[发明专利]碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法

说明书

本发明公开了一种碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法。包括以下工艺步骤：将碳素铬铁粉碎加热烘干后备用，将加热的熔融液相纯碱转入预热的立式氧化炉内，匀量向氧化炉内加入碳素铬铁粉并通入纯氧进行氧化反应，反应温度保持在1000‑1300℃，反应后生成无水铬酸钠和氧化铁；主反应方程式为：4CrFe+4Na2CO3+XO2=4Na2CrO4+Y（FeO.Fe3O4）+4CO2；经冷却分离后将固体铬酸钠水浸、过滤残渣、二氧化碳预碳化除杂后溶液直接作为铬系化工原料使用，或者浓缩结晶生产四水铬酸钠或无水铬酸钠，或深度碳化生产重铬酸钠。本发明从根本上改变了原铬盐生产工艺路线，缩短了生产工艺流程，提高了产品质量，降低了生产制造成本，节能环保。

技术领域

本发明涉及的是铬盐的生产方法技术领域，具体涉及一种碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法。

背景技术

工业化生产铬酸钠普遍采用“有钙焙烧”和“无钙焙烧”二种工艺，“有钙焙烧”即铬铁矿同碱(纯碱、氢氧化钠)及含钙填料(白云石、石灰石等)进行高温氧化焙烧，三价铬Cr3+氧化为六价铬Cr6+，生成可溶性铬酸钠。而“无钙焙烧”只用不含钙的返渣作填料，产渣量较“有钙焙烧”降低70%，渣中Cr6+的含量降低90%，环境污染问题仍然没有得到彻底解决，但此方法氧化焙烧过程铬的转化率较低，后续工艺与“有钙焙烧”完全相同。虽后期工艺调整通入纯氧或富氧，使转化得以提升，但此种方法仍存在工艺流程长、能耗高、氧化焙烧产生含Cr6+的有毒铬渣，污染环境，治理费用高等问题，已为国家环保管控的重点。近期国内厂家加大研发力度相继推出新的工艺，主要推出有低温亚熔盐氧化法及碱溶水热氧化法两大路径，亚熔盐氧化法采用铬矿与亚熔盐在釜或塔内通入纯氧或富氧氧化制取铬酸钠，该方法虽反应温度较低但反应过程体系需大量碱循环参与，后期铬酸钠与碱的分离及杂质去除较为繁琐复杂。碱溶水热氧化法采用碳素铬铁为原料，利用碳素铬铁的氧化放热维持反应温度并在水热状态下通入高密度纯氧使反应条件（温度）降低，但高压操作给工艺及设备制造维护提出较高要求，前期设备投入较大。

本发明以碳素铬铁为原料，碳素铬铁是由铬铁矿与碳在电弧炉中还原制得，该工艺成熟，流程短，并且没有Cr6+产生，铬铁冶炼使铬铁成分有效富集，相比原铬酸钠生产工艺此方法使原料及过程处理量大幅降低，加之本发明以消化铬矿冶炼中产出的低值炉料铬铁粉渣为主，故成本较低，即经济又环保。本发明液相氧化反应温度条件较高，但因碳素铬铁氧化为强放热，在液相介质下传热、热利用率又较高，故对能源需求较少。氧化过程中可使铬铁的部分杂质（硅、铝）转入渣相，减少杂质耗碱，终点以铬充分氧化及碱的充分利用为判定，碱利用率较高。本发明简化了铬酸钠的生产工艺，能源及动力消耗大幅降低，渣相富集铁无Cr6+，符合国家环保要求并是冶炼还原铁的原料，综合考虑资源得到充分利用。碳素铬铁原料也可通过进口(相当于进口能源)获得。

铬盐行业要想健康发展，急需清洁生产、能耗低、转化高、资源可充分利用的新工艺及开发应用。综上所述，设计一种碳素铬铁高温纯碱熔融液相氧化法生产铬酸钠的工艺方法尤为必要。

发明内容