两性金属铬矿产资源清洁生产技术中铬含氧酸盐结晶相分离新过程的基础研究

For the extraction, crystallization and separation of inorganic salt from multielement and multiphase system, as one common unit process, the extreme difficulty of the crystal growth control is caused by the multiple complex components in solution and coexistence of mineral particles and extraction residue. Based on the clean production process of chromate with sub-molten method, the theory of crystallization and separation will be deeply investigated with the oxy-acid salts of chromium in basic system as research objects. The nucleation and growth will be analyzed, phase equilibrium and Phase diagram of multielement salt-water system will be studied, and experiment and model of crystallization process will be set up. The key factors of crystal growth of three oxyacid salts will be illuminated, the method of controlling the crystal morphology will be developed, and high pure oxyacid salts of chromium will be obtained. This project not only will improve clean production technique of chromate, alumina and titanium dioxide, but also can be extended to the crystallization and separation of all inorganic salts from multielement complex amphoteric mine resource. The general theory will be provided, and its scientific signification and application will be promising.

多元多相矿物提取复杂系统中无机盐结晶分离是湿法冶金中常见的单元过程，溶液体系组份复杂以及矿物颗粒、提取残渣共存造成晶体生长过程调控难度极大。本项目以亚熔盐法铬盐清洁生产技术为依托，以工艺过程的重要中间产品铬含氧酸盐为研究对象，采用晶体成核与生长理论分析、多元水盐体系相平衡研究与相图测定、结晶过程模拟与实验研究相结合优化工艺的方法，重点研究铬含氧酸盐在碱性介质中的结晶分离规律，阐明影响铬含氧酸盐晶体生长的关键因素，提出调控铬含氧酸盐晶体形态学指标的方法，获得高纯度的铬含氧酸盐。其关键科学问题的突破，不仅有助于指导亚熔盐法铬盐清洁工艺、亚熔盐法氧化铝清洁工艺和亚熔盐法钛白清洁工艺工业生产过程，而且可扩展到其它多元复合两性矿产资源提取过程无机盐类结晶分离研究，提供普适性理论基础，具有一定的科学意义和很强的应用背景。

本项目重点研究两性金属铬矿产资源清洁生产技术中结晶相分离新过程，以亚熔盐法清洁生产技术工艺过程中的重要中间产品铬的含氧酸盐为研究对象，开展了铬含氧酸盐的多元水盐体系相平衡研究，实验测定了Na2CrO4-NaOH-H2O三元体系以及Na2CrO4-NaOH-NaAlO2-H2O四元体系在(90、120和130) ℃时的相平衡数据，绘制了相应相图。.对铬含氧酸盐介稳性质进行了研究，测定了铬酸钠在碱溶液中的溶解度和超溶解度，介稳区宽度随着温度的升高而变窄。同时测定了铬酸钠在含有不同杂质含量的碱溶液中的超溶解度，杂质含量越高，介稳区域越窄。并且研究了蒸发结晶过程中真空度与溶液温度之间的关系。.采用晶体成核与生长理论分析进行结晶动力学研究，得到铬酸钠结晶动力学方程，确定了影响铬酸钠晶体生长的关键因素，晶体的成核速率随着悬浮密度、搅拌强度和过饱和度的增大而增大，晶体的生长速率都随着过饱和度的增大而增大，且随着过饱和度的增大成核速率的增加比生长速率的增加更快。用含有杂质的原料液进行动力学实验，得到结晶动力学方程，杂质影响晶体生长，粒度较小。.研究了铬酸酐结晶过程，先冷却后蒸发再进行重结晶可以得到较大的晶体粒度，且晶体粒度分布较为均匀。研究了重铬酸钠和硫酸铵制备重铬酸铵与硫酸钠反应结晶过程，物料浓度、物料配比、加料顺序和结晶方式可以实现结晶过程的调控，制备产品质量达标氧化铬绿颜料。.对铬酸钠蒸发结晶中各因素对铬酸钠晶体形态学指标的影响进行了研究。搅拌强度、蒸发速度、结晶温度、杂质含量和晶种添加等因素均对铬酸钠晶体的粒度和晶习产生了影响。.项目了解决多元复合铬矿产资源提取过程无机盐类结晶分离的关键科学问题，根据产品性能要求，调控结晶过程，获得高纯度、高附加值的铬含氧酸盐晶体产品。完善了亚熔盐法清洁生产技术，为亚熔盐法清洁工艺示范工程提供坚实的理论基础和技术支持。解决亚熔盐法铬盐清洁工艺工业生产过程的结晶分离问题，可为其它多元复合两性矿产资源提取过程无机盐类结晶分离研究提供依据。..