[发明专利]一种单釜实现连续碳化制备红矾钠的方法

说明书

技术领域

本发明属于红矾钠的制备技术领域，具体地说，涉及一种利用单釜实现连续碳化从而制备得到红矾钠产品的方法。

背景技术

铬盐是一种重要战略资源，广泛用于电镀，涂料，木材防腐等领域。其中，重铬酸钠作为铬盐的母系产品，70~85%用于制造其他铬盐产品。

红矾钠，即重铬酸钠二水合物或二水合重铬酸钠，外观为橙红色单斜棱锥状或细针状结晶。用途如下：用于制造铬盐、颜料、染料、香料、医药，也用于鞣革、电镀等工业。供鞣革、电镀、制铬颜料、制火柴，并用作酶染剂、氧化剂等。用于制造铬酸酐、重铬酸钾、碱式硫酸铬、铬黄，木质素磺酸盐等。用作鞣革剂，制造苯胺染料染色时的氧化剂，硫化还原染料染色时的后处理剂，酸性媒介染料染色时的媒染剂。医药工业中，用于生产胺苯砜、苯佐卡因、叶酸、雷佛奴尔等。还用于镀锌后钝化处理和金属表面处理，生产碱性湖蓝染料，糖精，合成樟脑，合成纤维，合成香料。

由铬酸钠生产红矾钠的制备方法主要有：硫酸法、硫酸氢钠法、碳铵法、碳化法及电解法等。目前，我国和大多数的国家采用的方法是硫酸法，但其缺点明显：每生产一吨红矾钠就会产生0.7~0.9吨的含0.1%的六价铬的明矾；产品中氯化物含量较高，且成品表面酸度较高，导致晶体吸潮性大及易结块；设备腐蚀明显。目前由于清洁生产技术的大力开发，电解法和碳化法成为国内外技术开发的主攻方向。

CN 102190330A公开了一种红矾钠的四效蒸发工艺，属于无机盐工业生产领域；原料液首先进入Ⅲ效蒸发器，然后依次进入Ⅱ效→Ⅰ效→Ⅳ效，在各效蒸发器内进行强制循环蒸发，多次蒸发后出浓母液，所述各效蒸发器的进料采取切线进料方式；蒸汽流程为Ⅰ效→Ⅱ效→Ⅲ效→Ⅳ效，其中Ⅰ效使用新鲜蒸汽外，其余各效均采用前一效产生的二次蒸汽作为热源；Ⅰ效、Ⅱ效、Ⅲ效和Ⅳ效中产生的芒硝晶体通过设置在蒸发器内的盐腿收集。

CN 101693556A提供了一种红矾钠的制备方法，即碳化法生产红矾钠，该方法是在加压下用二氧化碳使铬酸钠转变成重铬酸钠，通过连续3塔以上串联反应，将除杂后的铬酸钠中性液送入碳化塔，通过不同梯度参数控制（碳化液的浓度、温度、二氧化碳的分压以及碳化时间等）、连续碳化、带压分离得到碳化液，浓缩、过滤，再经蒸发结晶、离心脱水得到红矾钠成品。但是该发明由于采用多级碳化塔，使得流程复杂，并且碳化率也不高。

相比于US Pat.NO.5273735以及CN 101693556A，本发明提供了一种在单釜内实现连续碳化的方法，其流程短且碳化率能够达到96%以上。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种单釜实现连续碳化制备红矾钠的方法。该方法是在加压下用二氧化碳使铬酸钠转变成红矾钠，将铬酸钠中性液放入带有多级梯度挡板的带压反应釜中，通过不同梯度参数控制（如碳化液浓度、温度、二氧化碳分压、搅拌转速以及碳化时间）、单釜连续碳化、带压分离得到碳化液，再经冷却结晶得到红矾钠产品。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种单釜实现连续碳化制备红矾钠的方法，将预碳化除杂后的铬酸钠中性液送入带有多级梯度挡板的带压反应釜内，进行连续多级碳化后，将固液分离后的液相经冷却结晶，得到红矾钠产品。

本发明所述的预碳化除杂可使用CN 101693555A中公开的方法：红矾钠生产过程中，铬铁矿经过制粉、配料、焙烧，得到碱性液，碱性液中含有大量杂质。通过加压预碳化调节碱性液的pH，同时加入含镁化合物，在搅拌条件下，控制在合适温度范围内反应，形成钒酸镁沉淀，过滤沉淀除去碱性液中的钒；再继续加压碳化调节pH，在搅拌和控制合适温度情况下进行反应，得到钙、镁、铁、铝、硅等杂质的沉淀，过滤沉淀，即去除钙、镁、铁、铝、硅等杂质。净化后铬酸钠中性液中杂质钒、钙、镁、铁、铝、硅等均在5ppm以下。

本发明所述多级梯度挡板数为2~20块，例如3~18块，7~13块，10~12块，11块等，进一步优选3~15块，最优选8块。本发明所述的带有多级梯度挡板的带压反应釜可以选择市场上的现有设备，也可由本领域技术人员根据实际情况和经验进行设计，均可实现本发明目的。其中的挡板数可由本领域技术人员根据铬酸钠溶液的浓度、制备要求等进行选择。例如，本发明所述的带有多级梯度挡板的带压反应釜可采用以下设计：采用卧式的带有多级梯度挡板的带压反应釜，能够承受最高压力5MPa，预热后的预碳化料液连续进入反应釜，并且通过多级梯度反应后，在反应釜尾部连续出料。

本发明可以将所述铬酸钠中性液在进入反应釜前进行预热，通过预热减少物料在反应釜内停留时间，并且以加快反应速度，在较短的时间内完成反应进度。