利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法

摘要

本发明公开了一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，包括：取含铬铁渣加入反应釜中，然后缓慢向反应釜中加入碱性溶液，关闭进料口，开启搅拌，然后加入气相氧化剂，通过排气阀控制反应釜压力在0.1～8.0MPa，反应1～5h；开启反应釜的压料阀，通过正压过滤器对步骤一得到的料液进行固液分离，得到的下层物料铬酸钠碱性液回收作为重铬酸钠生产原料，上层固相经洗涤后，干燥，得到云母氧化铁。本发明提出一种铬盐湿法工艺副产含铬高铁渣制备云母氧化铁的方法，在保证高铁渣中铁含量达到95％以上的同时，又进一步提高了铬回收率，得到了晶型稳定且具有金属光泽的云母氧化铁，拓展了副产铁渣的应用领域和增加了经济价值。

权利要求

1.一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、取含铬铁渣加入碱性溶液中，然后加入晶型控制剂，并向其中通入氮气使料液中氮气饱和，密封，然后置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后将辐照搅拌处理后的料液加入不锈钢球形容器中，加入分散剂，并将球形容器置于四轴研磨仪上，开启四轴研磨仪，带动不锈钢球形容器无规旋60～90min；然后将混合后的物料加入反应釜中，并加入气相氧化剂，通过排气阀控制反应釜压力在2～8.0MPa，反应1～5h；

所述辐照剂量率为100～200kGy/h，辐照剂量为200～800kGy，搅拌速度为100～200r/min；所述晶型控制剂的加入量为含铬铁渣重量的1～3％；所述不锈钢球形容器的进料口通过螺纹盖密封，螺纹盖密封连接后与不锈钢球形容器的表面齐平；所述四轴研磨仪的转轴转速为100～150rpm，随机转变频率为15～30s；所述分散剂的加入量为含铬铁渣重量的0.5～1.5％；所述含铬铁渣中铬含量以Cr2O3计为5～15％，铁含量以Fe2O3为60～85％；所述碱性溶液为氢氧化钠溶液；所述碱性溶液的浓度为20～80wt％；所述含铬铁渣与碱性溶液的固液比为0.1～60％；所述气相氧化剂为含量大于80％的氧气；

步骤二、开启反应釜的压料阀，通过正压过滤器对步骤一得到的料液进行固液分离，得到的下层物料铬酸钠碱性液回收作为重铬酸钠生产原料，上层固相经洗涤后，干燥，得到云母氧化铁。

2.如权利要求1所述的利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，其特征在于，所述反应釜采用100～1000L反应釜。

3.如权利要求1所述的利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，其特征在于，所述晶型控制剂包括以下重量份的原料：1～5份硅酸铝、0.1～0.3份三乙醇胺、0.1～0.2份植物油酸、0.1～0.2份丁基萘磺酸钠、1～3份三聚磷酸钠、0.3～0.5份硝酸铵和0.1～0.2份羧甲基纤维素钠。

4.如权利要求1所述的利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，其特征在于，所述分散剂为重量比1：3：1的六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸钠和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸。

说明书

利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法

技术领域

[0001] 本发明专利属于铬盐湿法生产领域，特别涉及一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法。

背景技术

[0002] 铬酸盐是重要的无机化工基础原料，用于生产重铬酸钠(钾)、铬酸酐、氧化铬、金属铬等产品。铬化合物广泛应用于化工、冶金、颜料、鞣革、印染、电镀、医药等行业。铬盐产品生产工艺经历了有钙焙烧，无钙焙烧，以上工艺副产大量含铬废渣无法处理，环保隐患大，副产物经济价值低。

[0003] 目前铬盐行业正在研究液相氧化工艺制备铬盐产品，如专利文献“CN201210466756.6一步法制备红矾钠的方法”和“CN201510589639.2一种高效自循环湿法连续制备红矾钠的系统”，该工艺较焙烧工艺具有高效、节能、清洁等优点，但是此工艺副产高铁渣中金属铬回收不完全，导致副产高铁渣只能应用于钢铁冶炼且附加值低。

发明内容

[0004] 本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。

[0005] 为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，包括以下步骤：

[0006] 步骤一、取含铬铁渣加入反应釜中，然后缓慢向反应釜中加入碱性溶液，关闭进料口，开启搅拌，然后加入气相氧化剂，通过排气阀控制反应釜压力在0.1～8.0MPa，反应1～5h；

[0007] 步骤二、开启反应釜的压料阀，通过正压过滤器对步骤一得到的料液进行固液分离，得到的下层物料铬酸钠碱性液回收作为重铬酸钠生产原料，上层固相经洗涤后，干燥，得到云母氧化铁。

[0008] 优选的是，所述含铬铁渣中铬含量以Cr2O3计为5～15％，铁含量以Fe2O3为60～85％。

[0009] 优选的是，所述碱性溶液为氢氧化钠溶液；所述碱性溶液的浓度为20～80wt％。

[0010] 优选的是，所述含铬铁渣与碱性溶液的固液比为0.1～60％。

[0011] 优选的是，所述气相氧化剂为含量大于80％的氧气。

[0012] 优选的是，所述反应釜采用100～1000L反应釜。

[0013] 优选的是，所述步骤一中加入气相氧化剂前的过程替换为：取含铬铁渣加入碱性溶液中，然后加入晶型控制剂，并向其中通入氮气使料液中氮气饱和，密封，然后置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后将辐照处理后的物料加入反应釜中；
所述辐照剂量率为100～200kGy/h，辐照剂量为200～800kGy，搅拌速度为100～200r/min；
所述晶型控制剂的加入量为含铬铁渣重量的1～3％。

[0014] 优选的是，还包括，将辐照搅拌处理后的料液加入不锈钢球形容器中，加入分散剂，并将球形容器置于四轴研磨仪上，开启四轴研磨仪，带动不锈钢球形容器无规旋60～90min；然后将混合后的物料加入反应釜中；所述不锈钢球形容器的进料口通过螺纹盖密封，螺纹盖密封连接后与不锈钢球形容器的表面齐平；所述四轴研磨仪的转轴转速为100～
150rpm，随机转变频率为15～30s；所述分散剂的加入量为含铬铁渣重量的0.5～1.5％。

[0015] 优选的是，所述晶型控制剂包括以下重量份的原料：1～5份硅酸铝份、0.1～0.3份三乙醇胺、0.1～0.2份植物油酸、0.1～0.2份丁基萘磺酸钠、1～3份三聚磷酸钠、0.3～0.5份硝酸铵、0.1～0.2份羧甲基纤维素钠。

[0016] 优选的是，所述分散剂为重量比1：3：1的六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸钠和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸。

[0017] 本发明至少包括以下有益效果：本发明针对含铬铁渣应用领域有限且附加值低的问题，提出一种铬盐湿法工艺副产含铬高铁渣制备云母氧化铁的方法，在保证高铁渣中铁含量达到95％以上的同时，又进一步提高了铬回收率，得到了晶型稳定且具有金属光泽的云母氧化铁，拓展了副产铁渣的应用领域和增加了经济价值。

[0018] 本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。具体实施方式：

[0019] 下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0020] 应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

[0021] 为了实现本发明的目的，本发明采用的技术方案是：将铬盐湿法工艺副产含铬铁渣进行湿法氧化，调节碱浓度，固液比，控制压力，使含铬渣中的金属铬氧化为六价铬进入液相，碱性条件下含铬铁渣中硅、铝等杂质进入液相，经后端重铬酸钠生产工艺去除，铁在碱性条件下经氧化生成具有金属光泽的云母氧化铁。

[0022] 实施例1：

[0023] 一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，包括以下步骤：

[0024] 步骤一、取含铬铁渣30kg，加入200L反应釜中，然后缓慢向反应釜中加入浓度为20wt％的氢氧化钠溶液，关闭进料口，开启搅拌，然后通入浓度为90％以上的氧气，通过排气阀控制反应釜压力在2MPa，反应4h；所述含铬铁渣中铬含量以Cr2O3计为12.85％，铁含量以Fe2O3计为73.25％；所述含铬铁渣与氢氧化钠溶液的固液比为20％；在反应釜反应过程中，含铬铁渣中的金属铬氧化为六价铬进入液相，碱性条件下含铬铁渣中硅、铝等杂质进入液相；

[0025] 步骤二、开启反应釜的压料阀，通过正压过滤器对步骤一得到的料液进行固液分离，得到的下层液相物料铬酸钠碱性液等回收作为重铬酸钠生产原料，上层固相经洗涤后，干燥，得到红棕色具有金属光泽的粉末，即云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为95.84％，铬(以Cr2O3计)含量为0.25％。，扫描电镜显示其晶型为不规则薄片结构，大部分团聚在一起。

[0026] 实施例2：

[0027] 一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，包括以下步骤：

[0028] 步骤一、取含铬铁渣50kg，加入200L反应釜中，然后缓慢向反应釜中加入浓度为80wt％的氢氧化钠溶液，关闭进料口，开启搅拌，然后通入浓度为90％以上的氧气，通过排气阀控制反应釜压力在4MPa，反应2h；所述含铬铁渣中铬含量以Cr2O3计为10.25％，铁含量以Fe2O3计为72.35％；所述含铬铁渣与氢氧化钠溶液的固液比为50％；

[0029] 步骤二、开启反应釜的压料阀，通过正压过滤器对步骤一得到的料液进行固液分离，得到的下层液相物料铬酸钠碱性液等回收作为重铬酸钠生产原料，上层固相经洗涤后，干燥，得到灰色具有金属光泽的粉末，即云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为96.28％，铬(以Cr2O3计)含量为0.18％。扫描电镜显示其晶型为不规则薄片结构，大部分团聚在一起。

[0030] 实施例3：

[0031] 一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，包括以下步骤：

[0032] 步骤一、取含铬铁渣50kg，加入200L反应釜中，然后缓慢向反应釜中加入浓度为50wt％的氢氧化钠溶液，关闭进料口，开启搅拌，然后通入浓度为90％以上的氧气，通过排气阀控制反应釜压力在5MPa，反应3h；所述含铬铁渣中铬含量以Cr2O3计为12.25％，铁含量以Fe2O3计为73.65％；所述含铬铁渣与氢氧化钠溶液的固液比为30％；

[0033] 步骤二、开启反应釜的压料阀，通过正压过滤器对步骤一得到的料液进行固液分离，得到的下层液相物料铬酸钠碱性液等回收作为重铬酸钠生产原料，上层固相经洗涤后，干燥，得到灰色具有金属光泽的粉末，即云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为95.98％，铬(以Cr2O3计)含量为0.21％。扫描电镜显示其晶型为不规则薄片结构，大部分团聚在一起。

[0034] 实施例4：

[0035] 一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，包括以下步骤：

[0036] 步骤一、取含铬铁渣100kg，加入500L反应釜中，然后缓慢向反应釜中加入浓度为80wt％的氢氧化钠溶液，关闭进料口，开启搅拌，然后通入浓度为90％以上的氧气，通过排气阀控制反应釜压力在8MPa，反应5h；所述含铬铁渣中铬含量以Cr2O3计为15％，铁含量以Fe2O3计为65.75％；所述含铬铁渣与氢氧化钠溶液的固液比为60％；

[0037] 步骤二、开启反应釜的压料阀，通过正压过滤器对步骤一得到的料液进行固液分离，得到的下层物料铬酸钠碱性液回收作为重铬酸钠生产原料，上层固相经洗涤后，干燥，得到红棕色具有金属光泽的粉末，即云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为95.55％，铬(以Cr2O3计)含量为0.32％。扫描电镜显示其晶型为不规则薄片结构，大部分团聚在一起。

[0038] 实施例5：

[0039] 一种利用铬盐湿法工艺的副产物含铬铁渣制备云母氧化铁的方法，包括以下步骤：

[0040] 步骤一、取含铬铁渣20kg，加入100L反应釜中，然后缓慢向反应釜中加入浓度为30wt％的氢氧化钠溶液，关闭进料口，开启搅拌，然后通入浓度为90％以上的氧气，通过排气阀控制反应釜压力在5MPa，反应5h；所述含铬铁渣中铬含量以Cr2O3计为10％，铁含量以Fe2O3计为75.65％；所述含铬铁渣与氢氧化钠溶液的固液比为10％；

[0041] 步骤二、开启反应釜的压料阀，通过正压过滤器对步骤一得到的料液进行固液分离，得到的下层物料铬酸钠碱性液回收作为重铬酸钠生产原料，上层固相经洗涤后，干燥，得到灰色具有金属光泽的粉末，即云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为96.58％，铬(以Cr2O3计)含量为0.15％。扫描电镜显示其晶型为不规则薄片结构，大部分团聚在一起。

[0042] 实施例6：

[0043] 所述步骤一中加入气相氧化剂前的过程替换为：取含铬铁渣30kg加入浓度为20wt％的氢氧化钠溶液中，然后加入晶型控制剂，并向其中通入氮气使料液中氮气饱和，密封，然后置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后将辐照处理后的物料加入反应釜中；所述辐照剂量率为100kGy/h，辐照剂量为200kGy，搅拌速度为200r/min；所述晶型控制剂的加入量为含铬铁渣重量的1％；所述晶型控制剂包括以下重量份的原料混合组成：1份硅酸铝份、0.1份三乙醇胺、0.1份植物油酸、0.1份丁基萘磺酸钠、1份三聚磷酸钠、
0.3～份硝酸铵、0.1份羧甲基纤维素钠；采用辐照的方式使晶型控制剂与含铬铁渣混合，采用的混合晶型控制剂不但有较强的空间位阻作用，还因为采用辐照方式，能使晶型控制剂更牢固的结合在含铬铁渣粒子表面，使得含铬铁渣粒子不易团聚，最终得到晶型规整，分散相对均匀的云母氧化铁。

[0044] 其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同，得到灰色具有金属光泽的云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为97.58％，铬(以Cr2O3计)含量为0.18％，扫描电镜显示其晶型为正六边形薄片结构，且有少部分团聚在一起。

[0045] 实施例7：

[0046] 所述步骤一中加入气相氧化剂前的过程替换为：取含铬铁渣30kg加入浓度为20wt％的氢氧化钠溶液中，然后加入晶型控制剂，并向其中通入氮气使料液中氮气饱和，密封，然后置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，然后将辐照处理后的物料加入反应釜中；所述辐照剂量率为200kGy/h，辐照剂量为400kGy，搅拌速度为150r/min；所述晶型控制剂的加入量为含铬铁渣重量的2％；所述晶型控制剂包括以下重量份的原料混合组成：5份硅酸铝份、0.2份三乙醇胺、0.1份植物油酸、0.2份丁基萘磺酸钠、2份三聚磷酸钠、
0.5份硝酸铵、0.2份羧甲基纤维素钠。

[0047] 其余工艺参数和过程与实施例1中的完全相同。得到灰色具有金属光泽的云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为97.76％，铬(以Cr2O3计)含量为0.18％，扫描电镜显示其晶型为正六边形薄片结构，且有少部分团聚在一起。

[0048] 实施例8：

[0049] 将辐照搅拌处理后的料液加入不锈钢球形容器中，加入分散剂，并将球形容器置于四轴研磨仪上，开启四轴研磨仪，带动不锈钢球形容器无规旋60min；然后将混合后的物料加入反应釜中；所述不锈钢球形容器的进料口通过螺纹盖密封，螺纹盖密封连接后与不锈钢球形容器的表面齐平；所述四轴研磨仪的转轴转速为100rpm，随机转变频率为15s；所述分散剂的加入量为含铬铁渣重量的1％；所述分散剂为重量比1：3：1的六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸钠和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸。采用四轴研磨仪搭载球形容器，实现球形容器中的无规则旋转，调节四轴转动速率、转换周期，实现外加流场的无轨取向，使晶型控制剂、分散剂与含铬铁渣混合更加均匀，采用的混合分散剂能够更牢固均匀的结合在含铬铁渣粒子表面，使得含铬铁渣粒子不易团聚，最终得到晶型规整，分散更加均匀的云母氧化铁。

[0050] 其余工艺参数和过程与实施例6中的完全相同。得到灰色具有金属光泽的云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为98.68％，铬(以Cr2O3计)含量为0.13％，扫描电镜显示其晶型为正六边形薄片结构，且单分散分布，无团聚现象。

[0051] 实施例9：

[0052] 将辐照搅拌处理后的料液加入不锈钢球形容器中，加入分散剂，并将球形容器置于四轴研磨仪上，开启四轴研磨仪，带动不锈钢球形容器无规旋90min；然后将混合后的物料加入反应釜中；所述不锈钢球形容器的进料口通过螺纹盖密封，螺纹盖密封连接后与不锈钢球形容器的表面齐平；所述四轴研磨仪的转轴转速为150rpm，随机转变频率为20s；所述分散剂的加入量为含铬铁渣重量的1.5％；所述分散剂为重量比1：3：1的六偏磷酸钠、聚甲基丙烯酸钠和1-乙基-3-甲基咪唑乳酸。

[0053] 其余工艺参数和过程与实施例6中的完全相同。得到灰色具有金属光泽的云母氧化铁，取样分析，铁(以Fe2O3计)含量为98.85％，铬(以Cr2O3计)含量为0.12％，扫描电镜显示其晶型为正六边形薄片结构，且单分散分布，无团聚现象。

[0054] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。