本發(fā)明涉及鉻鹽生產(chǎn)領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)鈣富氧或純氧焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉的方法，在原有無(wú)鈣焙燒工藝基礎(chǔ)上，根據(jù)焙燒反應(yīng)機(jī)理，通過(guò)在焙燒高溫帶鼓入富氧或者純氧，使焙燒反應(yīng)轉(zhuǎn)化速率加快，達(dá)到提高反應(yīng)速率和焙燒轉(zhuǎn)化速率，降低噴煤量和排渣量，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目的。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)外的鉻鹽無(wú)鈣焙燒回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)中普遍存在工藝指標(biāo)較差、生產(chǎn)成本較高。而目前針對(duì)無(wú)鈣焙燒生產(chǎn)鉻鹽的技術(shù)通過(guò)采用在焙燒物料中加入催化劑如鉻酐、獨(dú)居石或者錳礦石，達(dá)到提高焙燒效率的目的，但是添加添加劑容易在后續(xù)的返渣中引入雜質(zhì)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種無(wú)鈣富氧或純氧焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉的方法，不添加任何添加劑，完全按照焙燒反應(yīng)機(jī)理，直接性使用富氧或者純氧焙燒，反應(yīng)更直接，焙燒效率更高，且對(duì)后續(xù)返渣成分無(wú)任何影響。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
一種無(wú)鈣富氧或純氧焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉的方法，包括如下步驟：
S1將噴氧管架設(shè)在回轉(zhuǎn)窯的窯頭的高溫帶；
S2按照質(zhì)量比鉻鐵礦：純堿：返渣＝25:15:60在回轉(zhuǎn)窯的窯尾投料；所述返渣是指上一次焙燒中得到的返渣；
S3在窯頭用噴煤槍噴煤燃燒，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)從窯尾向窯頭運(yùn)行，依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱帶、中溫帶、高溫帶；
同時(shí)，窯頭的高溫帶位置透過(guò)噴氧管吹入氧氣濃度為40％-50％的富氧或者氧氣濃度大于95％的純氧；
S4焙燒后熟料經(jīng)破碎、浸取、固液分離；得到的液體為鉻酸鈉堿性液；得到的固體渣則經(jīng)旋液分流器進(jìn)行分流，得到的比重較大的部分晾干后作為下一次焙燒中的返渣，分離得到比重輕的部分為鉻渣，經(jīng)電弧爐冶煉生產(chǎn)含鉻鑄鐵。
進(jìn)一步地，步驟S3中，回轉(zhuǎn)窯的窯尾為預(yù)熱帶，焙燒溫度為400-600℃，回轉(zhuǎn)窯的中間部分為中溫帶，焙燒溫度為600-900℃，回轉(zhuǎn)窯的窯頭為高溫帶，焙燒溫度900-1100℃。
進(jìn)一步地，預(yù)熱帶、中溫帶和高溫帶各占回轉(zhuǎn)窯總長(zhǎng)的三分之一。
進(jìn)一步地，步驟S3中，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)運(yùn)行總時(shí)長(zhǎng)為2.5-3小時(shí)。
本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明在無(wú)鈣焙燒工藝基礎(chǔ)上，通過(guò)在窯頭高溫帶位置吹入富氧或純氧，使焙燒反應(yīng)更迅速，并能降低焙燒溫度，同時(shí)能達(dá)到鉻轉(zhuǎn)化率更高、排渣量更少的效果，且不會(huì)在后續(xù)返渣中引入雜質(zhì)。
具體實(shí)施方式
以下將對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的描述，需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例以本技術(shù)方案為前提，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于本實(shí)施例。
一種無(wú)鈣富氧或純氧焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉的方法，包括如下步驟：
S1將噴氧管架設(shè)在回轉(zhuǎn)窯的窯頭(即高溫帶)；噴氧管可以采用耐高溫的鎢鋼管，并連通到富氧站或者純氧站；
S2按照質(zhì)量比鉻鐵礦：純堿：返渣＝25:15:60在回轉(zhuǎn)窯的窯尾(即預(yù)熱帶)投料。
返渣是指上一次焙燒過(guò)程中產(chǎn)生的返渣。無(wú)鈣焙燒比較有鈣焙燒優(yōu)勢(shì)主要在于填料中不加入白云石等鈣質(zhì)填料，使鉻渣中沒(méi)有鈣成分，最終產(chǎn)生的固體渣的80％以上返回到焙燒系統(tǒng)作為焙燒填料，可以實(shí)現(xiàn)提高物料熔點(diǎn)，防止堿性物質(zhì)在1100℃高溫溫度下液相成分增大，造成回轉(zhuǎn)窯內(nèi)結(jié)圈的生產(chǎn)事故。
焙燒后產(chǎn)生的渣相中主要成分有鋁硅酸鎂鈉(Na4MgAl2Si3O12)、鎂鐵礦即鐵酸鎂和鋁酸鎂的固溶體[Mg(Fe·Al)2O4]、方鎂石(即以游離態(tài)MgO形式存在)、氧化鐵(Fe2O3)、釩酸鈉NaVO3、鉻尖晶石(MgO·Cr2O3)、鉻酸鈉(Na2CrO4·4H2O)及未反應(yīng)的鉻鐵礦(FeO·Cr2O3)、游離堿、灼堿等。通過(guò)旋液分流器分流，比重大的渣中鎂鐵礦、方鎂石、氧化鐵(Fe2O3)及未反應(yīng)的鉻鐵礦(FeO·Cr2O3)等高熔點(diǎn)物質(zhì)成分較多，返渣熔點(diǎn)一般達(dá)到1300℃以上，返回回轉(zhuǎn)窯作為焙燒填料可起到稀釋窯內(nèi)液相成分的效果，使回轉(zhuǎn)窯液相成分低于30％以下，達(dá)到防止回轉(zhuǎn)窯結(jié)圈的效果，同時(shí)有效提高鉻渣綜合利用效率；比重輕的渣相中則含鋁硅酸鎂鈉及無(wú)定性物等低熔點(diǎn)物質(zhì)成分較多，應(yīng)熔點(diǎn)低(一般在1000℃左右)，不適合做為焙燒填料返回生產(chǎn)系統(tǒng)，故作為鉻渣外排，經(jīng)過(guò)電弧爐冶煉方法生產(chǎn)含鉻鑄鐵，最終實(shí)現(xiàn)全部鉻渣的零排放。
本發(fā)明是在原無(wú)鈣焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉方法的基礎(chǔ)上所作的改進(jìn)，因此在首次采用本發(fā)明方法時(shí)，采用原無(wú)鈣焙燒生產(chǎn)系統(tǒng)的固體渣分流得到的比重大的部分作為返渣即可。
S3在窯頭用噴煤槍噴煤燃燒，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)由窯尾向窯頭運(yùn)行，即依次經(jīng)過(guò)預(yù)熱帶、中溫帶、高溫帶，總時(shí)長(zhǎng)為2.5-3小時(shí)。
無(wú)鈣焙燒工藝采用大型回轉(zhuǎn)窯生產(chǎn)系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)窯長(zhǎng)徑比達(dá)到20:1(即回轉(zhuǎn)窯總窯長(zhǎng)至少是回轉(zhuǎn)窯直徑的20倍以上)?；剞D(zhuǎn)窯尾(總長(zhǎng)三分之一)為預(yù)熱帶，焙燒溫度約400-600℃，中間部分(總長(zhǎng)三分之一)為中溫帶，焙燒溫度約600-900℃，窯頭(總長(zhǎng)三分之一)為高溫帶，焙燒溫度900-1100℃。焙燒生產(chǎn)采用窯尾投料，窯頭噴煤燃燒的方式進(jìn)行生產(chǎn)。
同時(shí)，窯頭高溫帶位置透過(guò)噴氧管吹入氧氣濃度為40％-50％的富氧或者氧氣含量大于95％的純氧。
傳統(tǒng)無(wú)鈣焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)焙燒停留時(shí)間約為4-5小時(shí)，在本發(fā)明的技術(shù)方案中，由于在窯頭的高溫帶鼓入富氧或純氧，提高了焙燒效率，當(dāng)采用富氧焙燒時(shí)，物料回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留時(shí)間約為3小時(shí)，采用純氧焙燒時(shí)，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留時(shí)間約為2.5小時(shí)，大大提高了焙燒生產(chǎn)效率，增加了生產(chǎn)產(chǎn)量；
S4焙燒后熟料經(jīng)破碎、浸取、固液分離。
固液分離得到的液體為鉻酸鈉堿性液。得到的鉻酸鈉堿性液可用于后續(xù)鉻鹽工序生產(chǎn)。傳統(tǒng)鉻鹽生產(chǎn)將生產(chǎn)的鉻酸鈉堿性液經(jīng)除雜、酸化、蒸發(fā)、結(jié)晶等工序，最終生產(chǎn)商品紅礬鈉，后續(xù)繼續(xù)生產(chǎn)鉻酸酐、氧化鉻綠等下游鉻鹽產(chǎn)品。采用本發(fā)明方法進(jìn)行焙燒得到的熟料中，水溶性鉻酸鈉成分采用富氧焙燒時(shí)達(dá)到14-15％，采用純氧焙燒時(shí)水溶性鉻酸鈉含量到15-16％，比較傳統(tǒng)無(wú)鈣焙燒工藝得到的水溶性鉻酸鈉平均含量11.5-12.5％有了很大提升，且焙燒過(guò)程中回轉(zhuǎn)窯內(nèi)物料不結(jié)圈。
固液分離得到的固體渣則經(jīng)旋液分流器進(jìn)行分流，得到的比重較大的部分(約占80％)晾干后重新作為無(wú)鈣焙燒的返渣返回焙燒工序，剩余比重較輕的部分(約占20％)目前經(jīng)電弧爐冶煉生產(chǎn)含鉻鑄鐵，最終實(shí)現(xiàn)全部鉻渣的零排放。
返渣與鉻渣主要成分如表1所示：
表1
實(shí)施例1
按照鉻鐵礦：純堿：返渣＝25:15:60的質(zhì)量比配料后投入回轉(zhuǎn)窯的窯尾，物料窯內(nèi)停留時(shí)間約3小時(shí)，窯頭噴煤，噴煤量按照噸產(chǎn)品0.8噸量噴煤燃燒，窯頭高溫帶鼓入富氧空氣(氧氣含量40-50％)，鼓風(fēng)量按照噸燃燒煤鼓入富氧空氣5.8噸(鼓風(fēng)量通過(guò)壓力表及流量表計(jì)量)。焙燒后熟料水溶性鉻酸鈉14.8％，窯內(nèi)不結(jié)圈，計(jì)算鉻轉(zhuǎn)化率為88.6％。經(jīng)過(guò)破碎、濕式浸取，最終計(jì)算排渣量為噸產(chǎn)品0.66噸。
對(duì)比傳統(tǒng)無(wú)鈣焙燒生產(chǎn)工藝(窯頭鼓風(fēng)為空氣)，噸產(chǎn)品燃燒噴煤量為1.0噸，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留時(shí)間達(dá)到5小時(shí)，鉻轉(zhuǎn)化率僅有70％，噸產(chǎn)品排渣量平均0.85噸。經(jīng)過(guò)富氧焙燒改造，噸產(chǎn)品耗煤量降低0.2噸，排渣量減少0.19噸，產(chǎn)量提高30％，鉻轉(zhuǎn)化率提高15％以上，具有非常明顯的技術(shù)、環(huán)保、成本優(yōu)勢(shì)。
實(shí)施例2
按照鉻鐵礦：純堿：返渣＝25:15:60的質(zhì)量比配料后投入回轉(zhuǎn)窯的窯尾，物料窯內(nèi)停留時(shí)間約2.5小時(shí)，窯頭噴煤，噴煤量按照噸產(chǎn)品0.75噸量噴煤燃燒，窯頭高溫帶鼓入純氧(氧氣含量大于95％)，鼓風(fēng)量按照噸燃燒煤鼓入純氧2噸(鼓風(fēng)量通過(guò)壓力表及流量表計(jì)量)。焙燒后熟料水溶性鉻酸鈉15.2％，窯內(nèi)不結(jié)圈，計(jì)算鉻轉(zhuǎn)化率為90.4％。經(jīng)過(guò)破碎、濕式浸取，最終計(jì)算排渣量為噸產(chǎn)品0.62噸。
對(duì)比傳統(tǒng)無(wú)鈣焙燒生產(chǎn)工藝(窯頭鼓風(fēng)為空氣)，噸產(chǎn)品燃燒噴煤量為1.0噸，物料在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留時(shí)間達(dá)到5小時(shí)，鉻轉(zhuǎn)化率僅有70％，噸產(chǎn)品排渣量平均0.85噸。經(jīng)過(guò)純氧焙燒改造，噸產(chǎn)品耗煤量降低0.25噸，排渣量減少0.23噸，產(chǎn)量提高50％，鉻轉(zhuǎn)化率提高20％以上，技術(shù)、環(huán)保、成本優(yōu)勢(shì)將更明顯。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)以上的技術(shù)方案和構(gòu)思，作出各種相應(yīng)的改變和變形，而所有的這些改變和變形都應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。