Способ переработки хромита

 

Изобретение относится к способам получения монохромата натрия и хромсодержащих огнеупорных материалов Целью изобретения является обеспечение возможности переработки твердого остатка в огнеупорное сырье, создание безотходной технологии и сокращение расхода соды Способ включает окислительный отжиг хромита в смеси с содой и оборотным твердым остатком, выщелачивание спека, разделение суспензии на раствор монбх роммта на трия и твердого остатка, очистку раствора монохромата с отделением осадка гидроксида алюминия, сушку твердого остатка, часть которого возвращается в шихту, а оставшуюся часть репульпируют в воде с последующей обработкой серной кислоты до рН 4,010,3, выдержкой суспензии в автоклаве , смешением с гидроксидом алюминия, фильтрацией и сушкой полученного огнеупорного сырья Причем используют хромит , содержащий не более 0,7% SlOg и отвечающий условию 27 С 2,48°/ - 90, где С - 1,585Х + 2.363А + f ,509F - 5,С75М, X, A, F и М - массовые доли Сг20з, АЬОз, РегОз общего и МдО в хромите. %, а соду вводят в шихту в количестве С кг на 100 кг хромита Способ позволяет переработать отход производства в огнеупорное сырье и сократить расход соды 3 табл., 1 ил СП с

СОГОЗ СОР1Е (СКИХ

СОЦИАЛИСТ ИЧГ СКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕ й<Ь!Й КОМИТЕТ .

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫ ГИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4798911/26 (22) 25.01.90 (46) 30,08,92. Бюл. t+ 32 (71) Научно-производственное обьединение

"Кристалл", Уральский научно-исследовательский химический институт и Восточный научно-исследовательский и проектный институт огнеупорной промышленности (72) P. А. Горохова, М. Я. Попильский, Э. B.

Портнягина, И. В. Орлова, 3.И.Тихвинская, Л. П. Чухичева, В. П. Семянников и Ю. И.

Савченко (56) Патент ФРГ ¹ 1243659, кл. С 01 G 37/14, 1969, (54) СПОСОБ ПЕРЕРАБОТКИ ХРОМИТА (57) Изобретение относится к способам получения монохромата натрия и хромсодержащих огнеупорных материалов. Целью изобретения является обеспечение возможности переработки твердого остатка в огнеупорное сырье, создание безотходной технологии и сокращение расхода соды.

Способ включает окислительный отжиг хроИзобретение относится к способам получения монохромата натрия и хромсодержащих огнеупорных материалов.

Хромитовые руды и продукты их обогащения (концентраты) широко применяются в химической промышленности для получения монохромата натрия, являющегося полупродуктом производства почти всех соединений хрома, и в производстве огнеупорных материалов.

Предлагаемый способ переработки хромита предусматривает одновременное получение из него двух целевых продуктов— монохромата натрия и сырья для производства огнеупоров. н Ы,, 1758004А1 (st!s С 01 G 37/14, С 04 В 35/62

I(,9 г

2 мите в смеси с содой и оборотным твердым остатком, выщелачивание спека, разделение суспенэии нэ раствор м оно х роми т а натрия и твердого остатка, очистку раствора монохромата с отделением осадка гидроксида алюминия, сушку твердого остатка, часть которого возвращается е шихту, а оставшуюся часть репульпируют в воде с последующей обработкой серной кислоты до рН 4.0 0,3, выдержкой суспензий в автоклаве, смешением с гидроксидом алюминия, фильтрацией и сушкой полученного огнеупорного сырья, Причем используют хромит, содержащий не более 0;7% SiOg u отвечающий условию 27 С < 2,482Х—

90, где С = 1,585Х + 2,363A+ 1,509F — 5, 75("(, Х, А, F и М вЂ” массовые доли Сг20э. А!20з, Ре20з общего и М90 в хромите, %, а соду вводят в шихту в количестве С кг на 100 кг хромита. Способ позволяет переработать отход производства в огнеупорное сырье и сократить расход соды. 3 табл., 1 ил.

Известен способ получения из хромита одного целевого продукта — монохромата натрия, состоящий в следующем. Окислительному обжигу подвергают шихту, состоящую их хромита (44,0 Сг20э). оборотного шлама (14,5 Сг20э) и соды в соотношении

41,7; 23,3: 35,0. После выщелачивания спека и фильтрования шлам разделяют на гидроциклоне, получая примерно е равных количествах пески, содержащие 14 5

Сг20з и слив, содержащий 9,0 %, СГ Оэ. Пески обезвожиеают, сушат и используют в качестве оборотного шлама, а слив, представляющий собой отбросный шлам, выводят из процесса. Степень извлечения хрома из хромита в монохромат натрия со1758004

3 ставляет 84,4 %, степень превращения соды в монохромат натрия — 62 %, выход отброс-. ного шлама — 0,76 т на 1 т монохромата натрия (67,1 % СгОз).

Недостатками прототипа являются низ- 5 кая степень использования сырья, в особенности соды, и наличие неутилизируемого, причем токсичного (из-за присутствия шестивалентного хрома) отхода.

Целью изобретения является обеспече- 1 ние возможности переработки твердого остатка в огнеупорное сырье, благодаря чему достигается безотходность технологии, и сокращение расхода соды, При этом имеется в виду получение огнеупорного сырья, 1 удовлетворяющего следующим требованиям: содержание СггОз в прокаленном веществе — не менее 36 ; соотношение оксидов хрома, алюминия, железа и магния, отвечающее составу сбалансированной шпинели 2 вида Mg0 (Cr, Al, Ре)гОз, не содержащий двухвалентного железа: содержание $!Ог— не более 1 %; содержание МагΠ— не более

0,15 %.

В качестве хромсодержащего сырья ис- 2 пользуют глубокообогащенный хромитовый концентрат (суперконцентрат), содержащий не более 0.7 % SiOz. Этот предел обусловлен тем, что примесь $10г из концентрата переходит практически полно- 3 стью so второй целевой продукт — огнеупорное сырье, выход которого составляет около

70 от массы концентрата. Положительн ый эффект от снижения содержания Sl02 в концентрате заключается также в повыше- 3 нии степени превращения соды в хромат натрия, так как взаимодействие соды с силикатными минералами в процессе окислительного обжига является источником значительных технологических потерь ще- 4 лочи;

Соду вводят в шихту в таком соотношении с хромитом, чтобы после окислительного обжига непрореагировавший оксид хрома оставался в количестве, необходи- 4 ,мом для образования сбалансированной шпинели MgO (Cr, Al, Ге)гОз. Это соотношение определяется равенством

А „F M )

M Alp Оз М Рег Оз МMgo 55 где С вЂ” количество йагСОз, кг на 100 кг хромйта;.

Х, А, F и М вЂ” массовые доли СггОз, Ala Оз, РегОз общего и MgO в хромите, ;

2М иегсоэ (Х +

0,88 М сгг оз

M Маг с 03, М сгг Оэ M Alp 03 ° M гег Оз и MMg0 — соответствующие мепекулярные массы;

0,88 — примерное значение степени превращения соды в монохромат натрия для шихт предлагаемого состава, Подставляя численные значения молекулярных масс, получаем С = 1,558X+ 2,363А

+ 1,509F — 5,975M.

Величина С, характеризующая расход соды на 100 кг исходного хромита, является функцией его состава, и от значения этой величины зависит возможность переработки того или иного хромита предлагаемым способом.

Верхний предел С обусловлен требованием по содержанию СггОз не менее 36 % во втором целевом продукте (a пересчете на прокаленное вещество), Как показывает расчет, подтвержденный приводными ниже примерами, это требование удовлетворяется при условии С 2,482Х вЂ” 90, Нижний предел С обусловлен требованием по содержанию соды в шихте, от которого зависят технико-экономические показатели производства монохромата натрия, в частности, производительность печного агрегата по целевому продукту и удельный расход топлива. Оптимальное со0 держание соды в шихте 25 — 26 ИагСОз, а допустимым можно Считать снижение этой величины на 15 — 20 отн., е до 21 йагСОз. При С > 35 содержание соды в шихте регулируют добавлением оборотного

5 твердого остатка, а при С < 27 даже в отсутствии оборотного твердого остатка шихта будет содержать менее 21 йагСОз. Поэтому допустимым является С» 27.

Для получения второго целевого про0 дукта с содержанием йагО не более 0,15 % продукционный, т. е. не используемый в качестве оборотного твердый остаток очищают от натрия путем репульпации в холодной воде и падкисления серной кислотой до on5 ределенного значения рН, которое контролируют непосредственно после приливания кислоты, так как при выдерживании пульпы рН довольно быстра возрастает., B результате подкисления в раствор йереходит, наряду

0 с оксидом натрия, значительное количество оксида магния.

Как видно из табл. 1 при рН более 4,3 недостигается требуемая степень очистки твердого остатка ат натрия, а при рН менее

3,7 содержание натрия в твердом остатке снижается несущественно, тогда как расход серной кислоты и переход магния-в pacfaop значительно возрастает, Поэтому рекомендуется подкисление пульпы до рН 4,0 «+ 0,3.

1758004 та в смеси с 54 кг соды, содержащей 99,2 % . дый остаток просушивают при 300ОС в труйэ2СОз, и 56 кг оборотного твердого остат- бе-сушилке, получая 70,0 кг сухого вещества ка, содержащего40,0% Сг20з, 10,5 % А!20з, - следующего состава: 37,4 % Сг20;(. (в том

24,3 FezOg, 22,6 % MgO, 0,7 % SiOz, 0,6 % 50 числе 0,01 % водорастворимого CrO ), 13,4 йа20, 0,2 % NazCt04 и 1,1 % п.п.п„обжига- % А120з,22,8% FezOa(FeO отсутствует),21,0 ютво вращающейся печи при конечнойтем- % MgO, 0,07 % SiOz, 0,1 % Ма20 и 4,6 % пературе 1270 С, получая 198 кг спека, п.п.п. Это вещество является вторым-целесодержащего 22,50 % монохромата натрия вым продуктом-сырьем для производства в пересчете на СгОз. Степень превращения соды в монохромат натрия составляет 88,0

%. Монохромэт натрия отделяют от нерастворимого твердого остатка путем выщелачивания спека в баке с мешалкой и двухстадийного фильтрования суспензии

55 огнеупоров.

Примеры 2 — 4 иллюстрируют переработку хромитов, имеющих верхнее (npinMej) 2) и нижнее (пример 3) предельные значения

С, э также хромита, содержащего 47,2 %

Сг20з, для которого верхнее предельное

Для того, чтобы технологический про- на барабанных вакуум-фильтрах с промежуцесс был безотходным, фильтраты со ста- точной репульпацией твердого остатка и дии подкисления необходимо использовать промывкой его 60 л воды нэ каждой стадии в схеме мокрой переработки хроматного фильтрования. Для выщелачивания спека спека. Однако непосредственно смешение 5 используют второй фильтрат, а для репульраствора, содержащего значительное коли- . пации твердото остатка — третий фильтрат с чество сульфата магния и свободную сер- последующей технологической стадии, с коную кислоту, с хромэтными пульпами, торой будет сказано ниже. содержащими в растворе свободную ще-: 240 л полученного первого фильтрата, лочь и алюминат натрия, привело бы к обра- 10 содержащего 185,4 г/л монохромата натрия зованию плохо фильтрующихся осадков в пересчете на СгОз. 13,4 г/л свободной вследствие выпадения гидроксидов магния щелочи в пересчете íà Naz0, 10,5 г/л А!20з и алюминия, а также к возрастанию расхода и 0 17 г/л SiOz, нейтрализуют в каскаде ресерной кислоты и к накоплению сульфата акторов 20 л раствора бихромата натрия магния в последующих циклах вследствие 15 (550 г/л СгОз). Выпавший гидроксидалюми опережающего взаимодействия серной кис- ния с примесью гидроксида кремния отделоты со свежеосэжденным гидроксидом ляют и промывают 30 л воды на магния. С целью устранения этих затрудне-. автоматическом фильтр-прессе, получая 7,5 ний пульпу после подкисления подвергают . кг осадка, содержащего 33,5 % А!гОз, 0,54 % автоклавнай обработке. в результате кото- 20 SIOz и 1,07 % йэ2Сг04 (остальное — гидратрой раствор становится слабощелочным и ная вода и влага), и 284 л целевого продукта освобождается от большей части оксида - раствора монохромэта натрия; содержамагния, Изменение состава пульпы по ходу щего 195,3 г/л СгОз и 35 мг/л AizOg (SiOz ее термической обработки иллюстрируется отсутствует). табл. 2, 25 Влажный (16,0 % НгО) твердый остаток

Раствор монохромата натрия, получен- после второй стадии фильтрования, по соный в результате выщелачивания хроматно- ставу сухого вещества идентичный оборотго спека, очищают известными способами ному твердому остатку, делят на две части: от алюминия, выделяя последний в виде 66,7 кг просушивают и направляют на пригидроксида, Для того, чтобы полностью ис- 30 готовление шихты для окислительного обключить образование отходов и нарушение жига, а остальные 78,0 кг репульпируют в 70 заданного состава второго целевого про- л холодйой воды и обрабатывают 1.8 кг дуктэ, связанное с потерей части алюминия, KzS04, получая пульпу с рН 4,0. Далее пульгидроксид алюминия, получаемый при очи- - пу нагревают в эвтоклаве до 143ОC и выдерстке раствора монохромата натрия, объеди- 35 живают при этой температуре 1 ч, в няют с продукционным твердым остатком. результате чего рН возрастает до 9,2. К авПринципиальная технологическая схе- токлавированной пульпе добавляют гидрома предлагаемого способа представлена на ксид алюминия со стадии очистки раствора чертеже и описана в примере 1.. монохромата натрия, после чего ее фильтруПример 1. В качестве сырья исполь- 40 ют на автоматическом фильтр-прессе с прозуют хромитовый концентрат, содержащий мывкой осадка 70 л воды, получая 132 л

60,0 % Сг20з, 9,4 % AizOg, 9,4 % FeO, 5,5 % третьего фильтрата и 85,4 кг влажного (18,0

FezOz(15,95% Ре Озобщ.), 14,7% MgOи0,5 % Н20) твердого остатка. Третий фильтрат

% SiOz, полученный обогащением хромито- используют в описанной выше схеме двухвой руды Кемпирсайского месторождения, 45 стадийного фильтрования суспензии после

100 кг тонкоизмельченного концентра- выщелачивания хроматного спека; а твер1758004

Таблица2 рН пульпы

4,46

8,6

2,65

9,1

9,2

0,97

7 значение С совпадает с нижним (пример 4). основные данные этих примеров и, для сравненйя, примера 1 представлены в табл, 3. Все условия выполнения способа, кроме прйведенных в табл. 3, приняты для примеров 2 — 4 такими же. как в примере 1.

Дан н ые табл. 3 подтверждают возможность получения продукционного твердого остатка требуемого качества при использовании исходных хромитовых концентратов, значительно различающегося состава, но с содержанием Сг Оз не менее 47,2 %.

Формула изобретения

Способ переработки хромита, включающий обжиг его в смеси с содой и оборотным твердым остатком, выщелачивание спека, разделение суспензии на раствор монохромата натрия и твердый остаток, очистку раствора монохромата натрия с отделением

Стадия обработки пульпы

После по кисления и и 23 С

После нагрева от 23 С до

107 С продолжительностью

70 мин

После нагрева от 107 С до

143 С продолжительностью

50 мин

После выдерживания при

143 С в течение 60 мин гидроксидэ алюминия и сушку части твердого остатка, которую возвращают в шихту, отличающийся тем, что, с целью обеспечения возможности переработки

5 твердого остатка в огнеупорное сырье, создания безотходной технологии и сокращения расхода соды, используют хромит, содержащий не более 0,7 % $10г при условии 27 «С «2,482Х вЂ” 90, где С = 1,585X+

10 +2,363А + 1,509F — 5,975M, Х, А, F u M— массовые доли Сг20з, AlzOa, ЕегОз общего и

MgO в хромите, %, и соду вводят в шихту в количестве С кг на 100 кг хромита, а оставшуюся часть твердого остатка репульпиру15 ют в воде с последующей обработкой серной кислоты до рН 4,0 t 0,3, прогревом в автоклаве, смешением с гидроксидом алюминия, фильтрацией и сушкой с получением огнеупорного сырья.

20 Таблица1

Содержание Mgp в жидкой азе и льпы, г/л

Таблица

МФ ° О I

1 2 3

Пример

Состав исходного хромита, Ъ Cr 0 (Х)

А1 03 (А)

Feс0; общ.

Идо (!) 60,0 . 62,0, 52,0

47,2

12,0

10,0

14,6

9,4

9.8 (F) !5,95

14,7

22,4

20,0

13,4 18,2

18,4

S 0 . 0,5

0,4

0,7

0,6

53.55 63,87 27 ° О!

С = 1,585Х+2,363А+1,509F-5,975И

27,03

27,!5

2,482Х вЂ” 90

Состав аихты, кг

63.88 39,06

58, 92

100, О

100,0 100,0 !00,0

Хромит

64,4 27,3 27,3

Сода (99,27 ..

Na,С0, ) . 54,0

86,0

25,51 21,27

Оборотный твердый остаток 56, О

NazC0 е иихте, Водорастворимый Сг0 в спеке, 4

25,51

21,27

18,45

22,50 22,56 18,44

32,9 36,2

4,3 4,0

56,4 65,0

4,0 3,7

Степень извлечения хрома из хромита в монохромат натрия, 3

Выход продукционного твердого остатка (прокаленного), кг на !00 кг хроиита

66,8 60,I. 83,7 83,6

41,68 36,02

Ст 0

А1,0, 39,20 36,10

14,06 16,61

23,88 24,28

22,01 22,29

0,75 0,66

О,!О О,бб

14,35

26,80 е 03

М80

22,01.

0,72

О,!О

Si 0<

Na,O в продук1,961

1,00!

1,001 1,09!

t Ю рН подкисленной пульпы

Состав продукционного твердого остатка (прокаленного), Мольное отношение ИВО : R.O ционном твердом остатке

11,70

23,90

21,74

0,83

О, 15

1758004 юлю@ конценпро ч

Составитель Т.Попильский

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор С.Лисина

Редактор Л.Народная

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2969 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва. Ж-35, Раушская наб., 4/5