一种铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法技术

本发明专利技术属于铬铁矿湿法冶金与铬化工领域，特别涉及一种铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法。根据本发明专利技术的方法包括以下步骤：１）铬铁矿在ＮａＯＨ溶液中与氧化性气体进行反应；２）稀释步骤１）得到的产物，使部分结晶的铬酸钠全部进入液相；３）将步骤２）得到的固液混合料浆进行固液分离；４）向得到的稀释液中加入氧化钙除杂；５）将得到的除杂溶液蒸发结晶，得到铬酸钠晶体与结晶母液，固液分离后铬酸钠晶体用饱和铬酸钠溶液淋洗，经干燥后即可得到合格的铬酸钠产品。根据本发明专利技术的方法，反应体系成分简单，体系中未引入难分离相，有利于铬酸钠的高效分离，反应温度大大降低，能耗小，有效降低了铬酸钠的生产成本，该发明专利技术铬浸出率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于铬铁矿湿法冶金与铬化工领域，特别涉及一种铬铁矿加压浸出清洁生 产铬酸钠的方法。
技术介绍
铬酸钠是重要的工业化工产品，是生产其他铬化合物的必需品。铬铁矿是生产铬 酸钠的直接来源。铬铁矿在成矿过程中，铬与其他金属元素形成了铬铁尖晶石结构((Mg，Fe) (Cr, AD2O4)。这使得用机械磨矿和选矿的方法很难使铬分离出来。我国现行的用铬铁矿生产铬 酸钠的方法主要有有钙焙烧法和无钙焙烧法。铬铁矿使用传统的有钙焙烧法工艺冶炼时， 铬转化率低，仅为75%左右，并且排渣量大、渣中六价铬含量高，环境污染严重；优化传统 有钙焙烧法形成的无钙焙烧法，与有钙焙烧法相比较，铬浸出率高、排渣量小、渣含六价铬 低，但设备投资大，焙烧过程中炉体结圈严重，现在美国日本能够工业化，但国内尚未实现 大规模工业化。近年来，中国科学院过程工程研究所对铬盐的液相法清洁生产工艺作了大量研 究，开发了亚熔盐法及熔盐法系列铬盐清洁生产工艺。CN1410358利用KOH熔盐在氧化剂 的作用下，液相氧化分解铬铁矿，转化率高，排渣量小。目前，该工艺已经建成万吨级示范工 程。但这一工艺的最终产品为氧化铬，无法满足市场对铬酸钠系列产品的要求。CN1226512 用NaOH代替Κ0Η，具体介绍了 NaOH熔盐液相氧化分解铬铁矿生产铬酸钠清洁工艺。该法使 用NaOH熔盐，碱矿比为3 1 6 1，NaOH熔盐温度为500 550°C，反应时间为6小时， 稀释后冷却结晶得到铬酸钠与铝酸钠的混晶，再进一步分离铬酸钠和铝酸钠。该法的缺点 是使用NaOH熔盐要求反应温度高，稀释碱液循环利用时需要蒸发提高碱的浓度，能耗高； 稀释后的碱液浓度依然很高，溶液粘度大，固液分离难；而高温高碱环境下，设备腐蚀严重； 并且得到的混晶需要进一步分离，工艺流程长。为了解决CN1226512的不足，CN101659444提出了在体系中加入了 NaNO3以取代部 分NaOH的工艺。该工艺反应温度为280 400°C，转化率大于99%，渣中含铬率小于0. 5% ； 在体系中NaNO3只作为反应催化剂，自身不消耗。但是该工艺的不足之处是引入了 NaNO3, 使得Na2CrO4晶体的提取工艺复杂、难度大；且在反应过程中硝酸钠易分解成亚硝酸钠，并 很难去除，使得这一工艺的工业化受到了很大的束缚。随着材料科学的进步，冶金设备的发 展，需要一种更优化、高效的以铬铁矿制备铬酸钠的清洁生产工艺。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的正是针对上述现有技术的不足之处，提供的一种依据铬铁矿 矿物特性，对铬铁矿进行加压浸出生产铬酸钠的方法。本专利技术的原理是铬铁矿在高压釜中，与一定浓度的NaOH溶液、氧化性气体在 180 320°C发生反应，使三价铬被氧化成六价铬生成铬酸钠，其中涉及的化学反应有<formula>formula see original document page 4</formula><formula>formula see original document page 4</formula>本专利技术所述的铬酸钠清洁生产方法是铬铁矿在NaOH溶液和氧化性气氛中氧化 分解，使铬以Na2CrO4的形式进入溶液，稀释后过滤除去尾渣，再进行蒸发结晶得到铬酸钠产品。根据本专利技术的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法，包括以下步骤1)铬铁矿在NaOH溶液中与氧化性气体进行加热氧化反应，NaOH的浓度为30% wt 80% wt, NaOH与铬铁矿的质量比为2 1 10 1，反应后得到含Na2Cr04、NaOH及 其它水溶性杂质的溶液以及富铁尾渣、铬酸钠晶体的固液混合物；2)稀释步骤1)得到的产物，使部分结晶的铬酸钠全部进入液相，得到含NaOH、 Na2CrO4及水溶性杂质组份的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；3)将步骤2)得到的固液混合料浆进行固液分离，分别得到富铁尾渣和含NaOH、 Na2CrO4及水溶性杂质组份的稀释溶液；4)向步骤3)得到的稀释液中加入氧化钙除杂，固液分离后得到除杂液和含钙废 渣；5)将步骤4)得到的除杂溶液蒸发结晶，得到铬酸钠晶体与结晶母液，固液分离后 铬酸钠晶体用饱和铬酸钠溶液淋洗，经干燥后即可得到合格的铬酸钠产品。根据本专利技术的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法，其中，所述步骤还包括将 步骤3)得到的富铁尾渣用清水进行多级逆流洗涤的步骤，因此，可以用清水或上述得到的 洗涤液稀释步骤1)得到的产物。根据本专利技术的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法，其中，所述步骤还包括将 步骤5)得到的结晶母液调碱后返回步骤1)用于铬铁矿的氧化分解。根据本专利技术的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法，优选地，步骤1)中的氧化 反应的反应温度为180°C 320°C。根据本专利技术的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法，优选地，步骤1)中的氧化 反应的反应时间为0. 5 10. O小时。根据本专利技术的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法，优选地，在步骤1)中，氧 化性气体的分压为0. IMPa 5. OMPa,根据本专利技术的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法，其中，在步骤1)中，所述 氧化性气体为空气、氧气、富氧空气、臭氧及其混合物。因此，根据本专利技术的具体实施例的铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法可以包 括以下步骤1)铬铁矿在一定浓度的NaOH溶液中与氧化性气体进行反应，所述氧化性气体 可以是空气、氧气、富氧空气、臭氧及其混合物，反应时的氧或其它氧化性气体的分压为 0. IMPa 5. OMPa，NaOH与铬铁矿的质量比为2 1 10 1，NaOH的浓度为30% wt 80% wt,反应的温度为180°C 320°C，反应的时间为0. 5 10. O小时，反应后得到含Na2Cr04、NaOH及其它水溶性杂质的溶液以及富铁尾渣、铬酸钠晶体形成的固液混合物；2)将步骤1)得到的产物用清水或以下步骤4)得到的洗涤液稀释，使部分结晶的 铬酸钠全部进入液相，得到含NaOH、Na2CrO4及水溶性杂质组份的溶液及富铁尾渣的固液混 合料浆；3)将步骤2)得到的固液混合料浆进行固液分离，分别得到富铁尾渣和含NaOH、 Na2CrO4及水溶性杂质组份的溶液；4)步骤3)得到的富铁尾渣用清水多级逆流洗涤，洗涤液可用作步骤2)的稀释； 5)将步骤3)得到的稀释液加入氧化钙除杂，固液分离后得到除杂液和含钙废渣；6)将步骤5)得到的含NaOH、Na2CrO4等的溶液蒸发结晶，得到铬酸钠晶体与结晶 母液，固液分离后铬酸钠晶体用饱和铬酸钠溶液淋洗，经干燥后即可得到合格的铬酸钠产Pm ；7)将步骤6)得到的结晶母液调碱后返回步骤(1)用于铬铁矿的氧化分解。本专利技术提出了在高压釜中加压浸出铬铁矿生产铬酸钠的清洁工艺，与国内外现有 的生产方法相比，有明显的优越性1、从反应体系看，浸出液成分简单，体系中未引入难分离相，在反应及浸出过程 中，生成的水溶性副产物为铝酸钠、硅酸钠、碳酸钠，可加入氧化钙除去，有利于铬酸钠的高 效分离。2、从反应条件看，与传统工艺相比，反应温度大大降低，能耗小，有效降低了铬酸 钠的生产成本。3、该专利技术铬浸出率高，可达99%以上，排渣量小，渣中毒性六价铬含量低，渣主要 成分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：１）铬铁矿在ＮａＯＨ溶液中与氧化性气体进行加热氧化反应，ＮａＯＨ的浓度为３０％ｗｔ～８０％ｗｔ，ＮａＯＨ与铬铁矿的质量比为２∶１～１０∶１，反应后得到含Ｎａ↓［２］ＣｒＯ↓［４］、ＮａＯＨ及其它水溶性杂质的溶液以及富铁尾渣、铬酸钠晶体的固液混合物；２）稀释步骤１）得到的产物，使部分结晶的铬酸钠全部进入液相，得到含ＮａＯＨ、Ｎａ↓［２］ＣｒＯ↓［４］及水溶性杂质组份的溶液及富铁尾渣的固液混合料浆；３）将步骤２）得到的固液混合料浆进行固液分离，分别得到富铁尾渣和含ＮａＯＨ、Ｎａ↓［２］ＣｒＯ↓［４］及水溶性杂质组份的稀释溶液；４）向步骤３）得到的稀释液中加入氧化钙除杂，固液分离后得到除杂液和含钙废渣；５）将步骤４）得到的除杂溶液蒸发结晶，得到铬酸钠晶体与结晶母液，固液分离后铬酸钠晶体用饱和铬酸钠溶液淋洗，经干燥后即可得到合格的铬酸钠产品。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：徐红彬，张懿，李佐虎，张小飞，肖清贵，裴丽丽，李平，张洋，郑诗礼，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]