Способ растворения феррохрома Советский патент 1980 года по МПК C01G37/00 

Изобретение относится к металлургии и химии, в частности к способу переработки феррохрома, в чистые хромово-аммонийные квасцы и электролити ческий хром. Известен способ растворения ферро хрома в pactBOpe, содержащем серную кислоту, путем смешения последних. По извесвгному способу необходимое дл растворения количество раствора подогревают до иВ течение 7-8 ч в раствор подают феррохром со скорос тью 1/7-1/8 часть стехиометрической навески в час, затем температуру реакционной массы доводят до 80-100°С и процесс ведут до полного растворения феррохрома ij. Недостатком известного способа яв ляется невысокая скорость процесса продолжительность одного цикла растворения около 40 ч). Цель изобретения - ускорение процесса. Поставленная цель достигается спо собом, заключающимся в том, что феррохром, взятый с 20-30% .избытком от стехиометрии растворяют в серной кис лоте при 75-98с, причем сначала вес феррохром смешивают с 15-30% исходно го раствора до прекргицения пенообразования и затем с оставшейся частью раствора, вводимого .со скоростью 1720% в час с последующим повышением температуры реакционной массы до ЮО-ЮЗ С. Способ осуществляют следующим образом. В реактор заливают 15-30% стехиометрического количества исходново кислого раствора, занимающих 10-20% объема реактора, включают обогрев и в течение часа равномерно при 75-9& С и перемешивании загружают все коли-чество порошка феррохрома с 20-30% избытком против стехиометрии, после чего равномерно со скоростью 17-20% в час (в течение 4-х ч) в реактор подают оставшуюся часть исходного кислого раствора, процесс ведут с првьииением температуры до 100-103 С общей продолжительностью 15-20 ч. Прекращение процесса.растворения феррохрс9ма осуществляется по результату химического анализа. Оставшийся на дне реактора феррохром используют рля создания его избытка в следующем цикле растворения. Часть увлекаемого раствором феррохрома легко извлекается при предусмотренной по технологии.репульпации силициевого шлама.

Степень ра:створения составляет 96,6%.

Использование более 30% избытка феррохрома вызывает заметное снижение, отношения Ж: Т и не улучшает показатели процесса. Использование же менее 20% избытка феррохрома не дает возможность закончить процесс за 15-20 ч.

Подача в реактор в начале процесса только 15-30% от общего количества исходного кислого раствора, занимающих только 10-20% объема реактора дает возмо5кность проведения реакции с высокой скоростью, так, как 80-90% оставшегося при этом свободного объема реактора устраняет возможность ралива раствора за счет интенсивного пенообразования.

Подача исходного кислого раствора со скоростью менее 17% в час не обеспчивает оптимальную скорость протекания реакции из-за поддержания в растворе относительно низкого уровня концентрации HjSQ .А при скорости более 20% в час - процесс протекает при более интенсивном вспенивании раствора а уменьшение свободного объема реактора происходит быстрее, это создает опасность разлива раствора.

Повышентие температуры в конце процесса, когда другие факторы, влияющи на скорость реакции (поверхность,тведого реагента и концентрация N2564) ослабляют свое действие, необходимо для поддержания высокой скорости растворения. Верхний предел температуры- 103°С. ограничен температурой кипения раствора. При температуре менее 100°С растворение идет медленнее и процесс продолжается более 20 ч.

Пример. Используют 5,5 кг феррохрома марки Ф-800 в виде порошка. с размерами частиц менее 1 мм. Из этого к эличества растворению подвергают только 4,2 кг, остальное 1,3 ,кг составляют 30%. избытка. Для выщелачивания феррохрома берут 42, л раствора, составленного из 27 л восстановленного анолита, содержащего 241 г/л HjSO и 13 .г/л хрома, 13 л раствора после кристаллизации хромово-аммонийных квасцов, содержащего 58,5 г/л и 13 г/л хрома и 2 л концентрированной серной кислоты (d 1,84). Концентрация серной кислоты в растворе 256 г/л. Количество в растворе 9% больше стехиометрического количества, требующегос для растворения хрома и железа из 4,2 кг феррохрома. Растворение ведут в эмалированном реакторе (объем 60 п снабженном мешалкой и рубашкой для обогрева.

В реактор загружают 10 л .выщелачивающего раствора, что составляет 24%

от его общего количества и 17% от объема реактора. Запускают мешалку, включают обогрев и равномерно в течение часа в реактор подают 5,5 кг порошка .феррохрома. Затем со скоростью 8 л/ч (19% раствора) в реактор подают оставшуюся часть вьаделачивающего раствора. По завершении подачи всего количества раствора температура в реакторе повышается до 100°С и по мере концентрирования раствора к концу процесса поднимают до . Конец процесса, определяемый химическим анализом раствора в реакторе, достигают за 17 ч. Получают 33 л. раствора, содержащего 110 г/л хрома.

П р и м е р 2. Берут 6,25 кг феррохрома марки Ф-800 в виде порошка с размерами частиц менее 1 мм, остальные 1,25 кг составляют 25% избытка. Для выщелачивания феррохрома берут 42 л раствора, составленных из 19 л восстановленного, анолита, содержаицего 210 г/л H2S04 и 14 г/л хрома, 19 л маточного раствора после кристаллизации хромово-аммонийных квасцов, содержащего 70 г/л HgSO и 15 г/л хрома и концентрированной серной кислоты(d 1,84). Концентрация серной кислоты в растворе - 294 г/л. Количество в растворе N2804 н-а 5% больше стехиометрического количества, требующегося для растворения хрома и железа из 5 кг феррохрома.

В реактор загружают 8 л раствора, что составляет 20% от его общего количества и 13% от объема реактора. Запускают мешалку, включают обогрев if равномерно в течение часа в,реактор подают 6,25 кг порошка феррохрома. Затем со скоростью 8 л/ч (19% раствора) в реактор подают оставшуюся часть выщелачивакщего раствора. По завершении подачи всего количества раствора температура в реакторе достигает ЮО-с и по мере концентрирования раствора к концу процесса температуру повышают до 103°С. Конец процесса достигают за 18 ч. Получают 32 л раствора, содержащего 127 г/л хрома, о

Пример 3. Берут 6 кг феррохрома марки Ф-800 в виде .порошка с размерами частиц менее 1 мм. Из этого количества растворению подвергают только 5 кг, остальные 1 кг .составляют 20% избы.тка. Для выщелачивания феррохрома берут 43 л раствора, составленного анолита, содержащего 265 г/л и 20 г/л хрома, 11 л маточного раствора от кристаллизации хромово-аммонийных квасцов, содержащего 89 г/л HgSO и 22 г/л хрома и концентрированной серной кислоты (d 1,). Концентрация серной кислоты в растворе 286 г/л. Количество Н250ц в растворе на 5% больше стехиометрического количества, требующего . для растворения хрома и железа из 5 кг феррохрома.

В реактор загружают 12 л .раствора,путем смещения исходных компонентов что составляет 28% от его общего ко-при нагревании с последую2им пов еличества и 20% от объема реактора.наем температуры реакйо ой мас Запускают мешалку, включают обогревотличающий с я ем что с и равномерно в течение часа в реакторцелью ускорения процесса феррохром подают 6 кг порошка феррохрома. Затемберут с 20-30% избытком от с ех ометсо скоростью 8 л/ч в реактор подают 5р„„ растворяют в сернойкислоте ПРИ оставшуюся часть выщелачивающего раст-75-98°С весь феррохром сначала Leвора по завершении подачи всего ко-шивают с 15-30% исходного раствора личества раствора температура в реак-до прекращения ценообразования и заторе достигает и по мере кон-тем с оставшейся частью центрирования раствора к концу про- Ювводимого со скоростью 17-20%Т4ас, цесса ее повышают до 103°С. Конец про-а повышение температуры реакционной цесса достигают за 20 ч. Получаютмассы ведут до 100-103°С. 32 л раствора, содержащего 126 г/л 2. Способ по п. 1, отличаю РО -щ и и с я тем, что смещение исходСогласно предлагаемого изобретения,ных компонентов ведут при 15-98 С. продолжительность процесса сокращается более, чем в 2 раза и соответствен-Источники информации, но увеличивается производительностьпринятые во внимание, при экспертизе реактора. 1. Cromium. V. 2. Edited by. MarФормула изобретения 20vln J. Uely. iRelnhold Publishing Cor1. Способ растворения феррохрома вporation, New-Jbrk, ChapmeInMlall, растворе, содержащем серную кислоту,LTD, London, 1956, p. 51 (прототип)..