[发明专利]一种铬酸盐制备三氧化二铬的方法

说明书

技术领域

本发明公布了一种铬酸盐制备三氧化二铬的方法，属于化工冶金领域。

背景技术

三氧化二铬广泛用于油漆、玻璃、陶瓷、搪瓷、绘画颜料、金属抛光等行业。尽管生产三氧化二铬的方法有多种，如重铬酸钠铵盐热还原法、氢氧化铬热分解法及铬酐热分解法等，但工业上普遍采用铬酐热分解法生产三氧化二铬。铬酐的生产工艺过程通常是，先由铬铁矿钠化焙烧水浸得到的铬酸钠溶液酸化制备重铬酸钠，再由重铬酸钠与硫酸反应制得铬酐，铬酐然后经1400℃左右的高温热分解得到三氧化二铬产品。虽然相比之下，铬酐热分解法生产三氧化二铬产品质量较稳定，但其存在工艺路线长，试剂耗量大，生产成本高，而且副产大量的难以销售的硫酸氢钠，给环保造成巨大压力等缺陷。为此，人们曾尝试了铬酸钠盐直接氢气热还原制备三氧化二铬的工艺路线。试验过程发现，还原产物中的Na与Cr结合牢固，在水溶液中难以将它们有效分离，经热水反复洗涤后，不仅Na₂O的含量仍然居高不下，而且得到的水洗产物是三氧化二铬和水合三氧化二铬的混合物，最后不得不再经高温热处理后洗涤。如此折腾，不仅加工成本没有降低，反而增加了废水处理的费用。因此，铬酸钠盐氢气热还原制备三氧化二铬的方法试验了一阵子就被人们遗忘了。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工艺路线短，加工成本低，产品质量好，高效环保的铬酸盐制备三氧化二铬的方法。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

一种铬酸盐制备三氧化二铬的方法，包括以下步骤：

第一步：热还原

将干燥的铬酸盐置于还原炉内，用含碳还原性气体作还原剂，于125-780℃进行还原，将铬酸盐转化成三氧化二铬和碳酸盐；

干燥的铬酸盐，是指去除了铬酸盐中的游离水或游离水和结晶水的铬酸盐；优选采用加热方式进行干燥；

还原时间0.05-5h，还原过程还原剂的用量为将铬酸盐中的Cr(VI)还原成Cr(III)理论量的1-5倍；

第二步：分离回收三氧化二铬

向第一步还原得到的产物中加水，搅拌溶解其中的碳酸盐，过滤得三氧化二铬滤饼和碳酸盐溶出液；三氧化二铬滤饼经洗涤、干燥后得三氧化二铬产品，洗涤产生的洗水脱盐后返回用于溶解碳酸盐；

向第一步还原得产物中按固液比1:1-3g/ml加水，25-105℃搅拌0.5-2.5h溶解其中的碳酸盐；

第三步：酸化回收碳酸盐

往第二步所得的溶解液中通入CO₂酸化至pH为8.5-4.5，0-50℃结晶0.5-3.5h，过滤得碳酸盐晶体及其结晶母液，所得碳酸盐加工后作产品出售或返回用作铬酸盐的生产原料，结晶母液则返回第二步，用作溶解第一步得到的还原产物中的碳酸盐。

所述的铬酸盐选自铬酸钠、重铬酸钠、铬酸钾、重铬酸钾中的至少一种。

所述的含碳还原性气体选自CO、焦煤气、水煤气、高炉煤气、H₂与CO₂的混合气体、天然气、石油液化气、室温下为气态的碳氢化合物及其衍生物中的至少一种，作为铬酸盐的热还原剂，且还原过程供给的还原性气体中碳的摩尔数与被还原的铬酸盐中的钠和钾的摩尔数之和的比值≥0.5。

所述的还原采用动态还原或静态还原，动态还原是指还原过程铬酸盐与还原剂动态接触，而静态还原则是还原过程铬酸盐相对还原剂是静止的。

所述洗水脱盐是采用电渗析-反渗透组合膜技术脱除洗水中的盐，并将电渗析产生的浓水返回用作溶解第一步得到的还原产物中的碳酸盐，而电渗析产生的淡水则经反渗透去离子后返回作为三氧化二铬滤饼的洗涤水。

三氧化二铬滤饼干燥是指用第一步产生的还原尾气作为三氧化二铬滤饼的干燥热源，脱除其中夹带的游离水，或在还原性气氛下或惰性气氛下加热至60-160℃，脱除三氧化二铬滤饼中夹带的游离水。

本发明与氢气还原工艺的区别在于还原得到的产物不同。

铬酸盐氢气还原的反应为：

2Na₂CrO₄+3H₂＝Na₂O·Cr₂O₃+2NaOH+2H₂O↑(1)

Na₂Cr₂O₇+3H₂＝Na₂O·Cr₂O₃+3H₂O↑(2)