阅读说明：本技术 一种无钙焙烧铬酸钠碱性液低温除杂生产低硅高纯金属铬的方法 (Method for producing low-silicon high-purity metal chromium by calcium-free roasting of sodium chromate alkaline solution through low-temperature impurity removal ) 是由 郭树志 金绍祥 贾伟 刘亚凤 王丽 康春生 孙萍 赵秀媛 高金 李昆朋 陈悦 于 2020-07-22 设计创作，主要内容包括：一种无钙焙烧铬酸钠碱性液低温除杂生产低硅高纯金属铬的方法,取无钙焙烧铬酸钠碱性液投入反应釜中加入,进料温度40℃～60℃；反应釜进料完成后,调整反应釜搅拌速度75r/min～130r/min,向反应釜内加入硫酸,原料加完后,停止搅拌,将反应后的物料打入隔膜压滤机进行压滤操作,待物料充满压滤机后用水进行在线洗涤,得到低硅铬酸钠溶液；利用低硅铬酸钠溶液生产低硅氧化铬,低硅氧化铬采用炉外法冶炼,获得低硅高纯金属铬。优点是：该方法使得铬铁矿无钙焙烧生产过程中,中和温度降低、蒸汽消耗下降、省略熟化过程、铝泥过滤性能提高、缩短压滤周期、设备使用寿命延长、生产周期缩短。(A method for producing low-silicon high-purity metal chromium by removing impurities from calcium-free roasting sodium chromate alkaline solution at low temperature comprises the steps of adding the calcium-free roasting sodium chromate alkaline solution into a reaction kettle, and feeding at 40-60 ℃; after the feeding of the reaction kettle is finished, adjusting the stirring speed of the reaction kettle to 75-130 r/min, adding sulfuric acid into the reaction kettle, stopping stirring after the raw materials are added, pumping the reacted materials into a membrane filter press for filter pressing, and washing the materials with water on line after the filter press is filled with the materials to obtain a low-silicon sodium chromate solution; the low-silicon chromium oxide is produced by using the low-silicon sodium chromate solution, and is smelted by adopting an external furnace method to obtain low-silicon high-purity metal chromium. The advantages are that: the method has the advantages of reducing the neutralization temperature, reducing the steam consumption, omitting the curing process, improving the aluminum mud filtering performance, shortening the filter pressing period, prolonging the service life of equipment and shortening the production period in the calcium-free roasting production process of the chromite.)

一种无钙焙烧铬酸钠碱性液低温除杂生产低硅高纯金属铬的 方法

技术领域

本发明涉及一种无钙焙烧铬酸钠碱性液低温除杂生产低硅高纯金属铬的方法。

背景技术

在国内铬盐工业生产中，铬酸钠碱性液含有少量铝酸钠、游离碱及微量硅酸钠等杂质，需要在中和工序加入硫酸调节到中性，使铝酸钠可发生水解作用析出氢氧化铝沉淀，俗称铝泥，其主要反应原理如下：2NaAlO₂+H₂SO₄+2H₂O＝2Al(OH)₃+Na₂SO₄，同时在除铝过程中，部分硅随同氢氧化铝一起析出，但铝泥为胶体难于过滤，因此传统生产中需要提高温度使铝泥转变形成较大的密实颗粒，以降低溶液黏度改善氢氧化铝滤饼的过滤性，同时进行保温熟化半小时以上，从而进一步改善滤饼的过滤性。传统铬酸钠碱性液除硅铝的中和工艺温度高于80℃，需要消耗大量蒸汽，对设备要求高。

发明内容

本发明解决技术问题是提供了一种无钙焙烧铬酸钠碱性液低温除杂生产低硅高纯金属铬的方法，该方法使得铬铁矿无钙焙烧生产过程中，中和温度降低、蒸汽消耗下降、省略熟化过程、铝泥过滤性能提高、缩短压滤周期、设备使用寿命延长、生产周期缩短。

本发明的技术解决方案：

一种无钙焙烧铬酸钠碱性液低温除杂生产低硅高纯金属铬的方法，其具体步骤如下：

(1)反应釜进料

取无钙焙烧铬酸钠碱性液投入反应釜中加入，所述无钙焙烧铬酸钠碱性液的浓度为180g/L～200g/L、Al₂O₃含量≥3.7g/L，进料体积占反应釜总体积的80％，进料温度40℃～60℃；

(2)调整搅拌速度

反应釜进料完成后，调整反应釜搅拌速度75r/min～130r/min；

(3)调整加入硫酸速度

以0.5m³/h～0.9m³/h的速度向反应釜内加入硫酸，终点pH值控制到6～9；

(4)熟化

原料加完后，停止搅拌，无需熟化可直接压滤；

(5)压滤与洗涤

将反应后的物料打入隔膜压滤机进行压滤操作，待物料充满压滤机后用水进行在线洗涤，得到低硅铬酸钠溶液；

(6)低硅铬酸钠溶液打入反应罐中，加入石灰和片碱，升温到80℃以上，进行除钒反应，经压滤机过滤后，得到低硅低钒铬酸碱性液；

(7)将低硅低钒铬酸碱性液中加入硫磺和片碱，在沸腾条件下充分反应，得到氢氧化铬；

(8)氢氧化铬经隔膜压滤机压滤洗涤后入窑，经1200℃以上高温煅烧，生成低硅氧化铬，低硅氧化铬采用炉外法冶炼生产获得低硅高纯金属铬。

进一步的，在线洗涤时，每100m³物料的用水量为20m³。

进一步的，步骤(2)搅拌速度为90r/min～100r/min，除硅效果好，生产的金属铬中硅含量≤0.04％。

进一步的，无钙焙烧铬酸钠碱性液为17m³时，硫酸加入时间为20分钟～40分钟。

本发明工艺无须添加任何杂质元素并大大扩大了反应的温度范围，相较于传统工艺温度较低，从而降低了蒸汽消耗，同时压滤时料液温度保持在40-60℃之间，温度较低，有效延长了滤板的使用寿命，铝泥的粒度及过滤性能相对稳定，在低温下压滤机滤布寿命也得到了有效延长。相对传统中和工艺，相同的质量要求下，可以省略蒸汽加热及熟化过程、缩短压滤时间、提高设备利用率，缩短生产周期。

本发明与传统工艺相比，操作条件宽泛，操作步骤减少，对产品质量有了进一步的可塑性。用上述溶液生产的金属铬中硅含量≤0.04％，与有钙焙烧硅含量0.2％相比降低下降0.16％，满足市场对低硅金属铬的产品需求。

具体实施方式

实施例1

(1)反应釜进料

在21.7m³反应釜中加入无钙焙烧铬酸钠碱性液17m³，所述无钙焙烧铬酸钠碱性液的浓度为180g/L、杂质含量为Ga：0.006g/L、Al₂O₃：3.73g/L、SiO₂：0.002g/L、Fe₂O₃：0.018g/L、NaOH：2.4g/L、NaCO₃：5.3g/L，进料温度60℃；

(2)调整搅拌速度

开启搅拌，搅匀后调整搅拌速度至75r/min；

(3)调整加入硫酸速度

调整加入硫酸速度为0.5m³/h，终点pH值控制到6，硫酸加入40分钟加酸完毕，停止搅拌；

(4)熟化

原料加完后，停止搅拌，无需熟化可直接压滤；

(5)压滤与洗涤

将反应后的物料打入隔膜压滤机进行压滤操作，待物料充满压滤机后用水进行在线洗涤，在线洗涤时，每100m³物料的用水量为20m³，得到低硅铬酸钠溶液；

反应后获得的低硅铬酸钠溶液成分杂质含量为Ga：0.0032g/L、Al₂O₃：0.28g/L、SiO₂：0.001g/L、Fe₂O₃：0.001g/L；

(6)低硅铬酸钠溶液打入反应罐中，加入石灰和片碱，升温到80℃以上，进行除钒反应，经压滤机过滤后，得到低硅低钒铬酸碱性液；

(7)将低硅低钒铬酸碱性液中加入硫磺和片碱，在沸腾条件下充分反应，得到氢氧化铬；

(8)氢氧化铬经隔膜压滤机压滤洗涤后入窑，经1200℃以上高温煅烧，生成低硅氧化铬，低硅氧化铬采用炉外法冶炼生产获得低硅高纯金属铬。

实施例2

在21.7m³反应釜中加入无钙焙烧铬酸钠碱性液17m³，所述无钙焙烧铬酸钠碱性液的浓度为200g/L、杂质含量为Ga：0.0067g/L、Al₂O₃：6.53g/L、SiO₂：0.066g/L、Fe₂O₃：0.017g/L、NaOH：8g/L、NaCO₃：3.18g/L，进料温度50℃；

(2)调整搅拌速度

开启搅拌搅匀，搅匀后调整搅拌速度至90r/min；

(3)调整加入硫酸速度

调整加入硫酸速度为0.7m³/h，终点pH值控制到8，硫酸加入30分钟加酸完毕，停止搅拌；

(4)熟化

原料加完后，停止搅拌，无需熟化可直接压滤；

(5)压滤与洗涤

将反应后的物料打入隔膜压滤机进行压滤操作，待物料充满压滤机后用水进行在线洗涤，在线洗涤时，每100m³物料的用水量为20m³，得到低硅铬酸钠溶液；

反应后获得的低硅铬酸钠溶液成分杂质含量为Ga：0.007g/L、Al₂O₃：0.004g/L、SiO₂：0.001g/L、Fe₂O₃：0.001g/L；

(6)低硅铬酸钠溶液打入反应罐中，加入石灰和片碱，升温到80℃以上，进行除钒反应，经压滤机过滤后，得到低硅低钒铬酸碱性液；

(7)将低硅低钒铬酸碱性液中加入硫磺和片碱，在沸腾条件下充分反应，得到氢氧化铬；

(8)氢氧化铬经隔膜压滤机压滤洗涤后入窑，经1200℃以上高温煅烧，生成低硅氧化铬，低硅氧化铬采用炉外法冶炼生产获得低硅高纯金属铬。

实施例3

在21.7m³反应釜中加入无钙焙烧铬酸钠碱性液17m³，所述无钙焙烧铬酸钠碱性液的浓度为180g/L、杂质含量为Ga：0.005g/L、Al₂O₃：8.83g/L、SiO₂：0.11g/L、Fe₂O₃：0.015g/L、NaOH：11.6g/L、NaCO₃：9.54g/L，进料后升温至40℃；

(2)调整搅拌速度

开启搅拌搅匀，搅匀后调整搅拌速度至100r/min；

(3)调整加入硫酸速度

调整加入硫酸速度为0.9m³/h，终点pH值控制到9，硫酸加入20分钟加酸完毕，停止搅拌；

(4)熟化

原料加完后，停止搅拌，无需熟化可直接压滤；

(5)压滤与洗涤

将反应后的物料打入隔膜压滤机进行压滤操作，待物料充满压滤机后用水进行在线洗涤，在线洗涤时，每100m³物料的用水量为20m³，得到低硅铬酸钠溶液；

反应后获得的低硅铬酸钠溶液成分杂质含量为Ga：0.0037g/L、Al₂O₃：0.006g/L、SiO₂：0.001g/L、Fe₂O₃：0.001g/L；

(6)低硅铬酸钠溶液打入反应罐中，加入石灰和片碱，升温到80℃以上，进行除钒反应，经压滤机过滤后，得到低硅低钒铬酸碱性液；

(7)将低硅低钒铬酸碱性液中加入硫磺和片碱，在沸腾条件下充分反应，得到氢氧化铬；

(8)氢氧化铬经隔膜压滤机压滤洗涤后入窑，经1200℃以上高温煅烧，生成低硅氧化铬，低硅氧化铬采用炉外法冶炼生产获得低硅高纯金属铬。

实施例4

在21.7m³反应釜中加入无钙焙烧铬酸钠碱性液17m³，所述无钙焙烧铬酸钠碱性液浓度为180g/L、，杂质含量为Ga：0.006g/L、Al₂O₃：7.83g/L、SiO₂：0.11g/L、Fe₂O₃：0.014g/L、NaOH：11.8g/L、NaCO₃：8.5g/L，进料后升温至40℃；

(2)调整搅拌速度

开启搅拌搅匀，搅匀后调整搅拌速度至130r/min；

(3)调整加入硫酸速度

调整加入硫酸速度为0.9m³/h，终点pH值控制到9，硫酸加入20分钟加酸完毕，停止搅拌；

(4)熟化

原料加完后，停止搅拌，无需熟化可直接压滤；

(5)压滤与洗涤

将反应后的物料打入隔膜压滤机进行压滤操作，待物料充满压滤机后用水进行在线洗涤，在线洗涤时，每100m³物料的用水量为20m³，得到低硅铬酸钠溶液；

反应后获得的低硅铬酸钠溶液成分杂质含量为Ga：0.0037g/L、Al₂O₃：0.038g/L、SiO₂：0.001g/L、Fe₂O₃：0.001g/L；

(6)低硅铬酸钠溶液打入反应罐中，加入石灰和片碱，升温到80℃以上，进行除钒反应，经压滤机过滤后，得到低硅低钒铬酸碱性液；

(7)将低硅低钒铬酸碱性液中加入硫磺和片碱，在沸腾条件下充分反应，得到氢氧化铬；

(8)氢氧化铬经隔膜压滤机压滤洗涤后入窑，经1200℃以上高温煅烧，生成低硅氧化铬，低硅氧化铬采用炉外法冶炼生产获得低硅高纯金属铬。

表1 本发明实施例1-实施例3金属铬元素分析结果表

	Cr	Si	Al	C	Cu	P≤	H≤	Pb≤	Sb≤	S<sub>n</sub>≤	A<sub>s</sub>≤	Bi≤
													实施例1	99.42	0.046	0.014	0.003	0.002	0.002	0.003	0.0003	0.0008	0.0005	0.0008	0.0005
实施例2	99.59	0.037	0.023	0.01	0.002	0.002	0.003	0.0003	0.0008	0.0005	0.0008	0.0005
													实施例3	99.59	0.038	0.013	0.004	0.002	0.002	0.003	0.0003	0.0008	0.0005	0.0008	0.0005
实施例4	99.47	0.05	0.011	0.003	0.002	0.002	0.003	0.0003	0.0008	0.0005	0.0008	0.0005

对比例1

在21.7m³反应釜中加入无钙焙烧铬酸钠碱性液17m³，进料无钙焙烧铬酸钠碱性液浓度为180g/L、杂质含量为Ga：0.006g/L、Al₂O₃：3.73g/L、SiO₂：0.002g/L、Fe₂O₃：0.018g/L、NaOH：2.4g/L、NaCO₃：5.3g/L；进料温度60℃，搅拌60r/min，加入硫酸，调整加入硫酸速度为0.5m³/h，终点pH值控制到6，加酸完毕，铝渣程透明胶体，进行压滤操作，无法压滤。

对比例2

在21.7m³反应釜中加入无钙焙烧铬酸钠碱性液17m³，进料无钙焙烧铬酸钠碱性液浓度为180g/L、杂质含量为Ga：0.006g/L、Al₂O₃：3.73g/L、SiO₂：0.002g/L、Fe₂O₃：0.018g/L、NaOH：2.4g/L、NaCO₃：5.3g/L；进料温度60℃，开启搅拌，搅匀后调整搅拌速度至50r/min，调整加入硫酸速度为0.5m³/h，并保持料液温度为60℃，终点pH值控制到6。加酸完毕，铝渣程透明胶体，停止搅拌进行压滤操作，无法压滤。

以上仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。