[发明专利]一种铬铁矿浸出提铬的方法

说明书

技术领域

本发明属于铬铁矿湿法冶金与铬化工领域，尤其涉及一种氢氧化钾、碳酸钾、铝酸钾混合溶液中铬铁矿加压浸出提铬的方法。

背景技术

铬铁矿是一种尖晶石构型的矿物，是目前唯一可供开采的铬矿石。铬铁矿主要成分为铁、镁和铬的氧化物，通式可表示为(Fe,Mg)Cr₂O₄。铬盐是重要的无机化工产品之一，是重要的化工-轻工-高级合金材料的基础原料，中国国民经济中的工业产品约10%与铬盐有关。

目前，以铬铁矿为原料生产铬盐产品的方法主要有钙焙烧法和无钙焙烧法。我国铬化工现行生产工艺技术落后，目前大多数企业采用传统的有钙钠化焙烧工艺，该工艺铬转化率低，反应温度高、铬渣多，污染严重，六价铬以强致癌性铬酸钙形式赋存。严重污染水体、土壤和大气，威胁人身安全和健康，已成为社会广泛关注的焦点，引起国家的高度重视。铬渣污染是久攻不破的环保难题，优化传统工艺的无钙焙烧技术铬浸出率高、排渣少、但设备投资大，焙烧过程炉体结圈严重，工业化实施普及困难。

CN1418823A、CN102275992A、CN85102681、CN1579947、CN101066779、CN102643977A、CN85100396等分别对有钙焙烧或无钙化焙烧工艺进行优化改进，一定程度上提高了铬转化率同时减少铬渣排放，但以上工艺的焙烧原理、操作过程及操作温度与传统工艺基本相同，反应温度依然很高，能耗大，且仅能部分降低而非从本质上解决铬渣污染问题。

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做了大量研究，开发了亚熔盐法及熔盐法系列铬盐清洁生产工艺。US7968066B2利用KOH熔盐液相氧化分解铬铁矿，转化率高，排渣量小，且反应温度在250～400℃，目前该工艺已建成万吨级示范工程。但其碱液循环蒸发浓缩过程能耗较大。

还有CN101659444及CN101481144提出了在体系中添加催化剂的作用下生产铬酸钾，铬铁矿在NaOH-NaNO₃-H₂O或KOH-KNO₃-H₂O介质中与氧化性气体反应，硝酸根作为催化介质，在反应中不被消耗；反应后得到碱液、铬酸钠（钾）及铁渣的混合反应产物。经混合反应产物的浸取，液固分离，蒸发冷却结晶得到铬酸钠（钾），经过淋洗与干燥后，最终得到合格的铬酸钠（钾）产品；结晶母液与碱液一起进行循环。该方法铬转化率大于99％，渣中含铬率小于0.5％。但该法向体系中引入NaNO₃，使后续分离复杂化。

CN101817561A公开了一种铬铁矿加压浸出清洁生产铬酸钠的方法。该方法是铬铁矿在NaOH溶液中与氧化性气体进行加热氧化反应；反应完后的液体经稀释固液分离后向液体中加入氧化钙除杂，得到的除杂溶液经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。该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。但该法压力高，设备投资大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种根据亚熔盐性质和铬铁矿矿物特性，对铬铁矿进行加压浸出提铬的方法，所述方法的成本低、提取率高且条件温和。

本发明的原理是铬铁矿在200L高压釜中，与一定浓度的氢氧化钾、碳酸钾、偏铝酸钾混合溶液中与氧化性气体在200℃～300℃发生反应，使三价铬被氧化成六价铬生成铬酸钾进入溶液，其中涉及的反应有：

FeO·Cr₂O₃+4KOH+7/2O₂→1/2Fe₂O₃+2K₂CrO₄+2H₂O

MgO·Cr₂O₃+4KOH+3/2O₂→MgO+2K₂CrO₄+2H₂O

Cr₂O₃+4KOH+3/2O₂→2K₂CrO₄+2H₂O

为达上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种铬铁矿加压浸出提铬的方法，包括如下步骤：