процессы обжига и выщелачивания хрома
Углубленный взгляд на процессы обжига и выщелачивания для извлечения хрома
Извлечение хрома из первичной руды, хромит (FeCr2О4), металлургический процесс первостепенной важности, учитывая решающую роль хрома в производстве нержавеющей стали, сплавы, и различные химикаты. В отличие от некоторых металлов, которые можно напрямую восстановить, хром требует ряда подготовительных шагов, чтобы сделать его растворимым и отделить от железа и других примесей в руде.. Преобладающий промышленный метод достижения этой цели предполагает сочетание щелочной обжиг с последующим водным выщелачиванием. Этот двухэтапный процесс эффективно превращает тугоплавкую хромитшпинель в водорастворимый хромат..
Химия щелочного обжига
Основная цель этапа обжига — окисление трехвалентного хрома. [Кр(III)] присутствует в хромите до шестивалентного хрома [Кр(VI)], который впоследствии реагирует со щелочью с образованием растворимого хромата. Обычно это осуществляется во вращающейся печи или многоподовой печи при температуре от 800°C до 1150°C.. Наиболее распространенным реагентом является карбонат натрия. (На2СО3), хотя гидроксид натрия или оксид кальция также можно использовать при определенных условиях...jpg)
Химическая реакция с карбонатом натрия, проводится в окислительной атмосфере (обычно воздух), можно представить упрощенным уравнением:
4(FeO·Cr2О3) + 8На2СО3 + 7О2 → 8на2КрО4 + 2Фе2О/ О3 + 8СО2 .jpg)
Более детальный взгляд показывает, что это не одна реакция, а сложная серия твердофазных реакций.. Процесс начинается с окисления Cr(III) в Кр(VI) на поверхности частиц хромита. Этот недавно сформированный Cr(VI) затем реагирует с карбонатом натрия с образованием хромата натрия. (На 2 КрО 4 ). Одновременно, железный компонент окисляется до гематита (Фе 2 О 3 ), который остается в виде нерастворимого твердого остатка. Успех этого жаркого во многом зависит от нескольких факторов.:
- Закален из: слишком низко, и кинетика реакции медленная; слишком высокий, и происходит спекание или расплавление шихты, которые могут улавливать хромат и снижать выходы извлечения.
- щелочь - к - Коэффициент руды: Для обеспечения полной конверсии обычно требуется избыток щелочи., но чрезмерные суммы увеличивают затраты и могут привести к проблемам с обработкой.
- & лт; сильный & гт; Окислительная атмосфера & лт; / сильный & гт; : Постоянная подача воздуха имеет решающее значение для ускорения реакции окисления..
- & лт; сильный & гт; Время хранения & лт; / сильный & гт; : Необходимо дать достаточно времени, чтобы реакции продвинулись почти до - завершение в печи.
& лт ; / ул & гт ;
& лт ; Н3 & гт ; Процесс выщелачивания: Разделение растворимого хромата & лт ; / Н3 & гт ;
& лт ; п & гт ; После этапа обжарки, полученный огарок представляет собой твердую смесь, содержащую воду. - растворимый хромат натрия и нерастворимые соединения, такие как гематит, непрореагировавшая пустая порода, и, возможно, избыток щелочи. Целью выщелачивания является растворение ценного хромата натрия в водном растворе., тем самым отделяя его от твердых отходов. Обычно это выполняется как счетчик - текущий процесс в серии сгустителей или промывочных резервуаров для достижения максимальной эффективности.& лт ; / п & гт ;
& лт ; п & гт ; Измельченный огарок смешивают с водой., часто жарко, для улучшения кинетики растворения. Хромат натрия легко растворяется, в то время как гематит и другие нерастворимые вещества остаются в виде осадка. Полученную суспензию затем подвергают твердой обработке. - методы разделения жидкости, такие как фильтрация или седиментация. Жидкая фаза, теперь желтый - цветной раствор, известный как "выщелачивающий щелок," содержит растворенный хромат натрия. Этот щелок также может содержать примеси, такие как ионы алюмината и силиката из пустой породы, которые также вступали в реакцию во время обжига.& лт ; / п & гт ;
& лт ; п & гт ; Важнейшим этапом, часто интегрированным с выщелачиванием, является контроль pH. Подкисление щелока от выщелачивания может использоваться для осаждения этих растворимых примесей перед дальнейшей обработкой. Например,, снижение pH может привести к выпадению в осадок гидроксида алюминия. Последующие этапы очистки могут включать кристаллизацию или ионный обмен для получения чистого раствора хромата натрия. Этот очищенный раствор служит основным промежуточным продуктом для производства большинства химических веществ, содержащих хром.& лт ; / п & гт ;
& лт ; Н3 & гт ; От выщелачивающего раствора к готовой продукции & лт ; / Н3 & гт ;
& лт ; п & гт ; Сам щелок от выщелачивания хромата натрия имеет ограниченное прямое применение. Большая часть его преобразуется в другие соединения хрома. Наиболее значимым продуктом является дихромат натрия. (На 2 Кр 2 О 7 ), который действует как ворота почти для всех других продуктов хрома. Это преобразование достигается путем подкисления раствора хромата натрия серной кислотой.:& лт ; бр / >
2На 2 КрО 4
+ ЧАС
&
# х2082;
ТАК
&
# х2084;
→ это
&
# х2082;
Кр
&
# х2082;
О
&
# х2087;
+ На
&
# х2082;
ТАК
&
# х2084;
+ ЧАС
&
# х2082;
О
Сульфат натрия выкристаллизовывается,
оставляя после себя концентрированный раствор дихромата натрия, который можно выпарить с образованием кристаллов..
Для производства металлического хрома,
этот дихромат можно восстановить углеродом ( получение феррохрома ) или посредством алюминотермического процесса.
Альтернативно,
его можно превратить в триоксид хрома ( КрО
&
# х2083;
) или соли хромового дубления для кожевенной промышленности.