[发明专利]一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置

说明书

技术领域

本发明涉及回转窑技术领域，更具体地说，涉及一种无钙焙烧生产重铬酸钠用的回转窑装置。

背景技术

重铬酸钠是铬盐行业最主要产品，作为基本化工原料，广泛用于化工、轻工、印染、医药等行业，可进一步加工为铬酸酐、氢氧化铬、碱式硫酸铬等铬盐系列产品，用于冶金、机械、建材、石油、制革、电镀、颜料、日用五金等行业，在国民经济中占有重要地位，重铬酸钠基本生产工艺为铬铁矿氧化焙烧—硫酸酸化法。

传统的重铬酸钠生产工艺为：铬铁矿有钙焙烧制铬酸钠经硫酸酸化后形成重铬酸钠，由于有钙焙烧使用大量钙质（白云石、大理石或生石灰等）填料，造成排渣量大，且有致癌物—铬酸钙的产生，难以彻底解毒和综合利用，严重影响环境，已被列为国家产业政策中淘汰类生产工艺。

现有的无钙焙烧生产工艺不添加钙质填料，排渣量少且不含致癌物—铬酸钙，减轻了环境影响。其反应机理为：铬铁矿加热至500℃时，Fe²⁺首先氧化为Fe³⁺，铬尖晶石晶格发生畸变，势能升高，易于反应。纯碱先同R₂O₃反应生产NaRO₂即亚铬酸钠（NaCrO₂）、铝酸钠（NaAlO₂）和铁酸钠（NaFeO₂），高温氧化气氛中，亚铬酸钠同氧和纯碱继续反应生产铬酸钠（Na₂CrO₄），铝酸钠和铁酸钠也起着碱的作用，使亚铬酸钠氧化成铬酸钠，由于这三种NaRO₂的熔点均高于铬矿正常焙烧温度，正常氧化焙烧时，在反应中间产生低熔融点的混合物，造成回转窑中结圈（瘤），不利于生产的稳定运行，目前常用的措施有：

（1）加入大量返渣，降低液相量，采用造粒焙烧工艺（中国专利公开号：CN 1104258A）可有效降低窑内结圈（瘤），但由于增加造粒工序，拉长了工艺流程，粒料烘干增加能源消耗。铬铁矿无钙焙烧的反应动力学研究表明：填料比为0的少碱焙烧，活化能为50.3KJ/K.mol；填料比为1.5的足碱焙烧，活化能为73.2KJ/K.mol；在1000℃基本平衡所需的时间用返渣的足碱无钙焙烧反应时间比少碱无钙焙烧（或有钙焙烧）要多3倍。这也是造成现有无钙返料足碱填料回转窑生产率低的主要原因。造粒焙烧工艺导致炉窑生产率降低、生产综合成本升高。

（2）按无钙焙烧反应机理，采用分段焙烧方法（中国专利授权号：CN 1052461C），第一阶段由铬矿石、碱金属化合物以及任选的选矿后的废石组成的混合物在一种含有不多于2%（体积）氧的气氛中被加热到1000℃至1400℃之间的温度，而在第二阶段，此混合物则在900~1070℃的较低温度并在供应至少含70%的氧的气氛情况下被氧化，此方法核心设备为二台转管窑和气体分隔方案。由于工艺流程长，设备尤其是气体分隔供给设施复杂，目前仍无较成功工业化实例。

（3）铬铁矿加压液相氧化法制铬酸钠工艺为：铬铁矿与循环碱液湿磨后加入4-6倍经固体烧碱（NaOH）调整后的高浓度浓碱（NaOH）液，混合均匀，于4.5~6.0MPa压力，260~300℃温度条件下，进行加压液相氧化反应，反应时间4~8h，反应完成液经固液分离后，母液作循环碱液返回配料，固体部分即铬酸钠晶体和铁渣等固相杂质，溶解后，洗涤过滤，固体为铁渣，液体加石灰乳除质，过滤洗涤，固体为钙渣，液体经多效蒸发结晶，固体为含碱铬酸钠，经饱和重铬酸钠溶液洗涤后作为制重铬酸钠原料，母液进一步蒸发至含NaOH50%以上作为循环碱液使用。固液相法工艺条件为高温、高压、高碱，且反应时间长，使设备材质要求高，工艺流程长，设备投资大，动力消耗高，生产规模难以扩大，其反应完成液杂质分离过程复杂冗长，母液循环蒸发水分大，能源消耗高等原因导致综合成本大幅升高，多年以来，未能形成工业化规模。

（4）铬铁水热氧化法生产铬酸钠主要生产工艺为：铬铁经超细粉碎后与碱混合打浆，用泵压入4~22MPa高压反应釜内，同时通入氧气进行碱性氧化溶出，操作温度为150℃~370℃，反应完成液降至常压并冷却至≤120℃后进行固液分离，滤饼即高铁渣，滤液即铬盐钠溶液。因水热氧化法工艺条件为高温、高压，使设备要求高、投资大、动力消耗高，难以形成生产规模。此外原料如为铬铁，产品综合成本畸高，如利用副产铬铁粉，则受原料来源限制。多年以来，未有效形成工业化规模。