本實用新型涉及鉻鐵氯化技術領域，尤其涉及一種鉻鐵氯化裝置。
背景技術：
三氯化鉻是合成其他鉻鹽的重要原料，被廣泛用于印染工業、電鍍工業、化學工業、顏料工業、以及有機合成等方面。其中，在印染工業中用作媒染劑、在電鍍工業中用于鍍鉻、化學工業中用于生產其他鉻鹽、顏料工業中用于制造各種含鉻顏料，在有機合成方面用于制造鉻催化劑、也可以作為分解試劑。
目前，無水三氯化鉻的制法是用三氧化二鉻通氯加碳在高溫狀態下反應制得，這種方法存在工藝流程長、制造成本高、產品質量低、有污染等缺陷。三氧化二鉻是鉻鐵礦經氧化焙燒、浸取、酸化、結晶、干燥先制無水紅礬鈉，然后同硫酸反應制成鉻酐，鉻酐再經高溫煅燒而成；或者鉻鐵礦經氧化焙燒、水浸得到鉻酸鈉溶液，加入硫磺還原析出氫氧化鉻沉淀，再經過濾分離、水洗、烘干、高溫煅燒而制得三氧化二鉻。
還有一種無水三氯化鉻制法是用金屬鉻同氯氣在高溫下反應制得，該方法所使用的金屬鉻是用鋁熱法生產，其主要原料三氧化二鉻同樣需要采用上述工藝制得，因此這種無水三氯化鉻的生產方法同樣存在制造成本高、產品質量低、有污染的缺點。
現有技術下的無水三氯化鉻生產裝置流程長、氧化鉻成本高；Si、Na、S、Fe等雜質較難去除，產品質量差；其主要原料三氧化二鉻氧化焙燒制備過程中，會產生大量含有Cr6+的有毒鉻渣，污染環境，而且治理困難、費用高。
技術實現要素：
針對上述問題，本實用新型旨在解決上面描述的問題。本實用新型的一個目的是提供一種解決以上問題中的任何一個的鉻鐵氯化裝置。具體地，本實用新型提供能夠縮短工藝流程、且實現三氯化鉻的清潔生產的鉻鐵氯化裝置。
根據本實用新型的第一方面，本實用新型提供了一種鉻鐵氯化裝置，所述鉻鐵氯化裝置包括依次連通設置的投料區、反應區、出料區和尾氣處理區，其中，所述反應區包括氯化爐和排渣槽，所述投料區與所述氯化爐相連通，所述氯化爐與所述出料區相連通，所述排渣槽與所述氯化爐的底端相連通。
其中，所述出料區包括一級冷凝器和二級冷凝器，其中，所述一級冷凝器設置在所述氯化爐和所述二級冷凝器之間，且所述氯化爐、所述一級冷凝器和所述二級冷凝器依次相連通。
其中，所述一級冷凝器的底端設置有第一出料罐，所述二級冷凝器的底端設置有第二出料罐。
其中，所述投料區包括爐前混料倉和螺旋給料機，其中，所述爐前混料倉與所述螺旋給料機的第一端相連通，所述螺旋給料機的第二端與所述氯化爐相連通。
其中，所述投料區還包括膨脹倉，所述膨脹倉與所述爐前混料倉相連通。
其中，所述尾氣處理區包括至少一個尾氣淋洗塔，所述尾氣淋洗塔的底部設置有至少一個淋洗泵，所述尾氣淋洗塔與所述出料區相連通。
其中，所述尾氣處理區包括兩個所述尾氣淋洗塔，且兩個所述尾氣淋洗塔串聯設置。
其中，所述尾氣處理區還包括尾氣風機和煙囪，其中，所述尾氣風機的入口端與串聯設置的至少一個所述尾氣淋洗塔中最后一個所述尾氣淋洗塔相連通，所述尾氣風機的出口端與所述煙囪相連通。
其中，所述煙囪的出口高于地面15米。
本實用新型提供的鉻鐵氯化裝置工藝流程短、生產制造成本低，由該鉻鐵氯化裝置生產的三氯化鉻質量明顯優于現有技術，完全解決了現有工藝Cr6+的污染問題，是典型的清潔生產新工藝裝置，其經濟效益和社會效益顯著。
參照附圖來閱讀對于示例性實施例的以下描述，本實用新型的其他特性特征和優點將變得清晰。
附圖說明
并入到說明書中并且構成說明書的一部分的附圖示出了本實用新型的實施例，并且與描述一起用于解釋本實用新型的原理。在這些附圖中，類似的附圖標記用于表示類似的要素。下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，而不是全部實施例。對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1示例性地示出了根據本實用新型的鉻鐵氯化裝置的結構示意圖。
具體實施方式
為使本實用新型實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。
本實用新型的基本思想是，設計一種可以直接采用鉻鐵礦生產三氯化鉻的裝置，減少中間工藝，縮短工藝流程。利用三氯化鉻和氯化鐵的熔點之差，采用鉻鐵礦直接與氯氣進行氯化反應，并通過控制出料溫度輕易將三氯化鉻和氯化鐵進行分離，從而得到高品質的三氯化鉻，同時有效避免Cr6+的產生，避免環境污染。
下面結合附圖，對根據本實用新型所提供的鉻鐵氯化裝置進行詳細描述。
本實用新型提供了一種鉻鐵氯化裝置，圖1示出了該鉻鐵氯化裝置的一種實施例的結構示意圖。參照圖1所示，該鉻鐵氯化裝置包括依次連通設置的投料區10、反應區20、出料區30和尾氣處理區40。其中，反應區20包括氯化爐21和排渣槽22，投料區10與氯化爐21相連通。在使用時先將氯化爐21預熱到850℃以上，原料經由投料區10加入到反應區20的氯化爐21內，同時向氯化爐21內通入氯氣，進行氯化反應，將溫度保持在850℃～1050℃之間，制得無水三氯化鉻和氯化鐵。同時，氯化爐21與出料區30相連通，制得的無水三氯化鉻和氯化鐵進入出料區30進行分離、出料處理；排渣槽22與氯化爐21的底端相連通，在氯化反應過程中，鉻鐵礦中未參與反應的廢渣則經由排渣槽22排出爐外。
具體地，出料區30包括一級冷凝器31和二級冷凝器32，其中，一級冷凝器31設置在氯化爐21和二級冷凝器32之間，且氯化爐21、一級冷凝器31和二級冷凝器32依次相連通。由于三氯化鉻的沸點明顯高于氯化鐵的沸點，所以可以在氯化鐵中先分離收集三氯化鉻，即一級冷凝器31用于分離收集三氯化鉻，二級冷凝器32則用于收集氯化鐵。具體地，一級冷凝器31的出口溫度控制在400℃～600℃，可以確保三氯化鉻進入冷凝狀態，而氯化鐵仍完全保持在氣態，從而有效將三氯化鉻進行分離收集；二級冷凝器32的出口溫度控制在100℃～150℃，確保氯化鐵完全進入冷凝狀態，能夠進行收集。
具體地，一級冷凝器31的底端設置有第一出料罐310，用以將固態無水三氯化鉻進行排出；二級冷凝器32的底端設置有第二出料罐320，用以將固態氯化鐵進行排出收集。
參照圖1所示，投料區10包括爐前混料倉11和螺旋給料機12。其中，爐前混料倉11與螺旋給料機12的第一端相連通，螺旋給料機12的第二端與氯化爐21相連通。準備好的各原料經由爐前混料倉11進行混合，混合均勻后的物料經由螺旋給料機輸送到氯化爐21內參與氯化反應。
在本實施例中，投料區10還包括膨脹倉13，膨脹倉13與爐前混料倉11相連通。鉻鐵礦在進入投料區10之前先進行粉碎，然后與捕集劑一同進入膨脹倉13，進行預熱，然后再進入爐前混料倉11進行均勻混合。
根據本實用新型的鉻鐵氯化裝置，其尾氣處理區40包括至少一個尾氣淋洗塔41，尾氣淋洗塔41的底部設置有至少一個淋洗泵42，尾氣淋洗塔41與出料區30相連通。反應區20反應后并經由出料區30未發生冷凝的氣體，達到尾氣處理區40進入尾氣淋洗塔41中，淋洗泵42將淋洗液抽入尾氣淋洗塔41，對尾氣進行淋洗處理，令最終排放的廢氣達到國家排放標準。
在本實施例中，尾氣處理區40包括兩個尾氣淋洗塔41，且兩個尾氣淋洗塔41串聯設置。
另外，尾氣處理區40還包括尾氣風機43和煙囪44，其中，尾氣風機43的入口端與串聯設置的多個尾氣淋洗塔41中最后一個尾氣淋洗塔41相連通，尾氣風機43的出口端與煙囪44相連通。尾氣風機43將尾氣淋洗塔41中經過淋洗處理的廢氣吸出，并經由煙囪44在高空中進行排放。具體地，根據本實用新型的鉻鐵氯化裝置，其煙囪44的出口高于地面15米。
下面示例性地描述幾種應用根據本實用新型的鉻鐵氯化裝置生產三氯化鐵的具體實施例。
實施例1
將含碳7～8％的高碳鉻鐵和氧化鐵粉碎到200～325目，高碳鉻鐵與氧化鐵粉按100:(25～30)的比例在爐前混料倉12中混合均勻，然后加入到經預熱850℃以上的沸騰氯化爐21內，同時向氯化爐21內通入氯氣進行氯化反應，并使溫度保持在850℃～1050℃。控制一級冷凝器31的出口溫度為400℃～600℃，回收三氯化鉻；控制二級冷凝器32的出口溫度在100℃～150℃，回收氯化鐵。
實施例2
將含碳7～8％的高碳鉻鐵粉碎到200～325目，然后加入到經預熱850℃以上的沸騰氯化爐21內，同時向氯化爐21內通入氯氣進行氯化反應，并通入鉻鐵重量比25％～30％的氧氣(或相應氧氣量的空氣)，使溫度保持在850℃～1050℃。控制一級冷凝器31的出口溫度為400℃～600℃，回收三氯化鉻；控制二級冷凝器32的出口溫度在100℃～150℃，回收氯化鐵。
實施例3
將含碳3％的中碳鉻鐵和氧化鐵粉碎到200-325目，高碳鉻鐵與氧化鐵粉按100:14的比例在爐前混料倉12中混合均勻，然后加入到經預熱850℃以上的沸騰氯化爐21內，同時向氯化爐21內通入氯氣進行氯化反應，并使溫度保持在850℃～1050℃。控制一級冷凝器31的出口溫度為400℃～600℃，回收三氯化鉻；控制二級冷凝器32的出口溫度在100℃～150℃，回收氯化鐵。
實施例4
將含碳0.5％的低碳鉻鐵碎到200-325目，然后加入到經預熱850℃以上的沸騰氯化爐21內，同時向氯化爐21內通入氯氣進行氯化反應，并通入鉻鐵重量比2％的氧氣(或相應氧氣量的空氣)，使溫度保持在850℃～1050℃。控制一級冷凝器31的出口溫度為400℃～600℃，回收三氯化鉻；控制二級冷凝器32的出口溫度在100℃～150℃，回收氯化鐵。
上面描述的內容可以單獨地或者以各種方式組合起來實施，而這些變型方式都在本實用新型的保護范圍之內。
需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者設備中還存在另外的相同要素。
以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，僅僅參照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明。本領域的普通技術人員應當理解，可以對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的精神和范圍，均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。