高碳铬铁盐酸浸出过程工艺及动力学研究

汪鹏; 张洋; 范兵强; 何登波; 申长帅; 张贺东; 郑诗礼; 邹兴

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高碳铬铁盐酸浸出过程工艺及动力学研究

首发时间：2023-05-19

汪鹏 ^{1
2}
汪鹏（1998-），男，硕士研究生，湿法冶金。
张洋 ²
张洋（1984），男，副研究员，主要研究方向为：（1）湿法冶金清洁生产工艺研发；（2）含有色金属固体废弃物综合利用技术开发。
范兵强 ² 何登波 ² 申长帅 ³ 张贺东 ³ 郑诗礼 ² 邹兴 ¹

1、北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083
2、中国科学院过程工程研究所绿色过程与工程重点实验室，战略金属资源绿色循环利用国家工程研究中心，北京 100190
3、郑州中科新兴产业技术研究，河南郑州 450000

摘要：传统铬盐行业生产过程中铬的价态需经过三价到六价再到三价的转化。六价铬的高毒性导致铬成为国家重点防控的重金属。铬盐行业的可持续发展亟需开发避免六价铬产生的新技术，含铬原料的酸浸为可行的途径。本文提出以高碳铬铁合金为原料，盐酸为浸出剂的酸性浸出制备三价铬盐新工艺。浸出后的氯化铬和氯化亚铁可制备出三价铬盐产品，其可作为铁铬液流电池的电解液。本文在对高碳铬铁元素含量、物相组成及形貌等分析的基础上，系统研究了反应温度、盐酸浓度、搅拌速率和反应时间对铬和铁浸出率的影响规律。结果表明，在反应温度100℃，盐酸浓度9mol/L，搅拌速率250r/min，反应时间6h的条件下，铬浸出率为92%，铁浸出率为95%。进一步研究了高碳铬铁在盐酸中浸出的动力学。高碳铬铁的浸出过程符合未反应收缩核模型，铬浸出过程受化学反应控制，表观活化能Ea=65.95kJ/mol；铁浸出过程受化学反应控制，表观活化能Ea=63.85kJ/mol。

关键词：冶金工程浸出高碳铬铁盐酸动力学铬盐。

For information in English, please click here

The process and kinetics of hydrochloric acid leaching of high-carbon ferrochromium

WANG Peng ^{1
2}
汪鹏（1998-），男，硕士研究生，湿法冶金。
ZHANG Yang ²
张洋（1984），男，副研究员，主要研究方向为：（1）湿法冶金清洁生产工艺研发；（2）含有色金属固体废弃物综合利用技术开发。
FAN Bingqiang ² HE Dengbo ² SHEN Changshuai ³ ZHANG Hedong ³ ZHENG Shili ² ZHOU Xing ¹

1、School of Metallurgy and Ecological Engineering, Beijing University of Science and Technology, Beijing,100083
2、Key Laboratory of Green Process and Engineering, National Engineering Research Center of Green Recycling for Strategic Metal Resources, Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190
3、Zhengzhou Institute of Emerging Industrial Technology, Zhengzhou,Henan 450003

Abstract：The valence state of chromium in the production process of traditional chromium salt industry needs to go through the transformation of trivalent to hexavalent and then to trivalent. The high toxicity of hexavalent chromium has led to chromium becoming a key heavy metal for national prevention and control. The sustainable development of chromium salt industry urgently requires the development of new technologies to avoid hexavalent chromium generation, and acid leaching of chromium-containing raw materials is a feasible way. In this paper, we propose a new process for the preparation of trivalent chromium salts by acid leaching using high-carbon ferrochrome alloy as raw material and hydrochloric acid as leaching agent. The leached chromium chloride and ferrous chloride can be prepared as trivalent chromium salt products, which can be used as electrolyte for ferrochrome liquid flow battery. In this paper, the effect of reaction temperature, hydrochloric acid concentration, stirring rate and reaction time on the leaching rate of chromium and iron was systematically studied based on the analysis of elemental content, physical phase composition and morphology of high-carbon ferrochrome. The results showed that the chromium leaching rate was 92% and the iron leaching rate was 95% at a reaction temperature of 100℃, a hydrochloric acid concentration of 9mol/L, a stirring rate of 250r/min and a reaction time of 6h. The kinetics of the leaching of high-carbon ferrochrome in hydrochloric acid was further investigated. The leaching process of high-carbon ferric chromium was consistent with the unreacted contraction nucleation model, and the chromium leaching process was controlled by the chemical reaction with apparent activation energy Ea=65.95kJ/mol; the iron leaching process was controlled by the chemical reaction with apparent activation energy Ea=63.85kJ/mol.

Keywords： Metallurgical Engineering；leaching high-carbon ferrochrome hydrochloric acid kinetics chromium salt

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汪鹏，张洋，范兵强，等. 高碳铬铁盐酸浸出过程工艺及动力学研究[EB/OL]. 北京：中国科技论文在线 [2023-05-19]. https://www.paper.edu.cn/releasepaper/content/202305-137.

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论文编号	202305-137
论文题目	高碳铬铁盐酸浸出过程工艺及动力学研究
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