[发明专利]铬铁矿酸溶提取有价元素铬硅铁镁铝镍的综合利用方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及铬铁矿的综合开采利用，属于无机化学领域。

背景技术

铬铁矿是一种矿物，主要成分为铁、铝、镁和铬的氧化物：(Fe, Mg)Cr2O4，是尖晶石的一种。它是唯一可开采的铬矿石，矿物成分较复杂，镁的含量不定，有时也含铝和铁元素。自然界含铬矿物约30种,但具有工业价值的只有铬铁矿,中国常见的有铬铁矿、铝铬铁矿和富铬尖晶石。

铬铁矿在市场上按使用要求一般分为3类

（1）高铬铬铁矿（冶金用），含Cr2O348%以上，Cr2O3/FeO比值大。铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬

（2）高铁铬铁矿（化工用），含Cr2O350%以上，含SiO2、Al2O3少。主要用来生产重铬酸钠，进而制取其他铬化合物，用于颜料、纺织、电镀、制革等工业，还可制作催化剂和触媒剂等。

（3）高铝铬铁矿（耐火材料用），含Cr2O330%～35%，含Al2O3、MgO多。铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。

以上为铬铁矿的主要利用方面，工艺方法以火法和电炉，利用高品位铬铁矿。低品位铬铁矿的利用低。

现有的从铬铁矿制取铬化合物的基本线路有三种。

第一种为碱性氧化路线，即铬铁矿同碱在空气或纯氧中反应，三价铬氧化为六价铬，制取硫酸铬。

第二种为高温还原路线，即铬铁矿在电炉内用焦炭还原制成碳素铬铁。

第三种线路简称为酸溶法，即铬铁矿直接同硫酸反应，得到硫酸铬溶液后制取铬的化合物。中海油天津化工设计院纪柱先生在2012年12月无机盐工业杂志第44卷第12期对铬铁矿酸溶国内外的技术做了详细的阐述。

铬铁矿产生于超基性岩中，蛇纹岩是超基性岩蚀变而来，两者有共同点又有不一样的地方。铬铁矿在超基性岩中富集生成铬尖晶石，铬尖晶石中就有蛇纹岩中的全部元素。铬铁矿的晶格结构比蛇纹岩更难溶于酸。

蛇纹岩酸溶提取有价元素的技术和工艺已经成熟，而铬铁矿酸溶不是很完善，现有发明和方法对低于30%以下的铬铁矿利用率都不高，就是利用也达不到合理的经济效益。

化学反应中产生的固体不溶物，为了除去其表面携带的离子杂质，目前，本领域内只采用常规的水冲洗的方法，倘若只是停留在实验室阶段，体现不出水的消耗，一旦投入大规模生产中，水的消耗量很庞大。尤其在新疆等缺水地区，这种除杂的方法之陋更为突出。并且，此方法除杂，并不能彻底完全的将固体沉淀物表面的离子去除干净，达不到真正的高纯目的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供了一种可充分利用低品位铬铁矿的方法，此方法三废排放小、高效可循环利用铬铁矿酸溶提取有价元素铬硅铁镁铝镍的综合利用方法；

本发明的另一目有是上述方法中所用的离子膜除杂装置；

本发明的又一目的是利用上述装置对化学反应中固体产物表面附着的可溶离子的除杂工艺。

本发明的目的通过以下技术方案来具体实现：

一种离子膜除杂装置，包括阳极室、阴极室、物料室，物料室位于阳极室与阴极室之间，

其中，

所述阳极室中设有阳极，与物料室之间由阴离子膜隔开；

所述阴极室中设有阴极，与物料室之间由阳离子膜隔开；

所述物料室中设有装有固体不溶物的物料蓝，底部设有搅拌装置。

进一步的，所述阳极室还设有第一纯净水注入口、第一废液排放口、第一废气收集装置；所述阴极室还设有第二纯净水注入口、第二废液排放口、氢气收集装置；所述物料室还设有第三纯净水注入口、第三废液排放口、物料主入口、物料排放口。

进一步的，所述阴阳离子膜均设有离子膜保护网板；

优选的，所述物料蓝为多孔滤蓝；

进一步优选的，所述搅拌装置采用超声振动搅拌器。

一种化学沉淀物中离子杂质的除杂工艺，利用上述的装置，包括如下步骤：

1）电解前：将化学合成中产生的固体产物置于物料室中的物料蓝中，向阳极室、阴极室和物料室中注入足量的纯净水，在搅拌下使附着于固体产物表面的可溶离子充分溶解于纯净水中；

2）电解：在电极的作用下，阴离子通过阴离子膜在阳极电解为气体，气体回收，阳离子通过阳离子膜在阴极被电解为金属和碱金属或沉淀，当阴极有氢气产生时，终止电解；

3）电解后：先排掉两电极室内的液体，然后再排掉物料室内的水，化学沉淀物的可溶离子杂质去除完毕。