[發明專利]一種鉻鐵礦的熔融液相焙燒方法

有效

• 申請號: 201110153036.X
• 申請日: 2011-06-09
• 公開（公告）號: CN102643977A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 李先榮;陳寧;張國慶;王方兵
• 申請（專利權）人: 四川省安縣銀河建化(集團)有限公司
• 主分類號: C22B1/02
• 分類號: C22B1/02;C22B34/32
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李小梅;劉金輝

技術領域

本發明涉及一種鉻鐵礦的熔融液相焙燒方法。

背景技術

紅礬鈉作為基本化工原料，在國民經濟中占有重要地位，廣泛應用于化工、輕工、冶金、印染、機械、日用五金等行業。紅礬鈉的原料主要來自于鉻鐵礦焙燒生產的鉻酸鈉。鉻鐵礦的焙燒工藝主要分為有鈣焙燒和無鈣焙燒。它們的基本原理都是將鉻鐵礦與純堿在高溫條件下進行氧化焙燒，使礦石中的鉻轉化為水溶性的鉻酸鈉。

有鈣焙燒排渣量大，渣中Cr⁶⁺含量高，并且含有致癌物鉻酸鈣，嚴重污染環境。無鈣焙燒使用自產渣返回作填料，雖然降低了排渣量，但在無鈣焙燒過程中，大量返渣在焙燒系統中循環，鉻氧化速度慢，影響了鉻礦轉化率。

鉻鐵礦屬尖晶石磁鐵礦類，其化學通式為[(Fe，Mg)(Cr，Al，Fe)₂O₄]，成分比較復雜，廣泛存在Cr₂O₃、Al₂O₃、Fe₂O₃、FeO、MgO五種基本組分。

鉻鐵礦無鈣焙燒時鉻鐵礦同純堿和氧的基本反應可以簡化為：

Cr₂O₃+2Na₂CO₃+1.5O₂＝2Na₂CrO₄+2CO₂

一般情況下可認為鉻鐵礦無鈣焙燒生成鉻酸鈉的反應機理為：鉻尖晶石加熱至500℃時，Fe²⁺首先氧化為Fe³⁺，鉻鐵礦尖晶石晶格發生畸變，勢能升高，鉻鐵礦與純堿反應生成亞鉻酸鈉(NaCrO₂)、鋁酸鈉(NaAlO₂)和鐵酸鈉(NaFeO₂)。高溫氧化氣氛中，亞鉻酸鈉隨即同氧和純堿繼續反應生成Na₂CrO₄。鋁酸鈉和鐵酸鈉也起著堿的作用，使NaCrO₂氧化為Na₂CrO₄。

可見鉻氧化焙燒分為初期和后期兩個階段，且均受化學反應控制。鉻氧化焙燒初期和后期的反應機理不同：氧化焙燒初期，鉻尖晶石與Na₂CO₃和氧氣直接反應生成NaCrO₂，Na₂CO₃在參與鉻氧化反應的同時與鉻鐵礦中的鐵化合物和鋁化合物分別反應生成NaFeO₂和NaAlO₂；氧化焙燒后期，NaCrO₂與NaFeO₂、NaAlO₂和氧氣發生反應生成Na₂CrO₄。

中國專利申請公開CN101066779A采用熱混無鈣鉻酸鈉制備工藝，經煅燒、熱混、熟化、分揀、破碎和浸取等工序得到鉻酸鈉堿性液，該方法工藝復雜，未解決爐料結壁和鉻礦轉化率低的問題。中國專利申請CN98100556.X使用氫氧化鈉熔鹽介質分解鉻鐵礦制備鉻酸鈉，產物在高堿度區浸取，該法雖然降低了反應溫度，但該方法配堿率高，所得鉻酸鈉堿性液中游離堿多，雜質含量高，后期處理工藝復雜，雜質分離時間長達數十小時，因此該方法的生產成本高，工業化難度大。西德專利940288公開的無填料焙燒法所用的窯爐結構包括：有內襯的帶底豎殼，頂部有進料口和排氣口，供應熱空氣(約1000℃)的有孔管道，位于下部的通冷空氣的管道，爐底接帶有破碎設備的受料槽。此爐缺點是不能解決爐瘤。美國專利US3336102采用可旋轉的有水平爐底的盤形環爐焙燒由鉻礦、純堿和石灰組成的爐料。由于爐料熔融和形成爐瘤，該裝置實際上不適于焙燒無填料的爐料。隨著窯爐自由空間被瘤充滿，爐料和煙道氣無法通過，造成窯爐停產。

因此，對于由鉻鐵礦焙燒制鉻酸鈉，仍舊需要解決爐料結壁和提高生產率的問題。

本發明采用的鉻鐵礦氧化反應器，使鉻鐵礦在熔鹽體系中呈熔融液相，大大地提高了鉻的轉化率，增加了產量，從根本上解決了無鈣焙燒工藝易結壁的問題。

發明內容