[发明专利]一种红矾钠的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用碳化法制备红矾钠的方法。

背景技术

红矾钠是一种基本的无机化工原料，主要用于制造铬酸酐、盐基性硫酸铬、氧化铬绿等铬盐产品，广泛地应用于印染、电镀等行业，在国民经济中占有重要地位。

目前，国内红矾钠生产的主要方法有硫酸法、硫酸氢钠法和电解法，其中硫酸法是主要采用的生产工艺。但硫酸法酸碱消耗量大，钠离子利用率低且生产过程中排放大量含铬硫酸钠，环境污染严重。硫酸氢钠法采用铬酸酐生产的废渣硫酸氢钠代替硫酸酸化铬酸钠，但该法使红矾钠生产过程中的水分蒸发量大，并且废渣排出量大。电解法生产红矾钠的产品质量较高，但其耗电量大，生产成本高，难于推广应用。

碳化法生产红矾钠是以二氧化碳代替硫酸酸化铬酸钠。二氧化碳在压力增加时，水溶液中二氧化碳浓度增加，二氧化碳与水生成碳酸并电离，使得氢离子增加，提供的酸性条件使得铬酸根离子变为重铬酸根离子，从而代替硫酸起到酸化作用。其主要优点有：

1、节约硫酸及纯碱。硫酸法副产品为硫酸钠；碳化法用二氧化碳代替硫酸，副产品为碳酸氢钠，后者可以代替纯碱循环利用，化学反应式如下：

2、提高质量。成品红矾钠所含氯化物主要来自纯碱，碳化法因节约纯碱而使成品中氯化物含量下降。碳化法不用硫酸，成品中硫酸盐含量必然降低。

3、不产生含铬芒硝。由于生产流程中无硫酸根离子加入，因此不产生含铬芒硝，减轻环保压力。附产的碳酸氢钠可循环利用。

4、改善设备腐蚀。碳化法不用硫酸，设备腐蚀降低。

5、可减少二氧化碳排放。

中国专利申请公开CN 1070892采用AlPO₄或CrPO₄为晶种，使用磷酸钠或磷酸和含铬硫酸氢钠进行酸化，将铬酸钠转化为重铬酸钠。该方法也存在含铬芒硝和废渣对环境的污染问题，并且引入磷酸盐对产品质量有一定影响。中国专利申请公开CN 1037495采用硫酸和含铬硫酸氢钠将铬酸钠转化为重铬酸钠，该生产过程中排放大量含铬芒硝和废渣，环境污染严重。中国专利申请公开CN 101892490A采用离子膜电解法制备重铬酸钠，在该方法中，在电场作用下阴、阳离子分别向阳极和阴极迁移，阳极室得到重铬酸钠酸化液，将重铬酸钠酸化液经蒸发浓缩、冷却结晶，得到红矾钠产品。该方法工艺流程控制复杂、生产成本高。

发明内容

鉴于上述现有技术状况，本发明的发明人在红矾钠制备领域进行了广泛深入的研究，以期发现一种具有高碳化率、低能耗的清洁化生产红矾钠的方法，该方法所得红矾钠纯度高。结果发现，在碳化法制备红矾钠的过程中，在特定反应液浓度、二氧化碳分压、反应温度和反应时间条件下进行碳化以使铬酸钠转变为重铬酸钠可实现前述目的。本发明人正是基于上述发现完成了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种具有高碳化率、低能耗的清洁化生产红矾钠的方法，并且该方法所得红矾钠可具有高纯度。在该方法中，通过使用二氧化碳代替硫酸或硫酸氢钠，可以实现低能耗和清洁化生产，通过对反应器中料液浓度、反应温度、二氧化碳分压以及碳化时间的控制，使得反应液中铬酸钠转化为重铬酸钠的最终转化率可达到95-100％。因此，通过本发明方法，解决了红矾钠生产过程中含铬芒硝和废渣对环境的污染问题，而且副产的碳酸氢钠可循环使用，降低了生产成本，生产的红矾钠质量高，硫酸盐含量在0.1重量％以下。

实现本发明目的的技术方案可以概括如下：

1、一种碳化法制备红矾钠的方法，包括如下步骤：

(1)将含有铬酸钠的水溶液加入碳化反应器中，该水溶液以Na₂Cr₂O₇·2H₂O计的铬化合物浓度为700-1350g·L^-1；

(2)向碳化反应器中连续供入二氧化碳进行碳化，控制碳化反应器中二氧化碳分压为0.01-1.5MPa，优选为0.1-1.2MPa，更优选为0.6-1.2MPa，反应温度为15-105℃，优选为15-95℃，更优选为15-45℃，以及反应时间为0.5-8.0h，优选为1.0-4.0h；

(3)将步骤(2)得到的经碳化的料液固液分离，得到碳化液和碳酸氢钠晶体，该碳化液以Na₂Cr₂O₇·2H₂O计的铬化合物浓度为700-1350g·L^-1；以及