真空还原处理铬渣获多种产品综合利用工艺

摘要

一种真空还原处理铬渣获多种产品综合利用工艺，克服了现有技术中铬渣中的有用成分没有得到充分利用的问题，特征在于以铬渣、硅铁和氧化钙为主要原料，按一定比例配料后制成团块，经高温真空还原，即可直接制取金属钠、金属镁和无害渣；经过磁选、水选后，可将低铬铁分离出来，分离低铬铁后的有用渣，用球磨机配磨水泥或用来制作建筑砌块，优点在于，可以彻底除掉六价铬害，使铬渣全部得到利用，具有明显的经济效益和社会效益。

说明书

本发明属于一种铬渣综合利用的工艺，特别涉及一种真空还原处理铬渣获多种产品综合利用工艺。

铬渣是冶金行业生产金属铬和化工行业生产重铬酸钠等各种铬盐的必然产物且渣量很大，如生产一吨金属铬将产生十二吨铬渣;因此，存放铬渣要占有很大的土地面积，特别是铬渣中含有1%左右的有毒性六价铬，为了防止六价铬污染，被迫挖坑筑墙，坚壁存放，存放中的铬渣中的六价铬随雨水冲淋渗入地下，严重地污染地下水，破坏生态环境，危害人类和生物;同时，铬渣中还含有大量有价元素没有利用而被弃掉，确实是一种浪费。

对铬渣的综合利用，据现有技术介绍，山西省应用化学研究所等单位采用高炉高温解毒法，试制出含铬生铁与水泥，（其工艺如附图3所示）。

另有广州市珠峰新技术开发研究所等单位，采用湿法化学处理，试制铬黄，半水石膏和轻质氧化镁，（其工艺如附图4所示）。

在1989年9月27日发明专利公报第5卷第39号第35页上，公开了一种冶金部钢铁研究总院和锦州铁合金厂共同申请专利的“钒铬浸出尾渣炼铁综合利用工艺”，该工艺是采用低温还原工艺，将铬、钒浸出尾渣烧结成自熔性烧结矿，并用该烧结矿冶炼生铁。这种工艺成本高，其产品为自熔性烧结矿，最后还得经高炉炼铁深度还原，特别是铬渣中的有用成分没有得到充分利用。

本发明的目的在于采用一种真空还原工艺，彻底消除铬害，将六价铬、三价铬还原成金属铬或铬铁合金，变有害渣为无害渣，并可以提取铬渣中的有用成分，生产金属钠、金属镁、低铬铁和水泥或建筑砌块，进一步变无害渣为有用渣，最终使铬渣全部得到利用。

本发明是这样实现的，以铬渣、硅铁或铬渣、硅铁和氧化钙为主要原料，按一定比例配料后制成符合要求的团块，将团块装入真空还原反应器中，经高温真空还原，即可直接制取金属钠、金属镁和无害渣;经过磁选、水选后，可将低铬铁分离出来，分离低铬铁后的有用渣，用球磨机配磨水泥或用来制作建筑砌块。

本发明的优点在于，可以彻底除六价铬害，并可把渣中的有用成分都提取出来，获得金属钠、金属镁和低铬铁等多种产品，经过将有害渣变成无害渣、进一步将无害渣变成有用渣过程，使铬渣全部得到利用，具有明显的经济效益和社会效益。

图1是本发明的工艺流程图;

图2是解释本发明工艺的氧化物自由能图，图中，M点是元素的熔点、B点是元素的沸点、T点是氧化物的相变点。

下面结合图1、图2对本发明作详细说明并提供本发明的实施例：

1，铬渣加工处理

从铬渣山（堆）取回铬渣，经过干燥机脱水后，用粉磨机磨成铬渣粉，所说的铬渣粉的粒度控制在60～200目。

铬渣的成分分析如下：

CaOMgOSiO₂Al₂O₃Cr₂O₃Cr⁺⁶∑FeNa₂OH₂OA24.0024.099.944.094.900.805.001.8021.00B30.3830.4912.585.186.201.016.332.28/

上表中A为干燥前%含量，B为干燥后%含量。

2，配料混料

将加工处理后的铬渣粉与硅铁或与硅铁和氧化钙按一定配比进行配料，经搅拌机搅拌混料，所说的铬渣粉与硅铁或铬渣粉与硅铁和氧化钙的配比为：

铬渣粉50～90%;

硅铁10～30%;

氧化钙0～30%;

硅铁作还原剂，亦可用工业硅或硅铬合金代替硅铁;还可配入碳取代部分或全部还原剂。氧化钙的加入有利于改善渣的性能和还原条件，同时可降低渣的熔点，还可加入适量萤石（CaF₂）作为助剂。本发明的最佳配比是铬渣60～80%、硅铁15～25%、氧化钙10～25%、萤石2～5%。

3、制团

将混合好的料通过制团机制成团块，团块的形状可以任意，一般采用椭园状或圆柱状，团块的大小视反应器的规格而定，一般采取直径5～50mm椭园状或长为10～100mm的圆柱状。

4、真空还原

将团块装入真空还原反应器，先抽真空，真空度控制在10^-1～10^-5mmHg柱;然后升温至反应温度，温度控制在1000～1400℃，恒温2～6小时，待冷却到低于300℃后出炉，可直接取出金属纳、金属镁和无害渣。本发明的最佳工艺条件是：温度控制在1100～1300℃，真空度控制在10^-2～10^-3mmHg柱，恒温2～4小时。

真空还原的基本原理及反应式如图2所示：

在高温下，首先是铁的氧化物和钠的氧化物被还原，依次为铬的氧化物和镁的氧化物;其中镁的氧化物在铬矿焙烧过程中约有90%呈游离态存在，只有10%左右呈铬镁尖晶石，其游离态氧化镁就是在高温下也不能被硅所还原，然而在真空状态下，确能使反应顺利进行，主要是反应过程生成的金属镁以镁蒸汽状态扩散至镁冷凝区迅速冷凝成金属镁。

其还原体系中的主要反应式如下：

伴随主要反应的其它反应如下：

在还原反应过程中，金属钠、金属镁分别以钠蒸汽、镁蒸汽扩散到钠冷凝区、镁冷凝区冷凝为纯度较高的金属钠、金属镁;而还原出来的金属铬、金属铁由于沸点高，仍留在渣中，不被还原的钙、铝氧化物与SiO₂造渣。因此所说的无害渣的主要成分除金属铬、金属铁外，还有CaO、SiO₂AL₂O₃和部分未被还原的MgO。

5，磁选和水选

将无害渣经过磁选和水选，把低铬铁分离出来，同时产出物为有用渣，其主要成分为CaO，SiO₂，AL₂O₃和部分MgO。

6，配磨水泥或制作建筑砌块

分离低铬铁后的有用渣，可用球磨机配磨水泥或用来制作建筑砌块。