專利名稱：一種生產鉻酸鈉的方法
技術領域：
本發明屬于鉻酸鈉生產技術領域，利用氧化氣體對鉻鐵礦和堿的混合焙燒料進行氧化處理，采用氣固流化床反應器間歇生產鉻酸鈉的方法。
背景技術：
鉻酸鈉是一種重要的化工產品，是制取其它鉻鹽的基礎。在國民經濟各部門中用途極廣，主要用于電鍍、鞣革、印染、醫藥、顏料、氧化劑及金屬緩蝕劑等方面。鉻酸鈉的生產主要是以鉻鐵礦為原料，在氧化環境中與堿發生反應實現的。其制備工藝可分為有鈣焙燒法和無鈣焙燒法兩類。無鈣焙燒法是鉻酸鈉生產的傳統工藝，但是該工藝鉻轉化率低，僅為75%左右，并可伴生致癌物鉻酸鈣，且排渣量大，渣中含六價鉻高達19Γ1. 5% (以Cr2O3計)，對環境造成很大污染。相對于有鈣焙燒法，無鈣焙燒法鉻轉化率高，不產生鉻酸鈣，排渣量小，渣中六價鉻含量低，對環境污染輕，便于治理，但設備投資大， 并且燒結現象嚴重。中國專利CN101717119公開了一種鉻礦少堿焙燒生產鉻酸鈉的方法，采用多次少堿的方式進行氧化焙燒，雖然減少了石灰石用量，提高了堿的利用率，但需要較高的反應溫度，并且仍有鉻酸鈣生成。中國專利CN101659444提供了一種鉻鐵礦制備鉻酸鈉的清潔生產方法，利用鉻鐵礦在NaOH-NaNO3-H2O介質中與氧化性氣體進行反應，硝酸鈉作為催化劑，反應中不被消耗， 本方法中轉化率達99%以上，渣中含鉻率小于0. 5%。但本方法引入的硝酸鈉在反應中易分解生成亞硝酸鹽，較難除去，使得鉻酸鈉的提取工藝難度加大。
發明內容
本發明的目的是針對現有技術當中設備投資大、反應溫度高、鉻酸鈉的提取難度大等缺陷，提供一種生產鉻酸鈉的方法，利用氧化氣體對鉻鐵礦與堿的混合焙燒料進行氧化處理，采用氣固流化床反應器在常壓下間歇生產鉻酸鈉，反應中無需添加鈣質，并能顯著降低堿的耗量。一種生產鉻酸鈉的方法，包括如下步驟
(1)將鉻鐵礦經破碎、磨礦至-200目含量70%以上；
(2)將經破碎、磨礦后的鉻鐵礦與堿充分攪拌焙燒0.5 lh，堿的加入量為理論量的 40% 70%，焙燒溫度為70(Tl00(TC ；
(3)將步驟(2)所得燒結物料磨細至-200目含量70%以上，加入氣固流化床反應器，通入氧化氣體，調節通氣量使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度28(T50(TC，反應 0. 5lh，得到一次焙燒產品；
(4)將步驟(3)所得一次焙燒產品經溶解以及固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與一次焙燒產品的液固比為;Γ5:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；(5)將步驟(4)所得浸渣烘干后與堿混合焙燒0.5 lh，堿的加入量為原礦理論量的 30% 60%，焙燒溫度為70(Tl000°C ；
(6)將步驟(5)所得燒結物料磨細至-200目含量70%以上，加入氣固流化床反應器，通入氧化氣體，調節通氣量使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度28(T50(TC，反應 0. 5lh，得到二次焙燒產品，將所得到的二次焙燒產品經溶解以及固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與二次焙燒產品的液固比為;Γ5:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；
(7)將步驟(6)所得浸渣經多級逆流洗滌得富鐵尾渣，洗滌液返回步驟(4)或(6)作為鉻酸鈉的溶解液；
(8)將步驟(4)和步驟(6)所得浸出液經蒸發結晶及洗滌，得鉻酸鈉產品。所述堿為氫氧化鈉或碳酸鈉。所述氧化氣體為空氣、氧氣以及富氧空氣。本發明的原理是采用多次少堿的方式生產鉻酸鈉，首先將磨細后的鉻鐵礦與欠量的堿在一定溫度下進行預氧化燒結，燒結礦經磨細后加入流化床內，通入氧化氣體進行氧化焙燒，利用流態化條件下氧氣迅速擴散至反應界面的特點，提高氧化速率，一次焙燒礦經浸出、液固分離后，浸渣再添加一定量的堿，經二次燒結、流態化焙燒、浸出、液固分離，得富鐵尾渣以及浸出液。本發明工藝無需添加鈣質，并能顯著降低堿的耗量，最終所得富鐵尾渣中鉻含量低于0. 4%，鉻的轉化率可達99%以上。
圖1為生產鉻酸鈉的工藝流程圖。
具體實施例方式實施例1
(1)將鉻鐵礦(Cr20345.24%)經破碎、磨細至-200目含量75% ；
(2)將鉻鐵礦與氫氧化鈉在760°C下充分攪拌焙燒30min，堿的加入量為理論量的55%；
(3)將所得燒結物料磨細至-200目含量80%，加入氣固流化床反應器，通入空氣，使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度300°C，反應lh，得一次焙燒產品；
(4)用鐵渣洗滌液浸取一次焙燒產品，經固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與一次焙燒產品的液固比為3:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；
(5)將所述步驟(4)所得浸渣烘干后在700°C下與堿混合焙燒0.證，堿的加入量為原礦理論量的50% ；
(6)將所得燒結物料磨細至-200目含量80%，加入氣固流化床反應器，通入空氣，使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度350°C，反應lh，得二次焙燒產品；用鐵渣洗滌液浸取二次焙燒產品，經固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與二次焙燒產品的液固比為3:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；
(7)將所述步驟(6)所得浸渣經多級逆流洗滌得到富鐵尾渣，洗滌液返回步驟(4)或(6)；
(8)將所述步驟(4)和步驟(6)所得浸出液經蒸發結晶以及洗滌得鉻酸鈉產品。鉻酸鈉晶體純度為99. 32%，富鐵尾渣含鐵26. 67%、鉻0. 31%，鉻鐵礦中鉻的轉化率為99. 10%。實施例2
(1)將鉻鐵礦(Cr20338.30%)經破碎、磨細至-200目含量75% ；
(2)將鉻鐵礦與碳酸鈉在950°C下充分攪拌焙燒40min，堿的加入量為理論量的60%；
(3)將所得燒結物料磨細至-200目含量83%，加入氣固流化床反應器，通入空氣，使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度400°C，反應lh，得一次焙燒產品；
(4)用鐵渣洗滌液浸取一次焙燒產品，經固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與一次焙燒產品的液固比為4:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；
(5)將所述步驟(4)所得浸渣烘干后在700°C下與碳酸鈉混合焙燒35min，碳酸鈉的加入量為原礦理論量的50% ；
(6)將所得燒結物料磨細至-200目含量83%，加入氣固流化床反應器，通入空氣，使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度400°C，反應lh，得二次焙燒產品；用鐵渣洗滌液浸取二次焙燒產品，經固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與二次焙燒產品的液固比為4:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；
(7)將所述步驟(6)所得浸渣經多級逆流洗滌得富鐵尾渣，洗滌液返回步驟(4)或(6);
(8)將所述步驟(4)和步驟(6)所得浸出液經蒸發結晶以及洗滌得鉻酸鈉產品。鉻酸鈉晶體純度為99. 12%，富鐵尾渣含鐵25. 39%、鉻0. 37%，鉻鐵礦中鉻的轉化率為99. 03%。實施例3
(1)將鉻鐵礦(Cr20350.42%)經破碎、磨細至-200目含量75% ；
(2)將鉻鐵礦與氫氧化鈉在800°C下充分攪拌焙燒35min，堿的加入量為理論量的58%；
(3)將所得燒結物料磨細至-200目含量73%，加入氣固流化床反應器，通入富氧空氣， 使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度330°C，反應lh，得一次焙燒產品，其中富氧空氣中氧氣的體積分數為50% ；
(4)用鐵渣洗滌液浸取一次焙燒產品，經固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與一次焙燒產品的液固比為3. 5:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；
(5)將所述步驟(4)所得浸渣烘干后在80(TC下與氫氧化鈉混合焙燒35min，氫氧化鈉的加入量為原礦理論量的50% ；
(6)將所得燒結物料磨細至-200目含量73%，加入氣固流化床反應器，通入富氧空氣， 使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度350°C，反應lh，得二次焙燒產品，其中富氧空氣中氧氣的體積分數為50% ；用鐵渣洗滌液浸取二次焙燒產品，經固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與二次焙燒產品的液固比為3. 5:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；
(7)將所述步驟(6)所得浸渣經多級逆流洗滌得富鐵尾渣，洗滌液返回步驟(4)或(6);
(8)將所述步驟(4)和步驟(6)所得浸出液經蒸發結晶以及洗滌得鉻酸鈉產品。鉻酸鈉晶體純度為99. 72%，富鐵尾渣含鐵28. 、鉻0. 20%，鉻鐵礦中鉻的轉化率為99. 43%。
權利要求
1.一種生產鉻酸鈉的方法，其特征在于制備步驟如下(1)將鉻鐵礦經破碎、磨礦至-200目含量70%以上；(2)將經破碎、磨礦后的鉻鐵礦與堿充分攪拌焙燒0.5 lh，堿的加入量為理論量的 40% 70%，焙燒溫度為70(Tl00(TC ；(3)將步驟(2)所得燒結物料磨細至-200目含量70%以上，加入氣固流化床反應器，通入氧化氣體，調節通氣量使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度28(T50(TC，反應 0. 5lh，得一次焙燒產品；(4)將步驟(3)所得一次焙燒產品經溶解以及固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與一次焙燒產品的液固比為3 5:1 ；(5)將步驟(4)所得浸渣烘干后與堿混合焙燒0.5 lh，堿的加入量為原礦理論量的 30% 60%，焙燒溫度為70(Tl000°C ；(6)將步驟(5)所得燒結物料磨細至-200目含量70%以上，加入氣固流化床反應器，通入氧化氣體，調節通氣量使物料處于流化狀態，保持反應器內溫度28(T50(TC，反應 0. 5lh，得到二次焙燒產品，將所得到的二次焙燒產品經溶解以及固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，其中溶解時添加的液體與二次焙燒產品的液固比為;Γ5:1，添加的液體為普通民用水或洗滌富鐵尾渣后的洗滌液；(7)將步驟(6)所得浸渣經多級逆流洗滌得富鐵尾渣，洗滌液返回步驟(4)或(6)作為鉻酸鈉的溶解液；(8)將步驟(4)和步驟(6)所得浸出液經蒸發結晶以及洗滌得到鉻酸鈉產品。
2.根據權利要求1所述生產鉻酸鈉的方法，其特征是所述堿為氫氧化鈉或碳酸鈉。
3.根據權利要求1所述生產鉻酸鈉的方法，其特征是所述氧化氣體為空氣、氧氣以及m氧全氣ο
全文摘要
本發明屬于鉻酸鈉的生產領域，涉及一種生產鉻酸鈉的方法。制備步驟如下(1)將鉻鐵礦粉與堿充分攪拌焙燒預氧化，其中堿的加入量為理論量的40%~70%；(2)將所得燒結物料磨細，加入氣固流化床反應器，通入氧化氣體，使物料處于流化狀態，在280~500℃下氧化焙燒，得一次焙燒產品；(3)將所得一次焙燒產品經溶解以及固液分離得鉻酸鈉浸出液以及浸渣，浸渣烘干后與堿混合焙燒預氧化，堿的加入量為原礦理論量的30%~60%；(4)重復步驟(2)和(3)；(5)將二次浸渣經多級逆流洗滌得富鐵尾渣，洗滌液返回作為鉻酸鈉的溶解液；(6)將浸出液經蒸發結晶以及洗滌得鉻酸鈉產品。本工藝無需添加鈣質，并能顯著降低堿的耗量，最終所得富鐵尾渣中鉻含量低于0.4%，鉻的轉化率可達99%以上。
文檔編號C01G37/14GK102432068SQ201110299700
公開日2012年5月2日 申請日期2011年9月28日 優先權日2011年9月28日
發明者馮雅麗, 李浩然, 王紀學 申請人:北京科技大學