[发明专利]利用铬铁制备氧化铬绿的方法

说明书

本发明涉及利用铬铁制备氧化铬绿的方法，包括步骤：提供电解装置，包括电解槽，双阴极装置，双阳极装置，绝缘隔板，多个沉降槽以及电极；电解质溶液采用氨的水盐体系，采用自循环方式进行电解反应，温度自动控制在20℃～60℃，根据公式1控制电解液循环反应的时间，反应后得到铬酸铵盐溶液；铬酸铵盐溶液依次进行蒸发浓缩、冷却结晶、过滤分离得到铬酸铵固体，将铬酸铵固体在950℃～1100℃温度下煅烧2h～12h得到氧化铬绿。

技术领域

本发明涉及铬铁矿的开发利用技术，尤其涉及一种利用铬铁制备氧化铬绿的方法。

背景技术

铬盐产品在国民经济和人民生活中起着相当重要的不可替代的作用，铬盐工业是世界上最具有竞争力的资源性原材料工业之一。铬酸盐作为铬盐的母系产品是国民经济发展中不可或缺的重要的化工原料。以铬酸盐为原料的铬盐产品有：重铬酸盐、铬酸酐、三氧化二铬、铬黄和铬盐精(碱式硫酸铬)等。这些产品广泛应用于冶金、颜料、制革、染料、香料、金属表面处理、电焊条、造币、催化剂、印染、医药等工业中，据统计，市场上的商品中有10％与铬盐有关。我国的铬盐工业自1958年开始起步，发展到2014年的生产能力400kt/a，已成为全球铬盐产量最大的国家。

铬盐产品种类繁多，品种不下100种，我国生产30余种。红矾钠、铬酸酐、铬酸精(碱式硫酸铬)和三氧化二铬是铬盐消费量最大的四种产品。此外还有红矾钾、氯化铬、硝酸铬、氟化铬、铬砷酸铜、铬酸钠、二氧化铬、红矾铵、醋酸铬及其它多种含铬试剂，诸多的铬盐产品系列都是以铬酸盐为基本原料生产加工制得。

目前，工业上生产铬酸盐的传统工艺是使用回转窑填充石灰质的焙烧法，按石灰质填充量多少分为有钙焙烧、少钙焙烧和无钙焙烧三种。

我国铬酸盐企业大多采用有钙焙烧工艺，即以铬铁矿粉与纯碱混合，添加矿量两倍以上的防烧结含钙辅料，在回转窑内高温氧化，熟料浸取后得铬酸钠溶液。有钙焙烧法在得到铬酸盐溶液的同时排出大量含铬废渣，该生产工艺中每产一吨铬酸钠要排出铬渣2.5t～3t，同时还要产生大量的含铬废水、废气，这些三废物尤其是含铬废渣是首要的Cr(Ⅵ)污染源，铬盐行业也因此被列为重污染行业之首。

为了降低有钙焙烧法中的铬排放，发展出无钙焙烧工艺，该工艺在生产铬酸盐的过程中不添加含钙辅料，每产一吨铬酸钠要排出铬渣0.6t～1.0t，渣中Cr(Ⅵ)含量由3％～6％降至0.2％以下，不含铬酸钙，易解毒，得到的铬酸盐再加工成红矾钠后，红矾钠的综合成本明显降低。

另外，中国科学院过程工程研究所发明了一种生产铬酸钾的新工艺，即钾碱液相氧化法，也称亚熔盐氧化法或碱熔法。该方法使用理论量数倍的氢氧化钾与铬铁矿进行反应，控制反应温度在320℃左右，氢氧化钾熔融形成液相，并与铬铁矿和空气形成悬浮体系，从而制备得到铬酸钾溶液。

此外，天津派森科技有限公司发明了一种生产铬酸钠的新工艺，即水热碱溶氧化技术，利用高碳铬铁水热氧化法制备铬酸钠技术。例如将铬铁粉、氢氧化钠以及水在反应釜中混合、加热升温至280℃～320℃左右，向反应釜通入氧气，维持一定的反应温度、压力，持续反应预定时间后，自然降至室温，从而得到铬酸钠溶液。

作为一种化工原料，三氧化二铬的传统用途主要有四个方面：用于冶金工业制金属铬及高级铬合金，用作耐火材料、颜料和磨料；此外，Cr₂O₃在化学催化、精细陶瓷、磁记录材料等领域，也在不断开拓应用市场，具有可观的经济价值和广阔的市场应用，在国民经济中的作用颇为关键。近年来国内外研究者对Cr₂O₃的制备和应用投入了大量的研究，主要包括重铬酸钠铵盐热分解法、三氧化铬热分解法、反应球磨技术、铬酸钠碱性液还原法、水合Cr₂O₃热分解法、超声化学反应法、微乳液法、溶胶-凝胶法、沉淀法、沉淀-凝胶法、非晶态配合物法、辐射化学合成法、超临界流体脱溶法(SAS)、微波反应法、溶剂热法和水热法等。然而，目前商品氧化铬几乎均由红矾钠直接或间接制得，其产量大约占红矾钠消费量的20％。