[发明专利]一种含铬废渣生产铬酸盐的方法

说明书

技术领域

本发明属于湿法冶金或固体废弃物处理领域，具体涉及一种低能耗、无污染、技术先进的含铬废渣生产铬酸盐的方法。

背景技术

铬酸盐是一种工业必须的化工原料。作为制备红矾钠、铬酐、铬粉等铬系产品的化工原料，在冶金、材料、腐蚀与防护等方面有着广泛的应用。目前，国内外生产铬酸盐的来源主要是铬铁矿。铬铁矿的晶型结构为尖晶石结构，破坏这种尖晶石结构需要很高的激活能，且铬铁矿多为伴生矿，常含有镁、铝、硅等杂质，现有的工艺都有反应温度高、压力高、工艺流程长等缺点。铬铁矿资源绝大多数都用于钢厂等企业，这些企业每年都排放大量含铬废渣，其渣中三价铬含量为5%~20%。我国的铬资源并不丰富，且多为贫矿，铬铁矿基本上依赖于进口，若能用这些含铬废渣成产铬酸盐，在资源的再生利用、节能减排等方面有着重要的意义。即能减少废渣的排放，又能变废为宝，带来经济效益。

近年来，我们国家的铬盐工业发生了很大的技术改革，以有钙焙烧为代表的传统工艺正逐步被淘汰，取而代之是一些污染小、工艺先进的新技术，如无钙焙烧、亚熔盐液相氧化等。无钙焙烧由传统的有钙焙烧改进而来，以铬铁矿或铬渣作为填料，取代原来的钙质辅料，解决了无钙焙烧回转窑结圈的问题，减少了铬渣的排放量。无钙焙烧的不足在于，焙烧温度高（不低于1100℃），相对能耗高；其次是转化率低，无钙焙烧法铬总收率为90%。亚熔盐液相氧化法以碱金属氢氧化物亚熔盐为反应介质，铬铁矿与氧化剂在反应介质中发生反应并完成浸出。专利CN 1226512A、CN 1410358A、CN 101481144A、CN 101659444A对亚熔盐法及熔盐法系列铬盐清洁生产工艺作了全面的阐述。目前，该工艺已经建成万吨级示范工程。该法的缺点是：铬铁矿难分解，氧化分解温度高，为200~550℃，能耗大；碱液浓度高，为碱金属氢氧化物亚熔盐，设备腐蚀严重，且液相粘度大，工艺复杂，分离困难。

CN 102173455A公布了一种利用含铬废渣生产铬产品的方法。该方法以白云石，石灰石为填料，将含铬废料与纯碱、过氧化钠以一定比例混合，用炭粉烧结；烧结后浸取烧结熟料，调节溶液pH值，得最终产品。该方法与传统的有钙焙烧法相类似，其缺点是焙烧温度高，反应温度在600℃以上，能耗高；铬回收率不高，且产出含六价铬铬渣。

CN 101508466A公开了一种铬酸盐的高效、节能、清洁的生产方法，该方法采用铬铁为原料，在高温高压碱溶液中进行氧化溶出，经过降温降压后，固液分离，获得铬酸盐溶液、水和氧化铁或水和氧化铁、氧化铬的混合物。该发明的反应器为高温高压反应釜，工艺条件复杂，且铬转化率较低。

本发明所指的含铬废渣主要为含氢氧化铬的废渣，具体指在冶金、化工、制药、轻工等工业过程中产生的工业含铬废料，其中铬的主要赋存状态为无定形的氢氧化铬或其水合物。如：铬铁矿、钒钛磁铁矿、红格矿以及红土镍矿等含铬伴生矿在冶金过程中产生的含铬废渣；维生素K3等以铬盐为生产原料的产品，在工业生产过程中产生的含铬废渣；以电镀铬污泥为代表的其他含铬废料。而目前这些含铬废渣由于技术所限，基本以堆存为主。

发明内容

本发明的目的是克服现有铬酸盐生产工艺的一系列问题，提供一种生产铬酸盐的新的原料来源及生产工艺。

本发明提供一种以含铬废渣为原料生产铬酸盐的清洁方法，其原理是，20~300℃下含铬废渣中的三价铬在碱金属氢氧化物或碳酸盐溶液中与氧化剂反应，含铬废渣中的三价铬被氧化为六价铬，生成碱金属铬酸盐。以氧气为氧化剂的反应式如下：

2Cr³⁺+10OH^-+1.5O₂→2CrO₄^2-+5H₂O

2Cr³⁺+2CO₃^2-+1.5O₂→2CrO₄^2-+2CO₂+3H₂O

本发明提供的一种含铬废渣生产铬酸盐的方法，将经过预处理的含铬废渣在碱性溶液中与氧化剂反应，反应液经除杂后蒸发结晶，液固分离后得到铬酸盐产品。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种含铬废渣生产铬酸盐的方法，所述方法包括如下步骤：

1）将含铬废渣置于碱性溶液中并加入氧化剂进行氧化反应，得到反应液与不溶物的混合浆料；

2）将步骤1）得到的混合浆料固液分离，分别得到含铬酸盐碱液及滤饼（Ⅱ）；