一种通过将铬渣进行钠化球团焙烧来实施提铬的方法

摘要

本发明属于提铬化工技术领域，公开了一种通过将铬渣进行钠化球团焙烧来实施提铬的方法，该方法包括以下步骤：(1)将铬渣与钠化添加剂混合；(2)将粘结剂的水溶液喷洒在经步骤(1)混合后的混合料的表面上且制备成球团；以及(3)将所述球团焙烧后破碎，再将破碎后的球团溶解在水中浸出。本发明通过将铬渣进行钠化球团焙烧来实施提铬的方法，大大提高了铬的浸出率，同时也避免了铬渣在高温焙烧过程中产生的粘结现象，以及在本发明的通过将铬渣进行钠化球团焙烧来实施提铬的方法中，不需要添加提铬后的残渣，因此，本发明的钠化球团焙烧的方法工艺简单易用、适应范围广、成本低，具有很高的社会效益和经济效益。

说明书

技术领域

本发明属于提铬化工技术领域，涉及铬渣提铬的方法，具体地，涉及一 种通过将铬渣进行钠化球团焙烧来实施提铬的方法。

背景技术

中国铬矿资源比较贫乏，按可满足需求的程度看，属短缺资源。总保有 储量矿石1078万吨，其中富矿占53.6％。铬矿产地有56处，分布于西藏、 新疆、内蒙古、甘肃等13个省(区)，以西藏为最主要，保有储量约占全国的 一半。中国铬矿床是典型的与超基性岩有关的岩浆型矿床，绝大多数属蛇绿 岩型，矿床赋存于蛇绿岩带中。西藏罗布莎铬矿和新疆萨尔托海铬矿等皆属 此类。从成矿时代来看，中国铬矿形成时代以中生代、新生代为主。在冶金 工业上，铬铁矿主要用来生产铬铁合金和金属铬。铬铁合金作为钢的添加料 生产多种高强度、抗腐蚀、耐磨、耐高温、耐氧化的特种钢，如不锈钢、耐 酸钢、耐热钢、滚珠轴承钢、弹簧钢、工具钢等。金属铬主要用于与钴、镍、 钨等元素冶炼特种合金。这些特种钢和特种合金是航空、宇航、汽车、造船， 以及国防工业生产枪炮、导弹、火箭、舰艇等不可缺少的材料。在耐火材料 上，铬铁矿用来制造铬砖、铬镁砖和其他特殊耐火材料。铬铁矿在化学工业 上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。

在《铬精矿的焙烧工艺研究》中通过对铬精矿的焙烧条件和焙烧过程的 STA分析研究，得到合适的焙烧条件为：白云石配入量为铬精矿的1.0-1.4 倍，苏打配入量为理论量的1.05-1.15倍,焙烧温度1050-1150℃，焙烧时间 60-90min，焙砂的铬浸出率>95重量％。焙烧过程中，焙烧反应是苏打分解 的氧化钠与铬精矿的直接化学反应，其在<970℃的焙烧温度下，90重量％ 的铬精矿就已反应完全。

因此，在钠化焙烧提铬的方法中，如何减少物料的粘结现象，以及如何 提高铬的浸出率还有待于进一步研究和开发。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的钠化焙烧提铬的方法中，一是在混 料的过程中需要加入提铬后的残渣，二是在提铬过程中物料易粘结，三是铬 的浸出率低的缺陷，而提供一种通过将铬渣进行钠化球团焙烧来实施提铬的 方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种通过将铬渣进行钠化球团焙烧来实 施提铬的方法，该方法包括以下步骤：

(1)将铬渣与钠化添加剂混合；

(2)将粘结剂的水溶液喷洒在经步骤(1)混合后的混合料的表面上且 制备成球团；以及

(3)将所述球团焙烧后破碎，再将破碎后的球团溶解在水中浸出。

针对现有技术的不足，本发明的发明人进行了大量的研究，结果发现， 将钠化添加剂与铬渣混合制成混合料，将一定浓度的粘结剂的水溶液如氢氧 化钠的水溶液喷洒到混合料中制成球团，进行高温焙烧后，将焙烧后的球团 (熟料)破碎，再磨细后在水溶液中进行浸出。通过采用本发明的铬渣钠化 球团焙烧的方法，大大提高了铬的浸出率，同时也避免了铬渣在高温焙烧过 程中产生的粘结现象，以及在本发明的铬渣钠化球团焙烧的方法中，不需要 添加提铬后的残渣，因此，本发明的铬渣钠化球团焙烧的方法工艺简单易用、 适应范围广、成本低，具有很高的社会效益和经济效益。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描 述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，提供了一种通过将铬渣进行钠化球团焙烧来实施提铬的方 法，该方法包括以下步骤：

(1)将铬渣与钠化添加剂混合；

(2)将粘结剂的水溶液喷洒在经步骤(1)混合后的混合料的表面上且 制备成球团；以及

(3)将所述球团焙烧后破碎，再将破碎后的球团溶解在水中浸出。

根据本发明，在步骤(1)中，所述铬渣没有具体限定，可以为转炉提 铬时的铬渣，也可以为高钙高磷铬渣、含铬废催化剂铬渣及其它含多种资源 的矿石资源；在本发明中，优选地，所述铬渣为铬铁矿，且该铬铁矿的化学 成分如表1所示。

根据本发明，所述铬渣均为铬铁矿。

根据本发明，在步骤(1)中，所述铬渣中铬的含量可以为20-60重量％， 优选为30-50重量％，更优选为44-46重量％。

根据本发明，其中，在步骤(1)中，所述铬渣的粒度可以为小于-200 目，优选为-110目至-130目，更优选为-120目。在本发明中，“目”是指每 平方英吋筛网上的空眼数目，例如，50目就是指每平方英吋上的孔眼是50 个，200目就是指每平方英吋上的孔眼是200个，目数越高，孔眼越多，进 而，粒径越小，因此，“目”同时用于表示能够通过筛网的粒子(比如铬渣) 的粒径；以及在本发明中，200目＝74um＝0.074毫米。

根据本发明，在步骤(1)中，所述钠化添加剂可以为碳酸钠、碳酸氢 钠、硫酸钠和氯化钠中的一种或多种，优选为碳酸钠。在本发明中，所述碳 酸钠均为无水碳酸钠。

根据本发明，在步骤(1)中，所述钠化添加剂与所述铬渣中铬的用量 的摩尔比可以为1-3：1，优选为1.5-2.5：1，更优选为1.8-2.2：1；在本发明 中，在整个配料的过程中，要保持钠化添加剂的摩尔量要比铬渣中的铬的摩 尔量要适当高些，以确保铬渣的焙烧完全。

根据本发明，将粘结剂的水溶液喷洒在铬渣与钠化添加剂的混合料的表 面上，其中，所述喷洒没有具体限定，可以为本领域技术人员的常规选择， 例如，可以用本领域技术人员所熟知的常规设备进行喷洒(喷淋)，以及喷 洒(喷淋)的速率也没有具体限定，只要能够喷洒(喷淋)在铬渣与钠化添 加剂的混合料的表面上即可。

根据本发明，在步骤(2)中，所述粘结剂可以为氢氧化钠和/或氢氧化 钾，优选为氢氧化钠，且所述粘合剂的水溶液的浓度可以为5-30重量％，优 选为8-15重量％，更优选为9-11重量％。在本发明中，在所述粘结剂且在本 发明所限定的粘合剂的水溶液的浓度的情况下，能够减少物料的粘结，以及 不需要添加提铬后的铬渣，节约成本。

根据本发明，在步骤(2)中，以所述铬渣中三氧化二铬与所述钠化添 加剂的用量的总重量为基准，所述粘结剂的用量可以为13-28重量％，优选 为14-26重量％。在本发明中，在所限定的粘合剂的用量的情况下，能够更 利于后续制备成球团。

根据本发明，采用圆盘造球机将喷洒粘结剂的水溶液后的混合料制备成 球团，其中，所述圆盘造球机的设备参数没有具体限定，可以为本领域技术 人员的常规选择；只要能够将喷洒粘结剂的水溶液后的混合料制备成球团即 可，优选地，所述球团的直径为3-30mm，更优选为3-7mm，最优选为5mm； 在本发明中，还需要将所述球团干燥以获得具有一定强度的球团，所述干燥 的设备以及干燥的条件如温度和时间没有具体限定，可以为为本领域技术人 员的常规选择，如可以选择干燥箱、烘箱等等，只要能够使干燥后的球团的 压力强度为10000-50000Pa即可，优选地，所述球团的压力强度为 20000-40000Pa，更优选地，所述球团的压力强度为25000-35000Pa。

根据本发明，在步骤(3)中，将所述球团焙烧，其中，所述焙烧的设 备没有具体限定，可以为本领域技术人员的常规选择，在本发明中，所述焙 烧的设备可以为马弗炉，以及所述焙烧的条件可以为：温度为1000-1200℃， 优选为1050-1100℃，更优选为1050℃；时间为0.2-10小时，优选为0.5-1.5 小时，更优选为1小时。

根据本发明，在步骤(3)中，将经焙烧后的球团破碎，破碎后的球团 的粒度小于-200目，优选为-120目至-200目。

根据本发明，在步骤(3)中，所述浸出的条件可以为：温度为50-100 ℃，优选为95-100℃；时间为20-80分钟，优选为40-45分钟。

根据本发明，在步骤(3)中，将破碎后具有特定粒度的球团在水中浸 出，其中，水(液)与破碎后的球团(固)的用量的体积比可以为1：1-10， 优选为1：4-6，更优选为5。

根据本发明，在步骤(3)中，破碎后的球团在水中浸出后进行过滤， 在本发明中，所述过滤没有具体限定，可以采用本领域技术人员所熟知的方 法即可。

以下将通过实施例对本发明进行详细描述。

以下实施例和对比例中，铬渣以及所述球团的粒度可以通过采用湿法测 定方法测得：每次的试样量为200g，先用320目(0.045mm)的筛子进行水 筛，筛上物烘干称重后，再将筛上物用200目(0.074mm)筛子进行水筛， 筛上物烘干称重后，称出各粒级的质量，计算各粒级的百分含量。

所述球团的压力强度可以按ISO 3271标准测定方法测得；以及

圆盘造球机为购自华治机电科技有限公司；

碳酸钠、氢氧化钠、硫酸钠、氯化钠和氢氧化钾均购自国药集团化学品 试剂有限公司。

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1-8以及对比例1-5中所用的铬渣均为转炉铬渣，其主要化学成 分如表1所示，单位为重量％。

表1

试样 Cr₂O₃CaO MgO SiO₂Al₂O₃TFe S P 转炉铬渣 45.6 1.8 10.2 7.3 5.8 20.3 0.005 0.005

实施例1

本实施例在于说明采用本发明的钠化球团焙烧的方法提取铬渣中的铬。

取1000g铬铁矿与318g无水碳酸钠混合均匀，得到混合料；其中，所 述铬铁矿的粒度为-120目；

在25℃温度下，在一定量的纯水中加入200g分析纯氢氧化钠，即，以 所述铬渣中三氧化二铬与所述钠化添加剂的用量的总重量为基准，所述粘结 剂的用量为26重量％，将氢氧化钠溶解在纯水中制备成浓度为9重量％的氢 氧化钠粘溶液；

将混合料置于圆盘造球机中，将氢氧化钠粘结剂的水溶液喷洒到该混合 料的表面上，控制圆盘造球机的速度造成直径为5mm的球团，然后在烘箱 中在温度为110℃下干燥10h，以使该球团的压力强度为25000Pa；

将上述具有特定直径和压力强度的球团置于马弗炉中加热至1100℃，且 在1100℃温度条件下焙烧1h，该铬渣在高温焙烧过程中没有产生粘结现象；

再将得到的焙烧后的球团(熟料)破碎到-200目，然后，将破碎后的熟 料全部加入到5000ml纯水中，加热至100℃，浸出搅拌20min，得到含铬溶 液；

结果检测溶液中含铬量为592.61g/L，铬的浸出率为95重量％。

实施例2

本实施例在于说明采用本发明的钠化球团焙烧的方法提取铬渣中的铬。

取1000g铬铁矿与636g无水碳酸钠混合均匀，得到混合料；

在25℃温度下，在一定量的纯水中加入200g分析纯氢氧化钠，即，以 所述铬渣中三氧化二铬与所述钠化添加剂的用量的总重量为基准，所述粘结 剂的用量为18重量％，将氢氧化钠溶解在纯水中制备成浓度为11重量％的 氢氧化钠粘溶液；

将混合料置于圆盘造球机中，将氢氧化钠粘结剂的水溶液喷洒到该混合 料的表面上，控制圆盘造球机的速度造成直径为5mm的球团，然后在烘箱 中在温度为110℃下干燥10h，以使该球团的压力强度为35000Pa；

将上述具有特定直径和压力强度的球团置于马弗炉中加热至1050℃，且 在1050℃温度条件下焙烧0.5h，该铬渣在高温焙烧过程中没有产生粘结现 象；

再将得到的焙烧后的球团(熟料)破碎到-200目，然后，将破碎后的熟 料全部加入到5000ml纯水中，加热至100℃，浸出搅拌20min，得到含铬溶 液；

结果检测溶液中含铬量为605.09g/L，铬的浸出率为97.0重量％。

实施例3

本实施例在于说明采用本发明的钠化球团焙烧的方法提取铬渣中的铬。

取1000g铬铁矿与954g无水碳酸钠混合均匀，得到混合料；

在25℃温度下，在一定量的纯水中加入200g分析纯氢氧化钠，即，以 所述铬渣中三氧化二铬与所述钠化添加剂的用量的总重量为基准，所述粘结 剂的用量为14重量％，将氢氧化钠溶解在纯水中制备成浓度为10重量％的 氢氧化钠粘溶液；

将混合料置于圆盘造球机中，将氢氧化钠粘结剂的水溶液喷洒到该混合 料的表面上，控制圆盘造球机的速度造成直径为5mm的球团，然后在烘箱 中在温度为110℃下干燥10h，以使该球团的压力强度为20000Pa；

将上述具有特定直径和压力强度的球团置于马弗炉中加热至1200℃，且 在1200℃温度条件下焙烧0.5h，该铬渣在高温焙烧过程中没有产生粘结现 象；

再将得到的球团(熟料)破碎到200目以下，然后，将破碎后的熟料全 部加入到5000ml纯水中，加热至100℃，浸出搅拌20min，得到含铬溶液；

结果检测溶液中含铬量为573.9g/L，铬的浸出率为92.0重量％。

实施例4

本实施例在于说明采用本发明的钠化球团焙烧的方法提取铬渣中的铬。

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，将氢氧化钠粘结剂替 换为氢氧化钾；

结果检测溶液中含铬量为567.66g/L，铬的浸出率为91重量％。

实施例5

本实施例在于说明采用本发明的钠化球团焙烧的方法提取铬渣中的铬。

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，在一定量的纯水中加 入100.62g分析纯氢氧化钠，即，以所述铬渣中三氧化二铬与所述钠化添加 剂的用量的总重量为基准，所述粘结剂的用量为13重量％；将氢氧化钠溶 解在纯水中制备成浓度为8重量％的氢氧化钠粘溶液；

结果检测溶液中含铬量为568.28g/L，铬的浸出率为91.1重量％。

实施例6

本实施例在于说明采用本发明的钠化球团焙烧的方法提取铬渣中的铬。

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，在一定量的纯水中加 入216.72g分析纯氢氧化钠，即，以所述铬渣中三氧化二铬与所述钠化添加 剂的用量的总重量为基准，所述粘结剂的用量为28重量％；将氢氧化钠溶 解在纯水中制备成浓度为15重量％的氢氧化钠粘溶液；

结果检测溶液中含铬量为563.29g/L，铬的浸出率为90.3重量％。

实施例7

本实施例在于说明采用本发明的钠化球团焙烧的方法提取铬渣中的铬。

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，将无水碳酸钠替换为 碳酸氢钠；

结果检测溶液中含铬量为561.42g/L，铬的浸出率为90重量％。

实施例8

本实施例在于说明采用本发明的钠化球团焙烧的方法提取铬渣中的铬。

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，将无水碳酸钠替换为 氯化钠；

结果检测溶液中含铬量为562.67g/L，铬的浸出率为90.2重量％。

对比例1

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，在该方法中，在焙烧 的过程中加入提铬后的残渣；

结果检测溶液中含铬量为467.85g/L，铬的浸出率为75重量％；以及虽 然略微减少了物料的粘结，但是铬的回收率降低，且在焙烧过程中也有部分 混料不均等导致焙烧粘结的现象。

对比例2

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，在该方法中，没有添 加粘结剂氢氧化钠；

结果检测溶液中含铬量为436.66g/L，铬的浸出率为70重量％；以及该 铬渣在高温焙烧过程中产生粘结现象。

对比例3

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，在该方法中，在一定 量的纯水中加入77.4g分析纯氢氧化钠，即，以所述铬渣中三氧化二铬与所 述钠化添加剂的用量的总重量为基准，所述粘结剂的用量为10重量％；将 氢氧化钠溶解在纯水中制备成浓度为8重量％的氢氧化钠粘溶液；

结果检测溶液中含铬量为474.09g/L，铬的浸出率为76重量％；以及该 铬渣在高温焙烧过程中产生粘结现象。

对比例4

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，在该方法中，控制圆 盘造球机的速度造成直径为2mm的球团；

结果检测溶液中含铬量为455.37g/L，铬的浸出率为73重量％；以及该 铬渣在高温焙烧过程中产生粘结现象。

对比例5

按照实施例1的方法从铬渣中提铬，所不同的是，在该方法中，该球团 的压力强度为9000Pa；

结果检测溶液中含铬量为438.53g/L，铬的浸出率为70.3重量％；以及 该铬渣在高温焙烧过程中产生粘结现象。

通过以上实施例1-8和对比例1-5的结果可知，本发明通过将铬渣进行 钠化球团焙烧来实施提铬的方法，大大提高了铬的浸出率，同时也避免了铬 渣在高温焙烧过程中产生的粘结现象，以及在本发明的通过将铬渣进行钠化 球团焙烧来实施提铬的方法中，不需要添加提铬后的残渣，因此，本发明的 钠化球团焙烧的方法工艺简单易用、适应范围广、成本低，具有很高的社会 效益和经济效益。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实 施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方 案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特 征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必 要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其 不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。