无钙焙烧生产红矾钠新工艺

⒈ 项目概况

红矾钠作为基本化工原料，在国民经济中占有重要地位，广泛应用于化工、轻工、冶金、印染、机械、日用五金等行业。其生产工艺分为生产过程添加大量钙质填料（石灰石、白云石）的有钙焙烧工艺（有钙法），和不加钙质填料的无钙焙烧工艺（无钙法）。
    有钙法由于排渣量大，吨产品排渣2.5～3吨；渣中Cr⁶⁺含量高，达2～3%；渣中含致癌物铬酸钙，严重污染环境，正面临淘汰。无钙法由于用自产渣返回作填料，大大降低了排渣量，吨产品排渣≤0.8吨；渣中Cr⁶⁺含量减少了90%以上，仅含有0.2%；渣中不含致癌物铬酸钙，使铬渣污染环境的问题得到有效控制。无钙法取代有钙法是大势所趋。
    无钙焙烧生产红矾钠新工艺由天津化工研究设计院80年代初开始开发，并坚持长达20年的重点科研项目。主要解决红矾钠生产过程中渣的污染问题。期间获得专利二项，进行两次工业放大试验，取得了满意结果。主要工作如下：
    81年到84年进行物相分析、机理研究。
    85年到86年进行了工艺条件的实验室研究。
    87年到88年在湖北进行放大试验，规模为300t/a红矾钠。
    90年到92年进行了添加促进剂的造粒焙烧补充小试研究。
    93年到96年进行了焙烧工艺对不同铬铁矿的适应性试验；碱性液除硅、铝研究及铬渣解毒和综合利用试验。
    96年在国家计委立项，进行3000t/a红矾钠规模的工业放大试验。由天津化工研究设计院与冶钢集团黄石无机盐厂共同承担完成。2000年12月4～7日由国家计委组织在黄石召开了国家“九五”重点科技攻关项目《3000t/a红矾钠新工艺》验收会和鉴定会。通过验收和鉴定。工业放大试验为万吨级工业生产奠定了基础。
    由天津化工研究设计院与甘肃民乐县化工厂共同开发实施的10kt/a无钙焙烧生产重铬酸钠新工艺工业性技术开发项目，于2004年12月18日在天津通过了由中国石油和化学工业协会主持的专家鉴定。专家认为，推广该技术可从源头解决中国铬渣污染严重的问题。该装置于2003年2月建成试生产，至2004年11月底，已累计产出合格的重铬酸钠1.3万多吨。于2004年10月22日该项目通过了由中国环保总局组织的现场环境保护检查及验收，准予正式生产。表明我国自主研发的无钙焙烧技术已达到工业化生产的成熟程度，为今后我国重铬酸钠生产企业“大型化、集中化、清洁化”发展创造了条件，为我国重铬酸纳行业的可持续发展奠定了基础。

⒉ 技术特点

本工艺主要特点
    （1）以返渣作填料循环使用代替钙质填料，大幅度减少了排渣量，并使渣中六价铬含量≤0.2%。使铬渣污染环境的问题得到有效控制。
    （2）通过造粒技术，防止物料在回转窑内焙烧时发生偏析，保证物料在1100-1200℃焙烧时的流动性，使焙烧过程能够连续运转。
    （3）添加促进剂，改善氧化环境，有利于铬氧化率提高，工业放大试验的矿氧化率可稳定在70％以上。

⒊ 质量指标

    ⑴工艺控制指标：
      ① 铬矿消耗(Cr₂O₃=50%计)       ≤1.2t/t产品
      ② 纯碱消耗(Na₂CO₃=98%计)      ≤1.0t/t产品
      ③ 碱性液铬(Cr⁺⁶)收率          ≥99 ％
      ④ 矿铬氧化率                  ≥90 ％
      ⑤ 排放铬渣量（干基计）        ≤0.8 t/t产品
      ⑥ 铬渣含Cr⁺⁶(Cr₂O₃计)          ≤0.2％
      ⑦ 铬渣解毒后含Cr⁺⁶(Cr⁺⁶计)     ≤5.0 ppm
      ⑧ 红矾钠产品质量              符合GB1611一92标准
      ⑨ 红矾钠产品成本              低于有钙焙烧法
    ⑵ 产品质量指标(碱性液)
      ① 浓度以红矾钠计           300～320g/l
      ② 硅（SiO₂计）             0.705 g/l
      ③ 铝(Al₂O₃计)              0.657 g/l
      ④ 总碱度(以Na₂CO₃计)       22.0 g/l
      ⑤ 含固体悬浮物             ≤1g/l

⒋ 主要原材料：铬铁矿 纯碱 重油(或天然气、煤)

⒌ 主要设备

核子称 螺旋绞龙 提升机 电子称 双轴式混料机 造粒机 烘干机 回转窑 冷却窑 球磨机 水力旋流器 带式真空过滤机 烘渣窑

⒍ 形成生产能力所需条件

    建设规模                  20000t/a
    厂房面积                  12000m²
    总投 资                    1.085亿元
    人    员                   350人

⒎ 经济效益预测

本项目计划1.5年内建成，投产第一年的生产负荷按80%计算，以后各年均按100%计算，生产期按10年计算。
⑴产品成品与费用估算
    ① 要原辅材料及规格
        铬铁矿          1.15 t/t产品
        纯碱            1.0 t/t产品
        硫酸(98%)       0.5 t/t产品
    ②燃料及动力
        水              20 t/t产品
        电              550度/t产品
        煤              2.0 t/t产品
    ③ 工资及福利费
        职工年平均工资及福利费按7000元计取。生活定员320人。
    ④ 制造费用
       a.折扣费用按使用年限法进行计算，残值率取5%，平均折旧年限按10年计取；
       b.维修费按年折旧费的20%计取。
    ⑤ 生产成本
⑵ 产品销售收入
       红矾钠      价格：6000元/t      年产：20000 t      收入：12000万元/a
       芒硝        价格：400元/t       年产：12000 t      收入：480万元/a
     项目总收入：              12480万元/a
⑶ 盈利能力分析
    从现金流量表的计算看出，投资估算值在4.94年内全部还清。通过以上数据分析可知，2万t/a无钙焙烧生产红矾钠新工艺项目具有较强的还款能力。
    根据损益表的计算，2万t/a红矾钠和副产12000t/a芒硝项目建成投产后使企业平均每年可得到销售收入12230.4万元，利润总额1958.94万元，税后利润1312.49万元。计算结果表明：企业通过本项目建设，不但获得预期经济效益，使企业的经济实力大大增加，为今后进一步发展打下坚定经济基础。同时还将向国家缴纳税款1291.78万元。

⒏ 关键词：红矾钠  新工艺  清洁生产 无钙焙烧 铬渣 铬铁矿