[发明专利]利用铬铁制备铬酸酐的方法

说明书

本发明涉及利用铬铁制备铬酸酐的方法，包括步骤：采用自循环方式进行电解反应，根据公式控制循环反应的时间，得到高浓度铬酸盐溶液，将其进行水热反应得到高纯度铬酸盐净化溶液；将高纯度铬酸盐净化溶液配成质量浓度为20％～40％的铬酸盐溶液，和质量浓度为23％～50％的重铬酸盐溶液混合制成阳极混合进料液，进行电解反应得到重铬酸盐溶液；将得到的重铬酸盐溶液浓度调到27％～73％作为原料进行电催化合成反应得铬酸和重铬酸盐的混合液，结晶分离后得铬酸酐。

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铬酸酐的方法。

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、氧化铬、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400 kt/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）和氧化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~3 t，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0.6 t~1.0 t，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。

当前业内的各种制备铬酸盐的方法，在一定程度上降低或减少了铬渣中Cr（Ⅵ）的排放量，但却不能完全避免渣料中六价铬元素的存在。为此，本申请人研发的名称为“利用电解法制备铬酸钠溶液的装置和方法”的发明专利201310672022.8克服了此技术难题，实现了绿色无污染的制备铬酸钠溶液，渣料中无Cr（Ⅵ）存在。在此技术研发的基础上，本申请人总结研发过程的问题，进一步对工艺方法和设备进行了大力的开发。

发明内容

因此，本发明提供一种利用铬铁制备铬酸酐的方法。

一种利用铬铁制备铬酸酐的方法，包括以下步骤：

第1步，提供电解装置，包括：