[发明专利]一步法制备红矾钠的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备红矾钠的方法，更具体而言涉及一种一步法制备红矾钠的方法。

背景技术

红矾钠是重要的基础化工原料，主要用于生产铬酸酐、铬黄、氧化铬绿等化工产品。在印染工业、电镀工业和皮革工业中用作助剂，在化学工业和制药工业也有广泛应用。

目前，铬盐工业中红矾钠主要是经铬铁矿氧化焙烧和铬酸钠酸化两个工艺步骤生产制得。其中铬铁矿氧化焙烧主要是采用铬铁矿为原料，配入理论量90-120％的碳酸钠和3-6倍于铬铁矿量的填料，在回转窑内于1100-1300℃高温焙烧，焙烧熟料用水经过浸取后得到铬酸钠溶液。铬酸钠溶液经酸化工艺得到红矾钠溶液，红矾钠溶液经蒸发结晶、离心脱水得到红矾钠成品。铬酸钠酸化工艺即为将铬酸钠转化为重铬酸钠的工艺，该工艺主要有硫酸法、碳化法、电解法等，其中硫酸法为大多数红矾钠生产企业采用。

在铬铁矿高温氧化焙烧制备铬酸钠工序中，由于铬铁矿杂质的存在和外来填料的添加，导致每生产一吨红矾钠就会产生0.5-3.0吨含铬废渣，并且在高温条件下同时会产生大量的粉尘和废气，平均吨红矾钠将会产生超过10000Nm³废气。在铬酸钠酸化制备红矾钠工序中，吨红矾钠将产生550kg含铬芒硝。可见传统的红矾钠生产工艺流程复杂、能耗高、劳动强度大、对环境损害严重，亟待改善。

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，以期发现一种能够克服上述红矾钠生产工艺缺点的红矾钠生产方法。结果发现，通过采用铬铁粉末作为原料，将该粉末、含钠碱和水形成的水分散体在氧气存在下以二氧化碳为催化剂在高温高压下进行水热氧化，可以在一个步骤中即反应获得重铬酸钠。该工艺中的化学反应以NaOH作为含钠碱为例可用下述方程式来描述：

该工艺突破了传统红矾钠生产工艺，大大缩短工艺流程，整个生产过程无废渣产生，极大程度上降低了三废排放，是红矾钠生产的高效、节能、清洁型工艺。本发明人正是基于前述发现完成了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种改进的生产红矾钠的方法，该方法可以工艺上简单的方式生产红矾钠，该方法还大大降低了传统红矾钠生产的废物排放，而且节能、清洁。

实现本发明目的的技术方案可以概括如下：

1.一种制备红矾钠的方法，包括：使包含铬铁粉末、含钠碱和水的分散体在氧气存在下、在二氧化碳催化剂存在下并于150-370℃的温度和5-25MPa的表压下进行水热氧化反应，移除所得反应混合物中的固体，得到包含重铬酸钠的水溶液，然后将该水溶液进行补充酸化，以将其中存在的铬酸钠转化成重铬酸钠。

2.如第1项的方法，其中水热氧化反应在220-320℃的温度和6-12MPa的表压下进行。

3.如第1或2项的方法，其中铬铁粉末的平均粒度为10-150μm，优选10-75μm。

4.如第1-3中任一项的方法，其中铬铁粉末按铬计与含钠碱按钠计的摩尔比为1:0.1-1:2，优选为1:0.7-1:2，更优选为1:0.9-1:1.2。

5.如第1-4中任一项的方法，其中二氧化碳的用量应使得二氧化碳与铬铁粉末按铬计的摩尔比为0.1:1-10:1，优选为0.5:1-2:1，更优选为0.5:1-1.5:1。

6.如第1-5中任一项的方法，其中将水热氧化反应得到的反应混合物降温降压，优选降温至≤150℃的温度和降压至≤0.6MPa的表压，然后固液分离移除固体，得到包含重铬酸钠的溶液。

7.如第1-6中任一项的方法，其中将移除的固体用水洗涤，该洗涤得到的洗涤水可任选地循环到水热氧化反应中用作水源。

8.如第1-7中任一项的方法，其中补充酸化通过电解法进行，或者通过使用酸化液进行，该使用酸化液的酸化例如为使用铬酸酐溶液或重铬酸钠结晶分离出红矾钠晶体后得到的仍旧含酸化液的母液进行酸化，或者通过硫酸法、硫酸氢钠法或碳化法进行酸化。

9.如第1-8中任一项的方法，其中将补充酸化处理后的溶液结晶，脱水，得到红矾钠成品。

10.如第9项的方法，其中将补充酸化后得到的溶液蒸发至以Na₂Cr₂O₇·2H₂O计的浓度为1600-1800g/L，再冷却结晶，该结晶得到的母液可任选地用作补充酸化的酸化液或制造补充酸化中使用的铬酸酐溶液。