[發明專利]一種無鈣鉻渣經直接還原制備含鉻鐵粉的方法

有效

• 申請號: 201210331157.3
• 申請日: 2012-09-10
• 公開（公告）號: CN102796879A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 蔡再華;龍紅明;柯愈勝;孟慶民;石大學;王平;程西川;王阿朋;王學軍;趙剛
• 申請（專利權）人: 湖北振華化學股份有限公司;安徽工業大學
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

技術領域

本發明涉及鉻渣綜合利用的技術領域，更具體地說，涉及一種無鈣鉻渣經直接還原制備含鉻鐵粉的方法。

背景技術

鉻鹽是我國無機化工主要系列產品之一，廣泛應用于冶金、制革、顏料、染料、香料、金屬表面處理、木材防腐、軍工等工業中，被列為最具有競爭力的八種資源性原材料產品之一，鉻鹽的主要產品品種為重鉻酸鈉和鉻酸酐。

傳統的鉻鹽生產方法為有鈣焙燒工藝，由于使用白云石、大理石或生石灰等鈣質填料，造成排渣量大（以鉻酸鈉噸產品計約1.5~2.5噸渣），并含有大量致癌物鉻酸鈣，難以解毒治理，造成對環境的嚴重污染，是國家產業政策中淘汰類工藝。為解決鉻鹽生產嚴重污染環境的問題，國內外有關機構、企業做了大量的少鈣、無鈣焙燒工藝研究和實踐工作，少鈣焙燒工藝雖然使排渣量有所減少，但渣中含鉻酸鈣的問題沒有解決，屬國家產業政策中限制類工藝。無鈣鉻渣是利用當前最先進的無鈣焙燒工藝技術生產鉻鹽過程中排放的一種工業廢渣，無鈣鉻渣既是有害廢渣，又是可利用的二次資源，如一條年產5萬噸的鉻鹽生產線，每年預計可排無鈣鉻渣4萬噸，如果按含Fe₂O₃、Cr₂O₃分別為36.5%、9.5%計算，則每年損失純Fe、Cr資源分別為10220噸、2600噸。鉻渣中可溶性的?Cr⁶⁺毒性劇烈，不僅危害生態環境，而且影響動植物生長。鑒于鉻渣的嚴重危害，其無害化處理和綜合利用技術的開發已迫在眉睫。

傳統對鉻渣治理總的趨勢是對六價鉻解毒后堆存或填埋，多數認為鉻渣沒有太大利用價值或難以處理而不強調資源化合理利用，也有少數研究朝綜合利用方向發展，但其經濟效益不明顯。目前國內鉻渣的處理處置技術分為解毒處理和綜合利用兩大類，其中解毒處理又分為三種方法，即化學法（干法、濕法）、微生物法和微波法。雖然有學者提出了多種治理鉻渣的技術，但難以實現工業化。治理鉻渣的技術還存在著可能會造成二次污染、?有價值元素未得到回收利用、?解毒不徹底等多方面問題。

如中國專利號ZL90103420.7，授權公告日為1993年6月2日，發明創造名稱為：真空還原處理鉻渣獲多種產品綜合利用工藝，該申請案克服了現有技術中鉻渣中的有用成分沒有得到充分利用的問題，以鉻渣、硅鐵和氧化鈣為主要原料，按一定比例配料后制成團塊，經高溫真空還原，即可直接制取金屬鈉、金屬鎂和無害渣；經過磁選、水選后，可將低鉻鐵分離出來，分離低鉻鐵后的有用渣，用球磨機配磨水泥或用來制作建筑砌塊。該申請案處理的是有鈣焙燒工藝生產過程中產生的有鈣鉻渣，在一定程度了對有鈣鉻渣進行了綜合利用，但是，其不足之處在于：（1）采用真空還原工藝，其設備復雜，工藝參數控制難度大，工業化應用成本高；（2）以硅鐵作為還原劑，其成本高，降低了鉻渣綜合利用的商業價值；（3）以氧化鈣為主的助溶劑，使混合料堿度偏高，偏離了還原反應的最佳動力學條件，使得鉻渣不易被還原，或還原時間延長，收得率降低。

此外，中國專利申請號：201010107049.9，發明創造名稱為：一種綜合利用無鈣鉻渣直接生產鉻基合金鋼的方法，該申請案按照計量備料、還原冶煉、出渣出鐵、精煉澆注等步驟進行，在無鈣鉻渣中配入還原劑，在電爐內冶煉，冶煉得到的鉻鐵水直接進入精煉爐進行吹氧脫碳精煉，得到鉻基合金鋼，其主要成分為：C?0.2～6.0%、Cr?8.0.0～50.0%、Si?0.3～1.0%、S?≤0.05%、P?≤0.05%、V?0.1～0.5%，該種合金鋼可以直接鑄造或鍛壓生產各種耐磨材料，但是其不足之處是：（1）該申請案將包含雜質的無鈣鉻渣全部熔融冶煉，且還原溫度為1500~1650?℃，其渣量大，能耗高，生產率低，導致處理成本大；（2）其無鈣鉻渣中的雜質元素Na對爐襯的侵蝕嚴重，設備維護率高；（3）該申請案中的鉻元素的回收率低，無鈣鉻渣中的鉻元素未得到充分回收利用。

采用無鈣焙燒工藝技術生產鉻鹽過程中排放的無鈣鉻渣，相比有鈣鉻渣，其CaO的含量大為降低，但是其MgO的含量卻達20%左右，四元堿度約為1.5，現有技術中對無鈣鉻渣的綜合利用技術中，最關鍵的難點就是MgO的含量較高，難以將MgO與鉻鐵分離，使得鉻、鐵元素的回收率低，且分離后的鉻、鐵的品位之和一般在60%以下。雖然目前無鈣鉻渣的治理已經取得了一定的成就，但是要實現無鈣鉻渣的解毒和高附加值的資源化利用，就必須突破傳統治理方法的束縛，運用多學科的知識，改變以前單一無害化治理模式，按照循環經濟和清潔生產概念，將無鈣鉻渣作為一種可利用的資源進行工業化生產。只有這樣才能有效解決無鈣鉻渣綜合利用不徹底，能耗大，易產生二次污染，成本過高的問題。