專利名稱：三種含鉻廢渣綜合利用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣和由鉻鐵礦制備鉻鹽或二氧化—鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣綜 合利用的化工冶金領(lǐng)域，具體涉及鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣和由鉻鐵礦制備鉻鹽或二氧化二鉻產(chǎn) 生的含鉻廢渣資源綜合利用的方法。
背景技術(shù)：
鉻是銀白色，難瑢(熔點(diǎn)1800'C)，最硬的金屬。其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，常溫下不與空氣或水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
鉻為重要的合金元素，是制備不銹鋼、高溫合金、電熱合金、精密合金等的重要原料。隨著材料T:業(yè)的發(fā) 展，金屬鉻的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣闊。鉻鹽在電鍍、鞣革、顏料、印染、制藥、玻璃、搪瓷、陶瓷等領(lǐng)域也 有著重要的應(yīng)用。
鉻鹽的生產(chǎn)多以鉻鐵礦為原料，將鉻鐵礦在堿性介質(zhì)中熔融焙燒，堿和空氣中的氧與鉻鐵礦中的鉻反
應(yīng)生成可溶性Na2Cr04，鉻鐵礦中的鋁、硅、鐵等也會(huì)與堿反應(yīng)生成鋁酸鈉、硅酸鈉和鐵酸鈉。反應(yīng)物料 經(jīng)水浸、除雜，其中鋁、硅、鐵和部分鉻生成沉淀進(jìn)入渣中與鉻酸鈉溶液分離。這種渣稱為鉻鹽渣，主要 成分為鋁、硅、鐵、鉻的化合物。
以鉻鐵礦為原料直接生產(chǎn)二氧化一鉻過程中，鉻鐵礦經(jīng)堿介質(zhì)熔融焙燒、水浸、過濾，得到含有鉻酸 鈉、鋁酸鈉的溶液。以硫磺作為還原劑，生成氫氧化鉻沉淀，lj鋁酸鈉溶液分離。鋁酸鈉溶液經(jīng)中和，得 到含鋁、鉻、硫的沉淀，這種渣稱為鋁渣。
金屬鉻的生產(chǎn)是以二氧化二鉻為原料，用鋁熱法冶煉。鋁與二氧化二鉻反應(yīng)生成金屬鉻和三氧化二鋁。 三氧化二鋁和部分未反應(yīng)的三氧化二鉻以及少量金屬鋁形成渣。這種渣稱為鋁熱法鉻渣。
當(dāng)前，這三種渣多用于制作耐火材料，附加值較低，且鉻沒有回收利用，易污染環(huán)境。
鉻屬于稀缺資源，全球儲(chǔ)量不多。我國鉻資源更少，僅占全球儲(chǔ)量的0.825%，屬亍貧鉻資源國家。因
此回收利用含鉻廢渣中的鉻具有重大意義。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣和用鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣未能充分 利用的現(xiàn)狀，本發(fā)明提供一種鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣和鉻鐵礦制備鉻鹽或二氧化二鉻產(chǎn)生的含 鉻廢渣綜合利用的綠色化工冶金方法。
本發(fā)明方法是將鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣(以下簡稱鋁熱法鉻渣)和用鉻鐵礦制備鉻鹽或三 氧化二鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣(以下簡稱鉻鹽渣或鋁渣)磨細(xì)后與熔融氫氧化鈉反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng)水浸、過濾， 堿熔融反應(yīng)生成的鉻酸鈉、鋁酸鈉和硅酸鈉進(jìn)入溶液；溶液經(jīng)碳酸化分解使鋁、硅和鉻分離，鉻酸鈉溶液 再經(jīng)調(diào)節(jié)pH值和濃縮結(jié)晶得到鉻鹽產(chǎn)品。
本發(fā)明由鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的廢渣制備重鉻酸鈉和氧化鋁以及由鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻 產(chǎn)生的廢渣制備重鉻酸鈉、鋁產(chǎn)品和二氧化硅產(chǎn)品的方法包括-
(1)鋁熱法鉻渣的綜合利用將鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣磨細(xì)到300目以下，將其與NaOH 按l: 1 8質(zhì)量比混合，在100 800'C下反應(yīng)lh以上。產(chǎn)物用水浸出，水溫為20 10(TC，用水量為固
體體積的2 10倍，在60 90。C下恒溫?cái)嚢?0 50min，反應(yīng)生成的鉻酸鈉和鋁酸鈉溶解下水。過濾，濾 液中含有鋁酸鈉和鉻酸鈉以及未反應(yīng)的NaOH;濾渣進(jìn)行二次逆流洗滌，水量為渣質(zhì)量的5倍。將濾液中 鋁酸鈉濃度調(diào)節(jié)至以八1203濃度計(jì)為100g/L，加熱至40 90°C,邊攪拌邊通入氣體，氣體中C02含量在 20 100%，其余為氮?dú)狻怏w流量控制在30 120ml/min。至溶液pH值達(dá)到8，過濾分離。濾渣為氫氧 化鋁，濾液為鉻酸鈉和碳酸鈉溶液。濾渣進(jìn)行三次逆流洗滌，水量為渣質(zhì)量的5倍。濾渣在60 8(tc干燥 5 12h后在500 100(tc煅燒2 6h，得到平均粒徑約為10nm的y-A1203;
所涉及的化學(xué)反應(yīng)如下
堿熔融反應(yīng)A1203 + 2NaOH = 2NaA102 + H20
2Cr203 + 8NaOH + 302 = 4Na2Cr04 + 4H20 碳酸化分解反應(yīng)2NaA102 + C02 + 3H20 = Na2C03 + 2Al(OH)3 i 氫氧化鋁高溫煅燒2A1(0H)3 = A1203 + 3H20
常溫下向含鉻酸鈉和碳酸鈉的濾液中通入二氧化碳，氣體組成和流量同前，直至溶液pH值為5 6。 過濾，濾渣為反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀，濾液為未反應(yīng)的鉻酸鈉和碳酸鈉。用水淋洗濾渣。所涉及的化學(xué) 反應(yīng)為
Na2C03 + C02 + H20 = 2NaHC03
所得濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr2Or2H20計(jì))，硫酸酸化溶液至pH值為2.0，濃縮結(jié)晶得 到重鉻酸鈉晶體。
(2)鉻鐵礦制備鉻鹽產(chǎn)生的鉻鹽渣的綜合利用將由鉻鐵礦制備鉻鹽產(chǎn)生的含鉻廢渣磨細(xì)到300目以 下，將其與NaOH按l: 1 8質(zhì)量比混合，在100 80(tc下反應(yīng)lh以上。產(chǎn)物用水浸出，水溫為20 100 °c，水量為固體體積的2 10倍，在60 90。c下恒溫?cái)嚢?0 50min。反應(yīng)生成的鉻酸鈉、鋁酸鈉和硅酸 鈉溶解于水。過濾，濾液中含有鉻酸鈉、鋁酸鈉和硅酸鈉以及未反應(yīng)的NaOH,濾渣為富鐵產(chǎn)品；濾渣進(jìn) 行三次逆流洗滌，水量為渣質(zhì)量的5倍。將濾液中鋁酸鈉濃度調(diào)節(jié)至以八1203濃度計(jì)為100g/L,加熱至40 90°C，邊攪拌邊通入氣體，氣體中CO2含量在20 100X，其余為氮?dú)?。氣體流量控制在30 120ml/min。 至溶液pH值達(dá)到8，過濾分離，濾液為鉻酸鈉和碳酸鈉溶液，濾渣為氫氧化鋁與二氧化硅混合物。濾渣 進(jìn)行三次逆流洗滌，加水量為渣質(zhì)量的5倍。濾渣用1.0mol/L的H2SO4于40 80'C下酸洗，氫氧化鋁與 硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁而溶解，二氧化硅不與硫酸反應(yīng)。過濾，濾渣為二氧化砝，濾液為硫酸鋁溶液。濾渣 以清水淋洗至中性，在6(tc 80'c干燥5h 12h，得到平均粒徑約為12nm的Si02粉末；濾液濃縮結(jié)晶， 制得硫酸鋁晶體。
所涉及的化學(xué)反應(yīng)式如下
堿熔融反應(yīng)A1203 + 2NaOH = 2NaA102 + H20
2Cr203 + 8NaOH + 302 = 4Na2Cr04 + 4H20 Si02 + 2NaOH = Na2Si03 + H20 碳酸化分解反應(yīng)2NaA02 + C02 + 3H20 = Na2C03 + 2A1(0H)3 I Na2Si03 + C02 + nH20 = Na2C03 + Si02'nH20 I
酸洗反應(yīng)Al(OH)3 + H2S04 = A12(S04)3 + H20
常溫下向含有鉻酸鈉和鋁酸鈉的濾液中通入二氧化碳，氣體組成和流量同前，直至溶液pH值為5 6。 過濾，濾渣為反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀，濾液為未反應(yīng)的鉻酸鈉和少量碳酸鈉。用水淋洗濾渣。所涉及的 化學(xué)反應(yīng)為
Na2C03 + C02 + H20 = 2NaHC03
所得濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr2OrH20計(jì))，硫酸酸化溶液至pH值為2.0，濃縮結(jié)晶得 到重鉻酸鈉晶體。
(3)鉻鐵礦制備三氧化二鉻產(chǎn)生的鋁渣的綜合利用將含鉻鋁渣在150 300°C、真空度30 300Pa下 進(jìn)行真空蒸餾，或以煤油進(jìn)行兩段溶解，提取元素硫。將提硫后的鋁渣磨細(xì)到300目以下，將其與NaOH 按1: 1 8質(zhì)量比混合，在100 800'C下反應(yīng)lh以上。產(chǎn)物用水浸出，水溫為20 100°C，水量為固體 體積的2 10倍，在60 9(TC下恒溫?cái)嚢?0 50min。反應(yīng)生成的鉻酸鈉和鋁酸鈉溶解丁-水。過濾，濾液 中含有鉻酸鈉、鋁酸鈉以及未反應(yīng)的NaOH;對(duì)濾渣進(jìn)行二次逆流洗滌，加水量為渣質(zhì)量的5倍。將濾液 中鋁酸鈉濃度調(diào)節(jié)至以八1203濃度計(jì)為100g/L,加熱至40 9(TC，邊攪拌邊通入氣體，氣體中C02含量在 20 100%，其余為氮?dú)?。氣體流量控制在30 20ml/min。至溶液pH值達(dá)到8，過濾分離，濾液為鉻酸 鈉和碳酸鈉溶液，濾渣為氫氧化鋁。濾渣進(jìn)行三次逆流洗滌，水量為渣質(zhì)量的5倍。濾渣在60 80'C干燥 5 12h后，在500 1000。C煅燒2 6h，得到平均粒徑約為lOpm的7-Al203。
所涉及的化學(xué)反應(yīng)如下
堿熔融反應(yīng)A1203 + 2NaOH = 2NaA102 + H20
2Cr203 + 8NaOH + 302 = 4Na2Cr04 + 4H20 碳酸化分解反應(yīng)2NaA102 + C02 + 3H20 = Na2C03 + 2A1(0H)3 I 常溫下向?yàn)V液中通入二氧化碳，氣體組成和流量同前，直至溶液pH值為5 6。過濾，濾渣為反應(yīng)生 成的碳酸氫鈉沉淀，濾液為未反應(yīng)的鉻酸鈉和少量碳酸鈉。用水淋洗濾渣。所涉及的化學(xué)反應(yīng)為
Na2C03 + C02 + H20 = 2NaHC03 所得濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr20rH20計(jì))，硫酸酸化溶液至pH值為2.0，濃縮結(jié)晶得 到重鉻酸鈉晶體。
將過程中得到的碳酸氫鈉加入65 9(TC的石灰水溶液中，其中Ca(OH)2與碳酸氫鈉的質(zhì)量比為1:1.2 1.5。苛化反應(yīng)5 20min，生成氫氧化鈉溶液和碳酸鈣沉淀。氫氧化鈉溶液經(jīng)濃縮，再用于含鉻廢渣的堿熔 融反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)NaOH的循環(huán)利用。碳酸鈣加熱分解生成CaO和C02, C02用丁-堿熔融反應(yīng)浸出液的碳分， CaO溶于水制成石灰水用于碳酸氫鈉的苛化反應(yīng)。涉及的化學(xué)反應(yīng)為
Ca(OH)2 + NaHC03 = CaC03 + H20 + NaOH CaC03 = CaO + C02 CaO + H20 = Ca(OH)2
本發(fā)明方法實(shí)現(xiàn)了鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣和用鉻鐵礦制備鉻鹽和二氧化二鉻產(chǎn)生的含鉻 廢渣中有價(jià)元素的綜合利用和反應(yīng)介質(zhì)的循環(huán)利用；工藝流程簡單、設(shè)備簡便；鉻和鋁的冋收率高，反應(yīng) 溫度低；沒有固、液、氣廢棄物的排放，不造成二次污染，是綠色丄藝流程。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例l
原料為某鐵合金廠鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的鋁熱法鉻渣，主要組成為Cr203: 14.3%、 Al203 74.1%。
將鋁熱法鉻渣磨細(xì)到320目以下，與NaOH按1: 6質(zhì)量比混合，在70(TC反應(yīng)3h后用水浸出，水溫 為80'C,水量為固體體積的8倍，在80'C恒溫?cái)嚢?0min，反應(yīng)生成的鉻酸鈉、鋁酸鈉溶解于水。過濾， 濾液中含有鉻酸鈉、鋁酸鈉以及未反應(yīng)的NaOH;對(duì)少量濾渣進(jìn)行三次逆流洗滌，水量為渣質(zhì)量的5倍。 將濾液中鋁酸鈉濃度調(diào)節(jié)至以Al203濃度計(jì)為100g/L，加熱至60'C,邊攪拌邊通入氣體，氣體中C02含量 為80%，其余為氮?dú)猓髁繛?0ml/min。至溶液的pH值達(dá)到8，過濾分離。濾渣為氫氧化鋁，濾液為鉻 酸鈉和碳酸鈉溶液。用水三次逆流洗滌濾渣，濾渣在60'C干燥8h后在50(TC煅燒6h，得到平均粒徑約為 10nm的y-Al203。
在常溫下向?yàn)V液中通入C02氣體(C02含量為80%,其余為氮?dú)?，氣體流量為70ml/min,至溶液pH 值為6。過濾，濾渣為反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀，濾液為未反應(yīng)的鉻酸鈉和少量碳酸鈉。用水淋洗濾渣。 將濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr20rH20計(jì))，硫酸酸化溶液至pH值為2.0，濃縮結(jié)晶得到重鉻 酸鈉晶體。
將碳分過程得到的碳酸氫鈉加入7(TC的石灰水溶液中，Ca(OH)2與碳酸氫鈉的質(zhì)量比為1: 1.2，苛化 反應(yīng)20min，生成氫氧化鈉溶液和碳酸鈣沉淀。過濾分離，得到的氫氧化鈉溶液經(jīng)濃縮，再用于含鉻廢渣 的堿熔融反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)NaOH的循環(huán)利用。碳酸鈣加熱分解生成CaO和C02， C02用丁-堿熔融反應(yīng)浸出液的 碳酸化分解反應(yīng)，CaO溶丁-水制成石灰水用f碳酸氫鈉的苛化反應(yīng)。
實(shí)施例2
原料為由鉻鐵礦制備重硅酸鈉產(chǎn)生的鉻鹽渣，主耍組成為Cr203: 6.3%、 Al203 37.1%、 Fe203 14.7%、 Si02 23.7%。
將格鹽渣磨細(xì)到320目以下，與NaOH按1: 8質(zhì)量比混合，在800'C反應(yīng)3h后用水浸出，水溫為80 °C,水量為固體體積的10倍，在60'C恒溫?cái)嚢?0min，反應(yīng)生成的鉻酸鈉、鋁酸鈉和硅酸鈉溶解于水， 鐵化合物富集于渣相；過濾分離，濾渣為富鐵產(chǎn)品。二次逆流洗滌濾渣，每次加水量為渣質(zhì)量的5倍。將 濾液中鋁酸鈉濃度調(diào)節(jié)至以八1203濃度計(jì)為100g/L,加熱至8(TC，邊攪拌邊通入氣體，氣體中C02含量在 80%,其余為氮?dú)?，氣體流量度為90ml/min。至溶液的pH值達(dá)到8，過濾分離，濾液為鉻酸鈉和碳酸鈉 溶液，濾渣為氫氧化鋁與二氧化硅混合物。二次逆流清洗濾渣。濾渣用1.0mol/L的H2OS4T 40 8(TC下 酸洗，氫氧化鋁與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁而溶解，二氧化硅不與硫酸反應(yīng)。過濾，濾渣以清水淋洗至中性， 在6(TC干燥6h,得到平均粒徑約為12nm的Si02粉末；濾液濃縮結(jié)晶，制得硫酸鋁晶體。
在常溫下向含有鉻酸鈉和碳酸鈉的濾液中通入C02氣體(<:02含量在80%，其余為氮?dú)?，氣體流量 90ml/min，至溶液pH值為6。過濾，濾渣為反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀，濾液為未反應(yīng)的鉻酸鈉和少量碳酸 鈉。用水淋洗濾渣。將濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr20rH20計(jì))，用硫酸酸化溶液至pH值為2.0, 濃縮結(jié)晶得到重鉻酸鈉晶體。
將碳分過程得到的碳酸氫鈉加入7(TC的石灰水溶液中，Ca(OH)2與碳酸氫鈉的質(zhì)量比為1: 1.2，苛化 反應(yīng)20min，生成氫氧化鈉溶液和碳酸鈣沉淀。氫氧化鈉溶液經(jīng)濃縮，再用f格渣或鋁渣的堿熔融反應(yīng)， 實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。碳酸鈣加熱分解生成CaO和C02, C02用丁-堿熔融反應(yīng)浸出液的碳酸化分解反應(yīng)，CaO溶 于水制成石灰水用于碳酸氫鈉的苛化反應(yīng)。
實(shí)施例3
原料為由鉻鐵礦制備三氧化二鉻產(chǎn)生的鋁渣，主要組成為Cr203: 7.5%、 Al203 52.1%、 S 15.7%。
將鋁渣在22(TC、真空度200Pa下進(jìn)行真空蒸餾，得到升華硫。將提硫后的鋁渣磨細(xì)到300目以下， 與NaOH按l: 4質(zhì)量比混合，在650'C下反應(yīng)2h。產(chǎn)物用水浸出，水溫為6(TC，水量為固體體積的6倍， 在6(TC下恒溫?cái)嚢?0min。反應(yīng)生成的鉻酸鈉和鋁酸鈉溶解于水。過濾，濾液中含有鉻酸鈉、鋁酸鈉以及 未反應(yīng)的NaOH;濾渣進(jìn)行三次逆流洗滌，水量為渣質(zhì)量的5倍。將濾液中鋁酸鈉濃度調(diào)節(jié)至以八1203濃 度計(jì)為100g/L，加熱至6(TC，邊攪拌邊通入氣體，氣體中CO2含量為70X，其余為氮?dú)猓瑲怏w流量控制 在80ml/min。至溶液的pH值達(dá)到8，過濾分離，濾液為絡(luò)酸鈉和碳酸鈉溶液，濾渣為氫氧化鋁。濾渣進(jìn) 行三次逆流洗漆，水量為渣質(zhì)量的5倍。濾渣在60'C干燥8h后用60(TC煅燒6h，得到平均粒徑約為10pm
的Y-Al2。3。
在常溫下向?yàn)V液中通入CCb氣體(CO2含量在80V。，其余為氮?dú)?，氣體流量80ml/min,至溶液pH 值為6。過濾，濾渣為反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀，濾液為未反應(yīng)的鉻酸鈉和少量碳酸鈉。用水淋洗濾渣。 將濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr2OrH20計(jì))，硫酸酸化溶液至pH值為2.0，濃縮結(jié)晶得到重鉻 酸鈉晶體。
將碳分過程得到的碳酸氫鈉加入70'C的石灰水溶液中苛化反應(yīng)20min，其中Ca(OH)2與碳酸氫鈉的質(zhì) 量比為l: 1.2,生成氫氧化鈉溶液和碳酸鈣沉淀。氫氧化鈉溶液經(jīng)濃縮，再用于含鉻廢渣的堿熔融反應(yīng)， 實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用。碳酸鈣加熱分解生成CaO和C02， C02用亍堿熔融反應(yīng)浸出液的碳酸化分解反應(yīng)，CaO溶 于水制成石灰水用于碳酸氫鈉的苛化反應(yīng)。 實(shí)施例4
原料為由鉻鐵礦制備三氧化二鉻產(chǎn)生的鋁渣，主要組成為Cr203: 7.5%、 Al203 52.1%、 S 15.7%。
將鋁渣以煤油進(jìn)行兩段溶解，分離煤油相，并對(duì)其進(jìn)行常壓蒸餾，得到結(jié)晶硫。將提硫后的鋁渣磨細(xì) 到320目以下，將其與NaOH按l: 5質(zhì)量比混合，在700'C下反應(yīng)1.5h。產(chǎn)物用水浸出，水溫為6(TC， 水量為固體體積的6倍，在60'C下恒溫?cái)嚢?0min。反應(yīng)生成的鉻酸鈉和鋁酸鈉溶解于水。過濾，濾液中 含有鉻酸鈉、鋁酸鈉以及未反應(yīng)的NaOH;濾渣進(jìn)行三次逆流洗滌，水量為渣質(zhì)量的5倍。將濾液中鋁酸 鈉濃度調(diào)節(jié)至以八1203濃度計(jì)為100g/L，加熱至60'C,邊攪拌邊通入氣體，氣體中C02含量為70%，其 余為氮?dú)?。氣體流量控制在80ml/min。至溶液pH值達(dá)到8,過濾分離，濾液為鉻酸鈉和碳酸鈉溶液，濾 渣為氫氧化鋁。濾渣進(jìn)行三次逆流洗滌，水量為渣質(zhì)量的5倍。濾渣在6(TC干燥8h后在60(TC煅燒6h， 得到平均粒徑約為lO[xm的，AI203。
在常溫下向?yàn)V液中通入C02氣體(CO2含量在80X，其余為氮?dú)?，氣體流量80ml/min,至溶液pH 值為6。過濾，濾渣為反應(yīng)生成的碳酸氫鈉沉淀，濾液為未反應(yīng)的鉻酸鈉和碳酸鈉。用水淋洗濾渣。將濾 液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr2OrH20計(jì))，用硫酸酸化溶液至pH值為2.0，濃縮結(jié)晶得到重鉻酸 鈉晶體。
將碳分過程得到的碳酸氫鈉加入7(TC的石灰水溶液中，Ca(OH)2與碳酸氫鈉的質(zhì)量比為1: 1.2,苛化 反應(yīng)20min，生成氫氧化鈉溶液和碳酸鈣沉淀。氫氧化鈉溶液經(jīng)濃縮，再用于含鉻廢渣的堿熔融反應(yīng)，實(shí) 現(xiàn)循環(huán)利用。碳酸鈣加熱分解生成CaO和C02， C02用于堿熔融反應(yīng)浸出液的碳酸化分解反應(yīng)，CaO溶于 水制成石灰水用于碳酸氫鈉的苛化反應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種綜合利用鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣的綠色化工冶金方法。其特征在于包括以下步驟(1)磨細(xì)將鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣(以下簡稱鋁熱法鉻渣)磨細(xì)到300目以下；(2)堿處理將磨細(xì)后的鋁熱法鉻渣與NaOH按1∶1～8質(zhì)量比混合，在100～800℃下反應(yīng)1h以上；(3)水浸處理將步驟(2)中得到的產(chǎn)物用其體積量2～10倍、溫度20～100℃的水浸出，在60～90℃恒溫?cái)嚢?0～50min；(4)過濾分離將步驟(3)得到的水浸產(chǎn)物過濾分離，得濾液和少量濾渣。濾液為鉻酸鈉、鋁酸鈉、氫氧化鈉溶液；(5)碳酸化分解以30～120ml/min的流量向步驟(4)得到的濾液中通入CO2氣體(CO2含量為20～100％，其余為氮?dú)?，濾液溫度為60～90℃。至溶液pH值達(dá)到8，反應(yīng)生成Al(OH)3和Na2CO3，過濾分離。濾液為鉻酸鈉和碳酸鈉溶液，濾渣為Al(OH)3，在500～1000℃煅燒2～6h，得Al2O3粉體；(6)繼續(xù)碳酸化分解向步驟(5)中得到的濾液繼續(xù)通入CO2氣體(CO2含量為20～100％，其余為氮?dú)?，氣體流量為30～120ml/min，至溶液pH值為6。過濾分離，濾渣為NaHCO3，濾液為鉻酸鈉溶液；(7)重鉻酸鈉的制備步驟(6)得到的濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr2O7·H2O計(jì))，硫酸酸化溶液至pH值為2.0，濃縮結(jié)晶得到重鉻酸鈉晶體。
2. —種綜合利用鉻鐵礦制備鉻鹽產(chǎn)生的含鉻廢渣的綠色化[:冶金方法。其特征在于包括以卜-步驟 '(1) 磨細(xì)將鉻鐵礦制備鉻鹽產(chǎn)生的含鉻廢渣(以f簡稱鉻鹽渣)磨細(xì)到300目以下；(2) 堿處理將磨細(xì)后的鉻鹽渣與NaOH按1: 1 8質(zhì)量比混合，在100 80CTC下反應(yīng)lh以上；(3) 水浸處理將步驟(2)中得到的產(chǎn)物用體積量2 10倍、溫度20 1(XTC的水浸出，在60 90。C下恒溫?cái)嚢?0 50tnirh(4) 過濾分離將步驟(3)得到的水浸產(chǎn)物過濾分離，濾液為鉻酸鈉、鋁酸鈉、硅酸鈉和氫氧化鈉溶液，濾渣為富 鐵產(chǎn)品；(5) 碳酸化分解以30 120ml/min的流量向步驟(4)得到的濾液中通入C02氣體(CCb含量為20 100%,其余為 氮?dú)?，濾液溫度為60 9(TC。至溶液pH值達(dá)到8，反應(yīng)生成Al(OH)3、 SiO^I]Na2C03。過濾分離，濾 渣為A1(0H)3、 Si02沉淀，濾液為鉻酸鈉和碳酸鈉溶液。(6) 酸洗步驟(5)得到的濾渣以40 80'C、 1.0mol/L的硫酸洗滌，氫氧化鋁與硫酸反應(yīng)生成硫酸鋁而溶解丁- 水，過濾與二氧化硅分離。濾渣在6(TC 8(TC干燥5h 12h，得到Si02粉體；酸洗液濃縮結(jié)晶得到硫酸鋁 晶體。(7) 繼續(xù)碳酸化分解向步驟(5)中得到的濾液繼續(xù)通入C02氣體(C02含量為20 100%，其余為氮?dú)?，氣體流量為30 120ml/min，至溶液pH值為6。過濾分離，濾渣為NaHC03，濾液為鉻酸鈉溶液；(8) 重鉻酸鈉的制備步驟(7)得到的濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr2OrH2O計(jì))，硫酸酸化溶液至pH值為2.0， 濃縮結(jié)晶得到重鉻酸鈉晶體。
3. —種綜合利用鉻鐵礦制備三氧化二鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣的綠色化r.冶金方法。其特征在T包括以下步驟(1) 磨細(xì)將鉻鐵礦制備三氧化二鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣(以下簡稱鋁渣)磨細(xì)到300目以下；(2) 堿處理將磨細(xì)后的鋁渣與NaOH按1: 1 8質(zhì)量比混合，在100 800'C下反應(yīng)lh以上；(3) 水浸處理將步驟(2)中得到的產(chǎn)物用體積量2 10倍、溫度20 100'C的水浸出，在60 9(TC下恒溫?cái)嚢?0 50min。(4) 過濾分離將步驟(3)得到的水浸產(chǎn)物過濾分離，得濾液和少量濾渣。濾液為鉻酸鈉、鋁酸鈉、氫氧化鈉溶液；(5) 碳酸化分解以30 120ml/min的流量向步驟(4)得到的濾液中通入(302氣體(032含呈為20 100%，其余為 氮?dú)?，濾液溫度為60 卯'C。至溶液pH值達(dá)到8，反應(yīng)生成Al(OH)3和Na2C03，過濾分離。濾液為鉻 酸鈉和碳酸鈉溶液，濾渣在500 100(TC煅燒2 6h，得Al203粉體。(6) 繼續(xù)碳酸化分解向步驟(5)中得到的濾液繼續(xù)通入C02氣體(C02含量為20 100%，其余為氮?dú)?，氣體流量為30 120ml/min,至溶液pH值為6。過濾分離，濾渣為NaHC03，濾液為鉻酸鈉溶液；(7) 重鉻酸鈉的制備步驟(6)得到的濾液蒸發(fā)濃縮至鉻濃度350g/L(以Na2Cr2OrH2O計(jì))，硫酸酸化溶液至pH值為2.0， 濃縮結(jié)晶得到重袼酸鈉晶體。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 、 2或3所述含鉻廢渣綜合利用的綠色化工冶金方法，其特征在亍l步驟(6)、 2步驟 (7)或3步驟(6)得到的NaHCO3固體在65 90。C下與石灰乳苛化反應(yīng)5 20min， Ca(OH)2與碳酸氫鈉 的質(zhì)量比為1 1.5，生成氫氧化鈉和碳酸鈣沉淀，氫氧化鈉返冋堿處理「.序，碳酸鈣分解制備C02和CaO， 用于碳分和苛化工序。
全文摘要
一種綜合利用含鉻廢渣(鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣、鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣)制備氧化鋁和鉻酸鈉的綠色化工冶金方法，該方法包括(1)磨細(xì)，(2)堿處理，(3)水浸處理，(4)過濾分離，(5)碳酸化分解制備氧化鋁，(6)濃縮結(jié)晶制備鉻酸鈉。本發(fā)明方法的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明方法使含鉻廢渣中的有價(jià)元素得到綜合利用，提高了產(chǎn)品附加值；實(shí)現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)全部循環(huán)利用，沒有固、液、氣廢棄物的排放，不造成二次污染；工藝流程簡單、設(shè)備簡便，能夠以較低的成本實(shí)現(xiàn)對(duì)鋁熱法制備金屬鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣和由鉻鐵礦制備鉻鹽或三氧化二鉻產(chǎn)生的含鉻廢渣的綜合利用。
文檔編號(hào)A62D3/33GK101347663SQ20071001217
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2007年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者巖 劉, 艷 吳, 李在元, 牟文寧, 申曉毅, 管秀榮, 翟玉春, 謝宏偉, 顧惠敏 申請(qǐng)人:東北大學(xué)