe (Cr02) 2能生成四摩爾的NaCr02和一摩爾的Fe203, 一摩爾的Fe203能反應(yīng)生成兩摩爾的 NaFe02 ;而在高溫純氧煅燒階段，NaCr〇dPNaFe02的反應(yīng)比例為1 :1，很顯然，預(yù)熱階段產(chǎn)生 的NaFe02無法滿足高溫煅燒階段與NaCr02反應(yīng)的量，因此，預(yù)熱階段產(chǎn)生的Fe 203的量是不 夠的，需要補(bǔ)充Fe203的量以使高溫煅燒時候的NaCr0 2和NaFe02達(dá)到一致，即在預(yù)熱反應(yīng)階 段，靠外部增加一摩爾Fe20 3，生成兩摩爾的NaFe02。而在高溫煅燒階段四摩爾的NaFe02與 四摩爾的NaCr0 2反應(yīng)生產(chǎn)兩摩爾的Fe203。由以上反應(yīng)式和物料衡算可以得出Fe20 3對鉻鐵 礦的氧化起到催化劑的作用，其自身并不消耗，且原本在鉻鐵礦中的鐵元素最后也反應(yīng)生 成Fe 203，使的最后過濾后的濾渣內(nèi)鐵的含量較原來的硫酸副產(chǎn)鐵渣的鐵的含量大大增加。 因此濾渣內(nèi)鐵得到富集，可以直接用來作為煉不銹鋼材料。
[0033] 本發(fā)明采用硫酸副產(chǎn)鐵渣做填充料，屬于對硫酸副產(chǎn)鐵渣使用的一個創(chuàng)新。在制 備鉻酸鈉的過程中，直接加入硫酸副產(chǎn)鐵渣以提高反應(yīng)效率，另外，過程C0 2的排放利用非 均相反應(yīng)進(jìn)行，反應(yīng)放出熱量，利于高溫氧化反應(yīng)。因此焙燒時不易產(chǎn)生結(jié)圈等現(xiàn)象，因而 氣體接觸性好，氧化效率高，鉻氧化率95?99%，收率在95%以上，硫酸副產(chǎn)鐵渣同時起到 催化氧化的效果，屬硫酸副產(chǎn)鐵渣的高效利用。濾渣含F(xiàn)e 20350%?70%，可全部用于制備 不銹鋼材，從污染源頭上解決了 Cr6+潛在的環(huán)境污染問題，具有明顯的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保優(yōu)勢。

【具體實(shí)施方式】
[0034] 下面對本發(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。
[0035] 具體實(shí)施例可進(jìn)一步說明本發(fā)明，不用于限制本發(fā)明。
[0036] 實(shí)施例1
[0037] A、配料：將硫酸副產(chǎn)鐵渣烘干、磨細(xì)過篩至水分質(zhì)量百分含量為0. 1%，細(xì)度為 120目，經(jīng)過磁選去除Fe304，按鉻鐵礦（以三氧化鉻計(jì)質(zhì)量百分比為48%)、純堿（含碳酸 鈉質(zhì)量百分比為98% )、硫酸副產(chǎn)鐵渣（含三氧化二鐵質(zhì)量百分比為70% )質(zhì)量配比為 1:0. 9:0. 3混料，并通過成球機(jī)成型。
[0038] B、預(yù)熱固型：將成型料在旋轉(zhuǎn)窯中預(yù)熱固型，溫度為600°C，預(yù)熱時間為30min。
[0039] C、氧化煅燒：將預(yù)熱的成型料在旋轉(zhuǎn)窯中煅燒，并通入純氧，煅燒溫度1100°C，時 間為60min。
[0040] D、濕磨過濾：將煅燒熟料冷卻后經(jīng)過球磨機(jī)加水進(jìn)行濕磨，然后立式板框壓濾，分 別得到鉻酸鈉溶液和富鐵濾渣。
[0041] 檢測濾渣Fe203含量為62 %，Cr6+3mg/kg (以Na2Cr04計(jì)），對濾液檢測得到鉻收率 為 95. 8%。
[0042] 實(shí)施例2
[0043] A、配料：將硫酸副產(chǎn)鐵渣烘干、磨細(xì)過篩至水分質(zhì)量百分含量為0. 1%，細(xì)度為 160目，經(jīng)過磁選去除Fe304，按鉻鐵礦（以三氧化鉻計(jì)質(zhì)量百分比為48%)、純堿（含碳酸
【權(quán)利要求】
1. 一種硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉溶液的方法，其特征在于包含以下 步驟： A、 配料：將硫酸副產(chǎn)鐵渣烘干、磨細(xì)過篩，將鉻鐵礦、純堿、硫酸副產(chǎn)鐵渣以質(zhì)量配比為 1:0. 9:0. 3?0. 6均勻混合，然后造粒得成球料； B、 成球料預(yù)熱：成球料在旋轉(zhuǎn)窯中預(yù)熱固定形狀，溫度550?850°C，10?60min出料； C、 高溫富氧煅燒：將步驟B得到的成球料富氧條件下，旋轉(zhuǎn)窯1000°C?1300°C高溫煅 燒，煅燒時間30?120min成為熟料； D、 濕磨壓濾：將步驟C得到的熟料經(jīng)濕磨，濕磨后進(jìn)行壓濾，濾液即為鉻酸鈉溶液，濾 渣用來制備不銹鋼材。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其特征 在于所述硫酸副產(chǎn)鐵渣為現(xiàn)行硫鐵礦制備硫酸工藝所產(chǎn)副產(chǎn)物，其主要成分為Fe 203質(zhì)量 百分含量50 %以上，硫質(zhì)量百分含量小于0. 01 %，水質(zhì)量百分含量小于0. 3 %，其余為其他 雜質(zhì)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其特征 在于步驟A中硫酸副產(chǎn)鐵渣磨細(xì)至120?200目過篩，并經(jīng)過磁選去掉Fe 304。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其特征 在于所述步驟A中混料成球的設(shè)備為成球機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其特征 在于所述步驟B預(yù)熱為空氣氣氛，所述步驟C中的富氧條件為高溫煅燒時向旋轉(zhuǎn)窯內(nèi)充入 純氧。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其特征 在于步驟D將煅燒熟料進(jìn)行濕磨，所述濕磨的設(shè)備為球磨機(jī)；濕磨后進(jìn)行壓濾，所述壓濾的 設(shè)備為立式板框壓濾機(jī)或精密過濾器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其特征 在于步驟D將煅燒熟料進(jìn)行濕磨，所述濕磨是向熟料中加入水。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其特征 在于加水溫度為80至100攝氏度，濕磨時間1至3小時，熟料濕磨后粒度過200目。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的硫酸副產(chǎn)鐵渣做無鈣焙燒填充料制備鉻酸鈉的方法，其特征 在于所述鉻鐵礦，碳酸鈉均為粉狀，粒度過120?200目。
【文檔編號】C01G37/14GK104098139SQ201410299115
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月27日
【發(fā)明者】李先榮, 陳寧, 董明甫, 謝友才, 黃玉西 申請人:四川省銀河化學(xué)股份有限公司