[发明专利]一种连续加压自热式液相氧化铬铁矿的分解方法

说明书

本发明公开一种连续加压自热式液相氧化铬铁矿的分解方法，以铬铁矿为原料，以氢氧化钠溶液为反应介质，浆料混合预热后，输送至连续加压反应釜中并通入氧化性气体，控制进料量和出料量的平衡，反应釜保温使釜内反应继续进行，反应完成后，经过固液分离、洗涤、溶晶和除杂等得到铬酸钠溶液。本发明工艺简单、流程短，可操作性强，易于实现工业化生产。同时，本发明工艺不产生含铬废水。系统内碱液可实现循环利用，环保无污染。

技术领域

本发明涉及铬盐生产领域，具体来说，涉及一种连续加压自热式液相氧化铬铁矿的分解方法。

背景技术

我国铬盐的产量已占全球的40％。我国铬盐厂的总体规模增大，生产能力也普遍增加(不足1万t/a的小厂已被淘汰，超过5万t/a的大厂已有2家)。现有的铬铁矿的有钙焙烧工艺资源利用率很低，每吨产品会产生2.5～3吨的含Cr6+致癌性废渣及其它含铬废物。无钙焙烧工艺有效地降低铬渣排放的污染，但生产每吨产品仍会产生0.8吨的含铬废渣和大量含铬废气，排放的废弃物严重危及环境与产业生存发展。

针对传统工艺存在的问题，大量的研究集中于液相氧化法处理铬铁矿。专利CN101659444中，铬铁矿在NaOH介质体系与氧化性气体进行反应，同时NaNO3作为催化剂，使铬铁矿中铬进行充分的反应。混合反应的产物为碱液与晶渣混合物，晶渣溶解、液固分离后，得到铬酸钠溶液，蒸发结晶可得到铬酸钠晶体，对得到的铬酸钠晶体淋洗与干燥后，最终得到合格的铬酸钠产品。但是，由于硝酸盐的引入，结晶母液的分离和循环利用较为复杂。专利CN104341004采用氢氧化钾溶液加压浸出铬铁矿，通入氧气进行反应，氧分压控制在0.1～3.0MPa，反应后浆料进行稀释，铬酸钾晶体全部溶解进入液相，液相稀释并加氧化钙除杂后，蒸发结晶得到纯化的铬酸钾晶体产品。该工艺铬回收率在95％以上，有利于铬酸钾和氢氧化钾的分离，但由于原料采用氢氧化钾，工艺运行成本较高。CN104512931A专利中，铬铁矿与NaOH溶液混合后，通入氧化性气体加热反应，反应后浆料稀释、固液分离、除杂、蒸发结晶后得到铬酸钠晶体与结晶母液，铬酸钠晶体经淋洗和干燥后得到合格的铬酸钠产品。该法工艺有利于铬酸钠的高效分离，但是反应过程压力较大，设备投资较高。

发明内容

本发明的主要目的是：针对铬盐生产工艺现状，开发一种优化的、高效的、低能耗、低成本的分解氧化铬铁矿石制备铬酸钠的节能环保的新方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种连续加压自热式液相氧化铬铁矿的分解方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)将铬铁矿与氢氧化钠溶液进行混合，加热至220～260℃后，输送至已预热至反应启动温度的连续加压反应釜；

(2)在连续加压反应釜中加入助氧化剂，助氧化剂与铬铁矿的质量比为：0.00001:1～0.3:1，然后通入氧化性气体开始反应，并进行保温，釜内依靠反应的放热维持反应持续进行，严格控制氧化性气体的分压和气体流量，分压为0.8～2.5MPa，气体流量为0.5～4.5m³/h，使反应开始后釜内温度上升至280～300℃，调整进料量和出料量在合适的范围内，并保持平衡；

其中，所述连续加压反应釜为卧式反应釜，卧式反应釜内设置3～5个腔室，每个室内均有搅拌和氧气通入管道，室间有隔板，浆料输送至卧室反应釜，在前一个腔室内充分反应后溢流依次进入下一个腔室，至充分反应后进入闪蒸器；

(3)反应完成后，浆料进入闪蒸器内，闪蒸后的高温蒸汽返回铬铁矿和氢氧化钠混合预热的工序步骤，浆料则进入下一步工序；

(4)反应后浆料加入适量的醛类或醇类化合物，其中，醛类或醇类化合物与助氧化剂质量比为0.1:1～3:1，使助氧化剂生成沉淀，浆料固液分离，得到滤液和滤饼，滤液返回与铬铁矿混合，滤饼经过洗涤、溶晶和除杂后，固液分离，得到铁渣和铬酸钠溶液。