鉻鐵礦氧化焙燒工藝的判定和評(píng)價(jià)

劉長(zhǎng)河

（中信錦州金屬股份有限公司，遼寧錦州121005）

鉻鐵礦氧化焙燒工藝的判定和評(píng)價(jià)

劉長(zhǎng)河

（中信錦州金屬股份有限公司，遼寧錦州121005）

鉻鐵礦氧化焙燒工藝分為有鈣焙燒、少鈣焙燒和無(wú)鈣焙燒3種。但是，由于鉻鹽生產(chǎn)廠家原料配比是保密的，所以很難判定其生產(chǎn)工藝是有鈣焙燒還是無(wú)鈣焙燒。經(jīng)過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出鉻鐵礦氧化焙燒工藝的判定條件，即：浸出殘?jiān)呐溻}系數(shù)（氧化鈣實(shí)際配入量與理論配入量的比值）、浸出殘?jiān)?價(jià)鉻的含量、浸出液中可溶性二氧化硅和三氧化二鋁的濃度、堿的利用率、浸出渣產(chǎn)生量，為實(shí)現(xiàn)鉻鹽的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整提供幫助。

鉻鐵礦；焙燒工藝；判定；評(píng)價(jià)

鉻鐵礦氧化焙燒工藝分為有鈣焙燒、少鈣焙燒、無(wú)鈣焙燒3種。2011年國(guó)家發(fā)改委出臺(tái)新的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整目錄，其中石化化工限制類5中對(duì)非環(huán)境友好型“少鈣焙燒工藝生產(chǎn)重鉻酸鈉”將嚴(yán)格限制，淘汰類石化化工3中對(duì)生態(tài)環(huán)境負(fù)面影響較大的“有鈣焙燒鉻化合物生產(chǎn)裝置”在2013年淘汰。在2011年工信部的鉻鹽清潔生產(chǎn)方案中鼓勵(lì)采用鉻鐵礦無(wú)鈣焙燒工藝生產(chǎn)鉻鹽。由于鉻鹽生產(chǎn)廠家原料配比是保密的，所以很難判定其生產(chǎn)工藝究竟是有鈣焙燒還是無(wú)鈣焙燒。筆者通過(guò)多年的生產(chǎn)實(shí)踐，總結(jié)出鉻鐵礦氧化焙燒工藝的判定條件。

1 鉻鐵礦氧化焙燒工藝

1.1 鉻鐵礦氧化焙燒工藝流程（見(jiàn)圖1）

1.2 鉻鐵礦氧化焙燒工藝技術(shù)關(guān)鍵

1.2.1 含氧化鈣物料的加入目的

鉻礦中含有 SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物，加入含氧化鈣物料的目的是使之與 SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物反應(yīng) 生 成 β-2CaO·SiO2、3CaO·Al2O3、4CaO·Al2O3·Fe2O3、5CaO·Al2O3、2CaO·Fe2O3等，控制 SiO2、Al2O3、Fe2O3等氧化物生成可溶性 Na2SiO3、NaAlO2在浸取時(shí)進(jìn)入溶液，使堿性鉻酸鈉溶液在中和凈化時(shí)產(chǎn)生大量的渣，帶走Cr6+，產(chǎn)生污染。加入氧化鈣也可以提高堿的利用率，有利于Cr3+向Cr6+轉(zhuǎn)化。但是，由于加入CaO，使Cr2O3與CaO反應(yīng)生成CaCrO4。CaCrO4在堿性條件下浸出率低，在浸出殘?jiān)泻扛?，是大家公認(rèn)的有毒有害物質(zhì)，必須進(jìn)行解毒治理。所以，加鈣與否是評(píng)價(jià)鉻鐵礦氧化焙燒工藝的關(guān)鍵指標(biāo)。

1.2.2 返殘?jiān)鎏盍?/p>

近40年，鉻鹽生產(chǎn)企業(yè)認(rèn)識(shí)到殘?jiān)蠧r6+的危害，通過(guò)技術(shù)進(jìn)步使工藝得到改善。把初期在焙燒中加入大量的石灰石、白云石做填料、惰性劑改為加入適量的石灰石、白云石而大量加入返渣做填料，減少了產(chǎn)渣量和渣中Cr6+的總量，使工藝得到改善，但是渣中Cr6+含量依然較高 （以Cr2O3計(jì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥1.5%，下同）。通常有鈣焙燒返燒的是有鈣渣，無(wú)鈣焙燒返燒的是無(wú)鈣渣。

1.2.3主原料——鉻礦

有鈣焙燒工藝各種鉻礦都可以作為原料使用，因?yàn)榧尤隒aO控制了有害元素的溶出，提高了堿的利用率，如阿爾巴尼亞、土耳其、菲律賓、印度、南非礦都可以使用。無(wú)鈣焙燒工藝，因不配入石灰類填料，SiO2在反應(yīng)中最終生成鋁硅酸鎂鈉［Na4MgAl2Si3O12］和 Na2SiO3，抑制了硅和鋁的溶出，因此，無(wú)鈣焙燒工藝主要使用南非礦（品位高），硅質(zhì)量分?jǐn)?shù)＜2.0%，為最好礦。

1.2.4 配堿量

配堿量范圍很大，原則是配入石灰量愈大相對(duì)配入的純堿量愈小，總之是要控制熟料在高溫下產(chǎn)生的液相量，使窯不結(jié)圈。不同的焙燒工藝其配鈣系數(shù)［M（CaO）=實(shí)際配入氧化鈣量/理論配入氧化鈣量］不同：無(wú)鈣焙燒，M（CaO）≤0.03；少鈣焙燒，0.03＜M（CaO）＜1.0；有鈣焙燒，M（CaO）≥1.0。

2 關(guān)于鉻鐵礦氧化焙燒工藝的判定條件

2.1 浸出渣M（CaO）渣

判定鉻鐵礦氧化焙燒工藝是無(wú)鈣焙燒還是有鈣焙燒主要依靠M（CaO）。但是，鉻鐵礦氧化焙燒工藝原料配比是保密的，為此提議通過(guò)檢測(cè)浸出渣的含鈣量，來(lái)判斷氧化鈣的配入量。因?yàn)?，熟料中可溶性鈣鹽含量很低，鈣幾乎沒(méi)有溶出，浸出渣的含鈣量完全可以表征混合料（熟料）的配鈣量。這樣，用同樣的公式計(jì)算浸出渣的M（CaO）渣來(lái)比較配鈣量是可行的。表1為各種殘?jiān)鼧蛹般t鐵礦化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果。由表1中M（CaO）渣數(shù)據(jù)可以判定鉻鐵礦氧化焙燒工藝：M（CaO）渣≤0.03為無(wú)鈣焙燒，M（CaO）渣=0.04～0.06為少鈣焙燒，M（CaO）渣=0.06～1.31為有鈣焙燒。

表1 各種殘?jiān)般t礦樣源化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果

2.2 浸出渣中Cr6+含量

從表1可以看出，浸出渣中Cr6+含量隨M（CaO）渣的增大而升高。M（CaO）渣≤0.03時(shí)，浸出渣中Cr6+含量平均值低于 0.1%；M（CaO）渣=0.03～0.06時(shí)，浸出渣中 Cr6+含量躍遷至約 0.5%；M（CaO）渣=0.06～1.31時(shí)，浸出渣中Cr6+含量大于1.0%。從無(wú)鈣焙燒到有鈣焙燒，殘?jiān)蠧r6+含量增加10倍。

2.3 浸出液質(zhì)量

加入CaO可使浸出液中可溶性雜質(zhì)減少。表2為采用不同焙燒工藝所得浸出液中各種雜質(zhì)的質(zhì)量濃度。

表2 不同焙燒工藝所得浸出液中各種成分及含量

2.4 堿的利用率

在鉻鐵礦氧化焙燒過(guò)程中加入CaO提高了堿的利用率。不同焙燒工藝堿的利用率（以生產(chǎn)1 t重鉻酸鈉計(jì)）：有鈣焙燒工藝，堿耗為850 kg，堿的利用系數(shù)為1.0；少鈣焙燒工藝，堿耗為850～900 kg，堿的利用系數(shù)為0.85；無(wú)鈣焙燒工藝，堿耗為900 kg，堿的利用系數(shù)為0.9。

2.5 殘?jiān)?/p>

不同焙燒工藝所得殘?jiān)坎煌ㄒ陨a(chǎn)1 t產(chǎn)品計(jì)）：有鈣焙燒工藝，2500kg；少鈣焙燒工藝，1500kg；無(wú)鈣焙燒工藝，650～800 kg。無(wú)鈣焙燒所得殘?jiān)績(jī)H為有鈣焙燒的1/3，而少鈣焙燒是無(wú)鈣焙燒的2倍，也加入大量返渣。

3 鉻鐵礦氧化焙燒工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

鉻鐵礦氧化焙燒工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比見(jiàn)表3。從表3可以看出，無(wú)鈣焙燒工藝與有鈣焙燒和少鈣焙燒相比，無(wú)論是技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)還是環(huán)境指標(biāo)都是先進(jìn)的，所以把無(wú)鈣焙燒工藝作為鉻鹽產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整鼓勵(lì)的技術(shù)路線是合理的。

表3 鉻鐵礦氧化焙燒工藝技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)比

［1］丁翼，紀(jì)柱.鉻化合物生產(chǎn)與應(yīng)用［M］.北京：化工出版社，2003.

Determination and evaluation on oxidizing-roasting process of chromite

Liu Changhe
（CITIC Jinzhou Metal Co.，Ltd.，Jinzhou 121005，China）

Oxidizing-roasting process of chromite is divided into calcium roasting，less calcium roasting，and non-calcium roasting.However，the raw material ratio of chromate manufacturers is confidential，so it is very difficult to determine that the production process is a calcium roasting or non-calcium roasting.After years of production practice，the determination condition of oxidizing-roasting process was summarized，that is，leaching residue of calcium distribution coefficient（the ratio of calcium oxide actual loaded and theory loaded），hexavalent chromium content in leaching residue，concentration of soluble SiO2and Al2O3in the leaching solution，alkali utilization ratio，and leaching residue quantity.The research is helpful to realize the adjustment of the industrial chromate structure.

chromite；roasting process；determination；evaluation

TQ136.11

A

1006-4990（2012）03-0044-03

2011-09-12

劉長(zhǎng)河（1945— ），男，本科，教授級(jí)高級(jí)工程師，主要從事稀有金屬冶金、鐵合金、氯化法鈦白、鉻鹽及金屬鉻生產(chǎn)技術(shù)管理。

聯(lián)系方式：Changheliu2000@163.com