铬铁矿氧化焙烧(oxidizing roasting of chromite)
由铬铁矿、纯碱和填充料组成的炉料,在高温通空气常压下进行焙烧,使铬尖晶石中的铬转化为水溶性铬酸盐的过程。也称钠化氧化焙烧。
简 史 早期采用铬铁矿和硝酸钾氧化剂在坩埚内熔融的方法,后来用空气中的氧作氧化剂以及用钾碱代替了钾硝,接着又发展到用石灰作填充料的氧化焙烧工艺。到19世 纪80年代,以纯碱代替了钾碱,采用转底炉氧化焙烧,转底炉又经改进成为环底炉,大型炉底面积已达165m2,月生产重铬酸钠达1000t。20世纪初, 又改用回转窑,使生产力大为提高;为了改善炉料性能,又添加白云石填料,形成了当今普遍采用的回转窑加钙氧化焙烧工艺。
原理 石灰石和白云石经粉碎,与纯碱和干燥的铬浸出渣按一定比例充分混合,混合料在回转窑内进行一次或多次氧化焙烧,焙烧温度为1373~1423K,炉料在回转窑内的停留时间为2~4h,发生的主要反应为:
同时发生其他反应,生成多种化合物,其中主要有铁酸盐,硅酸盐和铝酸盐等。铬尖晶石中的铬在焙烧中转化为水溶性铬酸钠,其转化速度随温度升高、料层中的氧浓度增大而加快,但最高焙烧温度受到炉料烧结强度的限制,一般尾气中氧体积浓度控制在7%~10%之内。
填 充料的作用 在高温下,Na2CO3、Na2CrO4变 为液相,因此,氧化焙烧是一个有气、液、固参与的复杂的多相反应过程。液相润湿固相,加快了反应速度,颗粒表面包裹过厚的液相后会阻止氧的内扩散,甚至使 炉料烧结、结团和结窑,不利于反应进行完全。加入填充料可以分散液相,改善炉料的透气性,减薄颗粒表面的液层厚度,加快氧化速度。因此,填充料也称“稀释 剂”。石灰石(或石灰)是最常用的填充料,它还有加快铬尖晶石转化反应速度,与铝、硅等生成水难溶化合物从而固定铝、硅和代替部分纯碱的作用。白云石也是 常用的钙质填充料,它提供的MgCO3在焙烧中变为MgO,使炉料能经受更高的焙烧温度而不会结团结窑。浸出渣烘干返回作填充料可 以减少排渣量和利用渣中残存的铬,提高铬的收率。用铬铁矿本身作填充料时,要采用多次焙烧工艺。即先加入部分纯碱进行第一次焙烧,经浸出后的渣再加纯碱进 行下次焙烧。这种焙烧工艺可以减少排渣量,降低浸出液的碱度,但能耗增加。填充料不能过量,否则会使液相过分分散,不利于铬尖晶石的转化,降低了设备的生 产能力。钙质炉料往往采用复合填充料,一组典型的配料为:铬铁矿(45%Cr2O3)100份,纯碱(98%Na2CO3)65份,石灰石40份,白云石 100份,铬渣(35%Cr2O3)100份。
设备 反射炉的进出料和翻料都是手工操作,劳动强度大,焙烧料质量低;采用气体为燃料的环底炉,水冷螺旋出料,机械化程度较高,但静止薄料层,设备能力较低;现 今大多数采用等径回转窑,窑内衬粘土铬ge砖。年生产能力为3000t铬酸钠的回转窑,内径为1.9m,长12m,倾斜度3.5%,转速为 0.6r/min。燃料为重油或天然气,窑尾有换热器;用煤作燃料时,尖晶石的转化率较低。
回转窑的机械化程度高,混合料用螺旋给料机定量连续给料,经溜管加入回转窑,借助回转窑的转动,炉料向前移动,1073K左右的焙烧料直接经窑头箱下料口落入接料器,冷却或直接倒入浸出器浸出。873K左右的烟气经换热器换热及多级除尘,由引风机通过烟囱排空。
制粒焙烧 混合料在圆盘制粒机上制粒,粒径为3~5mm,粒料加快回转窑的氧化焙烧速度。此法的优点是铬尖晶石的转化率高,过程操作稳定和设备生产能力大。日本电工株式会社的德岛厂已实现工业化生产,中国完成了低钙焙烧中间试验。无钙焙烧正处在试验阶段。
引用出處:
http://www.chinabaike.com/z/yj/839904.html
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