本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種鉻鐵礦加壓浸出生產(chǎn)鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟：1)將鉻鐵礦與KOH水溶液在高壓釜內(nèi)攪拌混合并通入氧化性氣體，加熱升壓，反應(yīng)指定的時(shí)間。2)冷卻稀釋步驟1)得到的產(chǎn)物，使得到的鉻酸鉀晶體全部溶解進(jìn)入液相并固液分離。3)向得到的稀釋液中加氧化鈣除雜過濾。4)將得到的除雜液蒸發(fā)結(jié)晶，獲得純化的鉻酸鉀晶體產(chǎn)品。本方法的反應(yīng)溫度為200-400℃，KOH溶液的質(zhì)量濃度在30-80％，氧分壓在0.1-3.0MPa，鉻回收率在95％以上。根據(jù)本發(fā)明專利技術(shù)的方法，反應(yīng)體系成分簡單，能耗小，設(shè)備材質(zhì)要求低，鉻酸鉀能高效分離，有效降低了鉻酸鉀的生產(chǎn)成本，并可獲得97％以上的鉻浸出率。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【專利摘要】本專利技術(shù)涉及一種鉻鐵礦加壓浸出生產(chǎn)鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法，包括以下步驟：1)將鉻鐵礦與KOH水溶液在高壓釜內(nèi)攪拌混合并通入氧化性氣體，加熱升壓，反應(yīng)指定的時(shí)間。2)冷卻稀釋步驟1)得到的產(chǎn)物，使得到的鉻酸鉀晶體全部溶解進(jìn)入液相并固液分離。3)向得到的稀釋液中加氧化鈣除雜過濾。4)將得到的除雜液蒸發(fā)結(jié)晶，獲得純化的鉻酸鉀晶體產(chǎn)品。本方法的反應(yīng)溫度為200-400℃，KOH溶液的質(zhì)量濃度在30-80％，氧分壓在0.1-3.0MPa，鉻回收率在95％以上。根據(jù)本專利技術(shù)的方法，反應(yīng)體系成分簡單，能耗小，設(shè)備材質(zhì)要求低，鉻酸鉀能高效分離，有效降低了鉻酸鉀的生產(chǎn)成本，并可獲得97％以上的鉻浸出率。【專利說明】—種鉻鐵礦加壓浸出制備鉻酸鉀的新工藝
本專利技術(shù)屬于鉻鹽的生產(chǎn)方法領(lǐng)域，特別涉及一種鉻鐵礦加壓氧化浸出制備鉻酸鉀的新技術(shù)。 技術(shù)背景 鉻鹽工業(yè)是無機(jī)鹽工業(yè)的重要分支，鉻酸鉀廣泛應(yīng)用于搪瓷、電鍍、鞣革、染料、分析試劑和防腐蝕等領(lǐng)域，鉻酸鉀還可作為鉻酐和氧化鉻系列化工產(chǎn)品的原料?，F(xiàn)有鉻酸鉀的生產(chǎn)方法主要有中和法、分解法、復(fù)分解法及鉀堿焙燒法等。實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)中，國內(nèi)外普遍采用的方法是以鉻酸鈉為原料進(jìn)行制備。國內(nèi)外現(xiàn)有的鉻酸鈉生產(chǎn)方法主要為有鈣焙燒法和無鈣焙燒法。傳統(tǒng)有鈣焙燒法鉻轉(zhuǎn)化率低僅為75%，并且排渣量大、渣中六價(jià)鉻含量高，因而環(huán)境污染嚴(yán)重；優(yōu)化后的無鈣焙燒法較有鈣焙燒法浸出率高、排渣量小且渣中六價(jià)鉻含量低，但是設(shè)備投資大，焙燒過程中爐體結(jié)圈嚴(yán)重，目前僅在美國、日本能夠工業(yè)化，國內(nèi)尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)化連續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)。 中國科學(xué)院過程工程研究所對液相法鉻鹽生產(chǎn)工藝做了大量研究，開發(fā)了亞熔鹽法及熔鹽法系列鉻鹽清潔生產(chǎn)工藝。CN1162330C中提出了一種采用KOH亞熔鹽從鉻鐵礦直接生產(chǎn)鉻酸鉀的清潔方法，相較傳統(tǒng)焙燒法大大降低了反應(yīng)溫度，提高了鉻的提取率，且可實(shí)現(xiàn)廢渣綜合利用，現(xiàn)已建成萬噸級(jí)示范工程。但實(shí)際運(yùn)行中發(fā)現(xiàn)KOH濃度高、循環(huán)量大，相應(yīng)的熬堿能耗大、設(shè)備抗腐蝕性能要求高。CN101817561A提出了添加KNO3調(diào)控KOH亞熔鹽的性質(zhì)以降低KOH用量的方法。通過添加KNO3可在較小液相量下獲得比單純KOH-H2O體系更好的傳質(zhì)及浸出效果，從而降低反應(yīng)過程中的循環(huán)液量，降低能耗。但是因引入了KNO3，使得鉻酸鉀晶體的提取工藝變得復(fù)雜、難度加大。CN1226512用NaOH代替Κ0Η，介紹了NaOH熔鹽液相氧化鉻鐵礦生產(chǎn)鉻酸鈉的清潔工藝。該法使用NaOH熔鹽代替Κ0Η，堿礦比為3:1?6:1，NaOH熔鹽溫度為500?550°C，反應(yīng)6小時(shí)后稀釋冷卻結(jié)晶得到鉻酸鈉和鋁酸鈉混晶，進(jìn)一步分離得到鉻酸鈉。該方法的缺點(diǎn)是NaOH熔鹽反應(yīng)的溫度高，稀釋堿液粘度大，固液分離困難，堿液后續(xù)利用的熬堿濃縮過程能耗大，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，混晶分離難度大。CN 101817561中介紹了鉻鐵礦在NaOH溶液中與氧化性氣體反應(yīng)加壓溶出生產(chǎn)鉻酸鈉的工藝。該工藝使用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%?80%的NaOH溶液，堿礦比為2:1?10:1，氧化性氣體分壓為0.1MPa?5.0MPa時(shí)反應(yīng)0.5h?10h，反應(yīng)后得到含鉻酸鈉、氫氧化鈉及水溶性雜質(zhì)的液相和鐵渣的混合物。該方法依然存在鉻酸鈉晶體含結(jié)晶水、粘度大難分離的缺點(diǎn)，且NaOH水溶液的蒸汽壓較KOH的高，設(shè)備的制造相對困難。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)針對上述專利中出現(xiàn)的KOH濃度高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重和KOH浸出液熬堿循環(huán)利用能耗大、鉻酸鈉分離困難等不足之處，提出了鉻鐵礦KOH溶液加壓氧化浸出生產(chǎn)鉻酸鉀的新方法。 本專利技術(shù)的原理是在高壓釜中一定濃度的KOH溶液中鉻鐵礦與氧化性氣體反應(yīng)，在200 V?400°C下使鉻鐵礦中鉻從尖晶石中溶出氧化成六價(jià)鉻酸鉀，其中涉及的化學(xué)反應(yīng)有: Fe0.Cr203+4K0H+7/202 — l/2Fe0+2K2Cr04+2H20 本專利技術(shù)所述的鉻酸鉀清潔生產(chǎn)方法是:鉻鐵礦在較低KOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)(低于80%)、較低溫度(低于400°C)和較高氧氣分壓(高于0.1MPa)的條件下高效浸出鉻鐵礦中鉻。鉻酸鉀粗晶從浸出料漿中分離后經(jīng)純化得到鉻酸鉀產(chǎn)品。 根據(jù)本專利技術(shù)的鉻鐵礦加壓浸出生產(chǎn)工藝包括以下幾個(gè)步驟: I)、鉻鐵礦在KOH溶液中與氧化性氣體進(jìn)行氧化性反應(yīng)，反應(yīng)后得到含K2Cr04、K0H及富鐵尾渣的混合反應(yīng)產(chǎn)物； 2)、用清水或后續(xù)工序返回的富鐵尾渣洗渣液或兩者混合液對步驟I)得到的混合反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行稀釋溶解，使反應(yīng)生成的鉻酸鉀全部進(jìn)入液相，得到含K2CrCV KOH及富鐵尾渣的稀釋料漿； 3)、將步驟2)得到的稀釋料漿進(jìn)行固液分離，分別得到富鐵尾渣和含K2CrCV KOH及水溶性雜質(zhì)組分的稀釋溶液； 4)、向步驟3)得到的稀釋溶液中加入氧化鈣除雜，并經(jīng)固液分離后得到含鉻酸鉀的凈化液和含鈣廢渣； 5)、將步驟4)得到的含鉻酸鉀的凈化液蒸發(fā)結(jié)晶，得到鉻酸鉀晶體與結(jié)晶母液，固液分離后鉻酸鉀晶體用飽和鉻酸鉀溶液淋洗，經(jīng)干燥后即可得合格的鉻酸鉀產(chǎn)品。 本專利技術(shù)所述的步驟I)中的氧化性氣體為空氣、氧氣、富氧空氣、臭氧及其混合物。反應(yīng)釜中氧化性氣體既可在反應(yīng)前通入后不放氣，而在反應(yīng)過程中維持不變；也可在反應(yīng)中邊通氣邊放氣，維持反應(yīng)釜內(nèi)壓力不變。 本專利技術(shù)的鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鉀的方法，步驟I)中的鐵礦氧化浸出反應(yīng)溫度為200°C?400°C。 本專利技術(shù)的鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鉀的方法，步驟I)中鉻鐵礦浸出反應(yīng)中KOH溶液的質(zhì)量濃度為30%?80%。 本專利技術(shù)的鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鉀的方法，步驟I)中鉻鐵礦浸出反應(yīng)中KOH與鉻鐵礦的質(zhì)量比是2:1?10:1。 本專利技術(shù)的鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鉀的方法，步驟I)中鉻鐵礦浸出反應(yīng)中反應(yīng)時(shí)間為I?8h。 本專利技術(shù)的鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鉀的方法，步驟I)中氧化性氣體分壓為0.1MPa ?3.0MPa。 本專利技術(shù)所述的步驟2)所述的富鐵尾渣洗滌液是對鐵渣用水進(jìn)行多級(jí)逆流洗滌，洗滌溫度為50?90°C，得到的干渣為富集鐵、鎂的均勻粉體，可用于制備高附加值的鐵系產(chǎn)品O 本專利技術(shù)所述的步驟5)得到的結(jié)晶母液蒸發(fā)濃縮后返回步驟I)用于鉻鐵礦的氧化浸出。 本專利技術(shù)提出了在KOH介質(zhì)中鉻鐵礦加壓浸出生產(chǎn)鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法，并以鉻酸鉀作為制備其他鉻系產(chǎn)品的原料。該方法與國內(nèi)外現(xiàn)有的各種生產(chǎn)方法相比，有明顯的優(yōu)越性: 1.與常壓浸出條件相比，本專利技術(shù)的反應(yīng)條件更溫和。反應(yīng)溫度和KOH堿濃度都大大降低，避免了熬堿工序，使得生產(chǎn)能耗大大降低，從而降低了生產(chǎn)成本。 2.加壓浸出反應(yīng)獲得的浸出液的成分較簡單，無難分離相。生成的水溶性副產(chǎn)物主要有鋁酸鉀、硅酸鉀和碳酸鉀等，均可通過加入氧化鈣脫除，可實(shí)現(xiàn)鉻酸鉀的高效分離。 3.本專利技術(shù)除主元素鉻外，可實(shí)現(xiàn)鉻礦中其他有價(jià)元素Fe—Al—Mg的綜合利用。 4.本專利技術(shù)的鉻酸鉀產(chǎn)品化學(xué)活性高，無結(jié)晶水，作為制備其他鉻系列產(chǎn)品的原料性能優(yōu)于鉻酸鈉。 5.該工藝既可單獨(dú)建廠，也可與傳統(tǒng)焙燒工藝、液相法生產(chǎn)工藝并存，舊廠改造和單獨(dú)建造新廠均適用。 【專利附圖】【附圖說明】 圖1是本專利技術(shù)的工藝流程示意圖。 具體實(shí)施方案 實(shí)施例1 請參見附圖，在高壓反應(yīng)釜中加本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種鉻鐵礦加壓浸出清潔生產(chǎn)鉻酸鉀的新工藝，其特征是：鉻鐵礦在較低KOH質(zhì)量分?jǐn)?shù)(低于80％)、較低溫度(低于270℃)和較高氧氣分壓(高于0.5MPa)的條件下高效浸出鉻鐵礦中鉻，鉻酸鉀粗晶從浸出料漿中分離后經(jīng)純化得到鉻酸鉀產(chǎn)品，包括以下步驟：1)、鉻鐵礦在KOH溶液中與氧化性氣體進(jìn)行氧化性反應(yīng)，反應(yīng)后得到含K2CrO4、KOH及富鐵尾渣的混合反應(yīng)產(chǎn)物；2)、用清水或后續(xù)工序返回的富鐵尾渣洗渣液或兩者混合液對步驟1)得到的混合反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行稀釋溶解，使反應(yīng)生成的鉻酸鉀全部進(jìn)入液相，得到含K2CrO4、KOH及富鐵尾渣的稀釋料漿；3)、將步驟2)得到的稀釋料漿進(jìn)行固液分離，分別得到富鐵尾渣和含K2CrO4、KOH及水溶性雜質(zhì)組分的稀釋溶液；4)、向步驟3)得到的稀釋溶液中加入氧化鈣除雜，并經(jīng)固液分離后得到含鉻酸鉀的凈化液和含鈣廢渣；5)、將步驟4)得到的含鉻酸鉀的凈化液蒸發(fā)結(jié)晶，得到鉻酸鉀晶體與結(jié)晶母液，固液分離后鉻酸鉀晶體用飽和鉻酸鉀溶液淋洗，經(jīng)干燥后即可得合格的鉻酸鉀產(chǎn)品。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭詩禮，陳剛，王曉輝，杜浩，王少娜，張懿，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院過程工程研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：北京;11
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