[發明專利]三種含鉻廢渣綜合利用方法

無效

• 申請號: 200710012172.0
• 申請日: 2007-07-19
• 公開（公告）號: CN101347663A
• 公開（公告）日: 2009-01-21
• 發明（設計）人: 劉巖;翟玉春;李在元;顧惠敏;謝宏偉;吳艷;申曉毅;牟文寧;管秀榮
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: A62D3/33
• 分類號: A62D3/33;A62D101/43
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技術領域

本發明涉及鋁熱法制備金屬鉻產生的含鉻廢渣和由鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產生的含鉻廢渣綜合利用的化工冶金領域，具體涉及鋁熱法制備金屬鉻產生的含鉻廢渣和由鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產生的含鉻廢渣資源綜合利用的方法。

背景技術

鉻是銀白色，難熔(熔點1800℃)，最硬的金屬。其化學性質穩定，常溫下不與空氣或水發生化學反應。鉻為重要的合金元素，是制備不銹鋼、高溫合金、電熱合金、精密合金等的重要原料。隨著材料工業的發展，金屬鉻的應用領域越來越廣闊。鉻鹽在電鍍、鞣革、顏料、印染、制藥、玻璃、搪瓷、陶瓷等領域也有著重要的應用。

鉻鹽的生產多以鉻鐵礦為原料，將鉻鐵礦在堿性介質中熔融焙燒，堿和空氣中的氧與鉻鐵礦中的鉻反應生成可溶性Na₂CrO₄，鉻鐵礦中的鋁、硅、鐵等也會與堿反應生成鋁酸鈉、硅酸鈉和鐵酸鈉。反應物料經水浸、除雜，其中鋁、硅、鐵和部分鉻生成沉淀進入渣中與鉻酸鈉溶液分離。這種渣稱為鉻鹽渣，主要成分為鋁、硅、鐵、鉻的化合物。

以鉻鐵礦為原料直接生產三氧化二鉻過程中，鉻鐵礦經堿介質熔融焙燒、水浸、過濾，得到含有鉻酸鈉、鋁酸鈉的溶液。以硫磺作為還原劑，生成氫氧化鉻沉淀，與鋁酸鈉溶液分離。鋁酸鈉溶液經中和，得到含鋁、鉻、硫的沉淀，這種渣稱為鋁渣。

金屬鉻的生產是以三氧化二鉻為原料，用鋁熱法冶煉。鋁與三氧化二鉻反應生成金屬鉻和三氧化二鋁。三氧化二鋁和部分未反應的三氧化二鉻以及少量金屬鋁形成渣。這種渣稱為鋁熱法鉻渣。

當前，這三種渣多用于制作耐火材料，附加值較低，且鉻沒有回收利用，易污染環境。

鉻屬于稀缺資源，全球儲量不多。我國鉻資源更少，僅占全球儲量的0.825％，屬于貧鉻資源國家。因此回收利用含鉻廢渣中的鉻具有重大意義。

發明內容

針對鋁熱法制備金屬鉻產生的含鉻廢渣和用鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產生的含鉻廢渣未能充分利用的現狀，本發明提供一種鋁熱法制備金屬鉻產生的含鉻廢渣和鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產生的含鉻廢渣綜合利用的綠色化工冶金方法。

本發明方法是將鋁熱法制備金屬鉻產生的含鉻廢渣(以下簡稱鋁熱法鉻渣)和用鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產生的含鉻廢渣(以下簡稱鉻鹽渣或鋁渣)磨細后與熔融氫氧化鈉反應；反應產物經水浸、過濾，堿熔融反應生成的鉻酸鈉、鋁酸鈉和硅酸鈉進入溶液；溶液經碳酸化分解使鋁、硅和鉻分離，鉻酸鈉溶液再經調節pH值和濃縮結晶得到鉻鹽產品。

本發明由鋁熱法制備金屬鉻產生的廢渣制備重鉻酸鈉和氧化鋁以及由鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產生的廢渣制備重鉻酸鈉、鋁產品和二氧化硅產品的方法包括：

(1)鋁熱法鉻渣的綜合利用：將鋁熱法制備金屬鉻產生的含鉻廢渣磨細到300目以下，將其與NaOH按1∶1～8質量比混合，在100～800℃下反應1h以上。產物用水浸出，水溫為20～100℃，用水量為固體體積的2～10倍，在60～90℃下恒溫攪拌30～50min，反應生成的鉻酸鈉和鋁酸鈉溶解于水。過濾，濾液中含有鋁酸鈉和鉻酸鈉以及未反應的NaOH；濾渣進行三次逆流洗滌，水量為渣質量的5倍。將濾液中鋁酸鈉濃度調節至以Al₂O₃濃度計為100g/L，加熱至40～90℃，邊攪拌邊通入氣體，氣體中CO₂含量在20～100％，其余為氮氣。氣體流量控制在30～120ml/min。至溶液pH值達到8，過濾分離。濾渣為氫氧化鋁，濾液為鉻酸鈉和碳酸鈉溶液。濾渣進行三次逆流洗滌，水量為渣質量的5倍。濾渣在60～80℃干燥5～12h后在500～1000℃煅燒2～6h，得到平均粒徑約為10μm的γ-Al₂O₃；

所涉及的化學反應如下：

堿熔融反應：Al₂O₃+2NaOH＝2NaAlO₂+H₂O

????????????2Cr₂O₃+8NaOH+3O₂＝4Na₂CrO₄+4H₂O

碳酸化分解反應：2NaAlO₂+CO₂+3H₂O＝Na₂CO₃+2Al(OH)₃↓