[发明专利]无钙造粒焙烧加工铬铁矿工艺方法

说明书

本发明为无钙造粒焙烧加工铬铁矿的生产工艺方法。

当今铬盐生产均以钙质填料(石灰石和白云石)同铬铁矿、纯碱及少部分铬渣混合粉料焙烧(简称传统工艺)。该工艺生产铬盐排渣量大(大约2.5-3吨渣/吨产品)，铬渣中含有水不溶的铬酸钙，并含有六价铬高达2-3％(以三氧化二铬计)。大量铬渣中的六价铬难以解毒治理，造成对环境的严重污染。

为解决铬盐生产严重污染环境的问题，对有钙焙烧的传统工艺做了大量研究。美国和日本做了少加钙质填料的少钙焙烧研究，使铬渣排放量减少到2吨渣/吨产品左右，但渣中含铬酸钙和六价铬的问题没有解决。目前西方国家仍达不到铬渣无毒排放。

中国研究无钙焙烧铬铁矿加工生产铬盐的专利(85102681)解决了铬渣中含铬酸钙的问题，并可以减少铬渣排放量，降低铬渣中六价铬的含量。但该专利方法采用的是粉料焙烧工艺，在1200℃焙烧2-3小时，铬氧化率仍超不过90％，铬矿资源利用率不高。该工艺能耗高，并且以粉料形式在回转窑中焙烧，炉料部分熔融为液相，易使炉料结壁，至使焙烧设备不仅复杂，而且难以操作，工业生产流程不易打通。另外，该专利铬渣还需经过分选(如酸选、重选、磁选)处理才能返回做填料使用。为此，对铬铁矿的无钙焙烧工艺应进一步改进。

本发明的目的是进一步对铬铁矿的焙烧工艺进行改进，达到焙烧不结圈(即不结壁)，提高铬氧化率和铬矿资源利用率，缩短焙烧时间，降低能耗，铬渣排放量少，铬渣中六价铬含量低并易解毒处理，使铬盐生产污染环境的问题得到控制和有效的处理。

本发明以铬铁矿、纯碱、铬渣(不需经任何分选方法处理的铬渣)为炉料，加入促进剂硝酸钠，并以碱溶液为造粒剂，将炉料造粒，粒料经烘干后，在回转窑中焙烧。焙烧后的炉料(称为熟料)冷却、破碎，加含铬洗水进行湿磨浸取，浆液过滤，滤液再经加工制成铬盐产品；滤渣即铬渣不用经任何分选，直接将其中70％(wt)返回做填料使用，余下30％的铬渣不含铬酸钙成份，六价铬含量＜0.2％，极易用湿法解毒。

本发明所用的浸取过滤后的铬渣不需要经过任何分选措施如酸选、重选、磁选等，直接可返加焙烧工序做填料使用。返回做填料使用的铬渣一般占滤出铬渣总量的70％(重量)，这部分铬渣需要磨细至过100目筛，与铬铁矿的细度相同，然后才能与铬铁矿、纯碱混合造粒。铬铁矿、纯碱、铬渣的配比需要控制在100∶75-80∶210-240(重量)范围内，在造粒前三种物料要充分混合均匀。

促进剂硝酸钠的使用量一般为炉料的总重量的1-15％(重量)，它可以直接混于炉料中，也可以与烧碱一起配制成混合溶液，在造粒时喷于炉料中。

烧碱溶液的浓度一般控制在5-8％(重量)范围内，它可以单独使用，在造粒时喷于炉料中起造粒剂的作用；也可以与促进剂硝酸钠溶液混合，还可以与碳酸钠溶液混合或者三种溶液同时混合，造粒时喷于炉料中。碳酸钠溶液浓度一般控制在1.5-2.5％(重量)范围内。

本发明将炉料造粒，要求控制粒料的粒径在5-8mm范围内。成粒后在100-400℃下烘干，干粒应保持有足够的强度，使之在回转窑中焙烧中不至于粉碎。干粒料的强度一般控制在4-15Kg/粒范围内为宜。

本发明由于采用粒料焙烧，焙烧的最高温度不超过1150℃，一般控制在1000-1150℃，焙烧时间10-20分钟即可。

采用本发明的焙烧工艺，可以降低焙烧温度，缩短焙烧时间，进而显著降低能耗。炉料焙烧时不结圈，使焙烧操作易于控制；铬氧化率可以达到90-96％，提高了铬矿资源的利用率。排放的铬渣中不含铬酸钙，排放量＜0.8吨渣/吨产品，铬渣中六价铬含量＜0.2％，并易解毒。

                     实例1

铬铁矿(Cr₂O₃≥45％)粉碎至100目，纯碱、铬渣磨细至100目，硝酸钠四种物料混合均匀，其物料配比为铬铁矿∶纯碱∶铬渣∶硝酸钠＝100∶76∶215∶4(重量)。用8％的烧碱溶液喷雾造粒(＞25℃)，粒径5-8mm，在200℃下烘干，干粒强度8-15Kg/粒，粒料在1150℃回转窑中焙烧10分钟，不结圈。熟料铬氧化率94％。经浸取过滤，铬渣中不含铬酸钙，六价铬浸出率在99.7％以上。可将其中70％的铬渣返回做填料使用，剩余铬渣用湿法解毒排放。

                     实例2