[发明专利]含铬物料强氧化焙烧技术

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用含铬物料通过强氧化焙烧技术生产铬酸盐的方法，属于无机盐生产和资源环境领域。

背景技术

含铬物料主要包括铬铁矿、铬渣和制革过程的铬泥等。铬铁矿是铬及铬盐生产的主要原料，铬渣是铬及铬盐生产过程排出的含铬废渣，铬泥是制革过程排出的含铬废渣。现有利用含铬物料生产铬盐的方法均存在铬转化率和回收率低、铬污染严重等问题。

目前由铬铁矿生产铬盐的主要生产方法分为有钙焙烧法和无钙焙烧法。传统有钙焙烧法是将铬铁矿、纯碱、石灰石和白云石等含钙填料及少部分返渣的混合粉料在1100～1200℃下进行氧化焙烧。该工艺由于加入矿石量2倍以上的含钙填料，导致排渣量大(约2.5～3吨渣/吨-红矾钠)，铬渣中含有大量水不溶的铬酸钙，难以解毒处理；该工艺铬回收率仅75％左右，铬渣总铬含量达5～7％(以Cr₂O₃)，对环境造成严重污染。无钙焙烧法是将铬铁矿、纯碱和返渣的混合粉料在1100～1200℃下进行氧化焙烧。该工艺由于不加入含钙填料，铬渣量显著降低(约0.8吨/吨-红矾钠)，渣中基本不含高毒性的铬酸钙；但是该工艺为避免低共熔物造成的炉窑结圈，需要配入矿石量2～3倍的返渣，大量返渣在焙烧系统循环造成生产效率低；该工艺焙烧过程铬氧化速率慢、焙烧时间长，炉内铬氧化率低(仅75％左右)、熟料浸出渣含铬高。

为解决由铬铁矿生产铬盐过程的严重污染问题，国内外曾对有钙焙烧工艺作了大量研究，美国和日本做了少加含钙填料的少钙焙烧研究，使铬渣排放量降低到2吨/吨产品以下，但该法没有解决渣含铬酸钙和六价铬的问题。中国研究无钙焙烧生产铬酸盐的专利(CN85102681)、(CN1418823)解决了铬渣中含铬酸钙的问题，减少了铬渣排放量，降低了铬渣中六价铬的含量；但这些专利采用的是粉料焙烧工艺，焙烧过程炉窑易结圈，炉窑内铬转化率仍较低，炉料需配入大量返渣或其他填料。中国专利(CN1104258)采用无钙造粒焙烧生产铬酸盐的工艺，炉料中加入促进剂，解决了焙烧过程炉窑结圈问题，并减少了焙烧时间；但该工艺仍需将70％以上的浸出渣返回焙烧系统做填料，生产效率受到限制。

现有铬渣的处理方法主要是将铬渣中的六价铬还原解毒后固化堆存或用于生产建材。在这些方法中，铬被还原后不能与渣分离，还原后的三价铬可被慢慢氧化，不能解决铬渣的潜在污染。中国研究铬渣返烧回收铬的专利(CN1074888)将铬渣配入少量铬铁矿和纯碱在氧化气氛下焙烧，使铬转化为铬酸钠后用水浸回收其中的铬。该方法可以降低铬渣中总铬含量，但渣中铬浸出率仅60％左右，渣仍需进一步处理，铬渣的污染问题未得到解决。

发明内容

本发明旨在通过强化含铬物料氧化焙烧过程，提高铬的氧化率和转化率并取消由铬铁矿生产铬盐氧化焙烧过程中的返渣，提高铬回收率和生产效率；在回收有毒含铬废料中铬的同时实现无害化处理，消除含铬物料中铬的污染。

本发明提出的含铬物料强氧化焙烧技术主要包括以下步骤：1)在含铬物料中配入纯碱和催化剂，并对物料进行磨细，使各组分混合均匀；2)将混合物料用水造球，以防止粉料焙烧过程生成的低熔点铬盐共熔物造成炉窑结圈；3)对混合物料球团进行氧化焙烧，使物料中的铬充分被氧化并转化为可与渣分离的水溶性铬盐；4)氧化焙烧熟料采用铬渣洗液进行浸出，浸出浆液经液固分离后得到铬浸出液和浸出渣，浸出液经净化生产铬盐，浸出渣可用于生产其它产品或堆存。

主要工艺参数为：1)炉料粒度：含铬物料、纯碱、催化剂均须磨细至＞74μm的颗粒按重量计小于5％；2)混合生料配比：含铬物料与纯碱的配比按[Na₂O]/[Cr₂O₃]的分子比进行计算，分子比控制在2～2.3之间；3)炉料中铬氧化的催化剂为含镧、铈或钇的稀土矿(如独居石、磷钇矿、氟碳铈矿等)，催化剂添加量为含铬物料质量的0.5～1％；4)炉料用水或纯碱的水溶液对混合粉料进行造球，造球用水量为球团质量的5～10％，当含铬物料总铬含量小于17％(以Cr₂O₃计)时，混合物料可不造球；5)氧化焙烧制度：球团氧化焙烧的温度为1000～1200℃，焙烧时间为30～90min，焙烧温度越高，焙烧时间越短。