[发明专利]碳素铬铁液相法制取铬酸酐和重铬酸盐工艺

摘要

本发明涉及一种碳素铬铁液相法制取铬酸酐和重铬酸盐工艺工艺，以工业冶金产品为原料制造铬化合物、铁系颜料、硅新材料、光伏新材料、新能源的化工新材料技术领域。该发明工艺先进，节能环保，无废渣、无废气、无废水排放。无需高温高压，以铬铁为原料液相法一次性生产出铬化合物、颜料、新能源、新能源硅碳电池材料等产品，形成一系列新的高端产业链，彻底改变了原有铬铁用途单一，生产单纯的局面；改变了原有铬酸盐化合物焙烧生产产生高污染对环境危害大的落后的生产工艺，使铬酸酐、重铬酸盐、铬化合物的生产走上节能环保，高效益的发展之路；极大的拓展了铬铁行业多元化发展和应用领域，大大增强了企业国际竞争力，促进国家产业优化升级和发展，具有重要意义。该工艺符合现代绿色经济发展的要求，具有很好的企业经济效益、化境效益和社会效益。

主权项

1.一种碳素铬铁液相法制取铬酸酐和重铬酸盐工艺，其特征在于：将碳素铬铁磨成细粉，放入反应釜中，加酸溶解铬铁，加入特种物质加温反应，制成产品，铬化物：铬酸酐、重铬酸盐、硫酸铬、氯化铬、氧化铬、氢氧化铬、铬铵矾，铁系颜料：草酸亚铁、氢氧化铁、铁蓝、铁铵矾、福美铁，硅、碳，氢气。(1).所述铬铁为高碳铬铁、中碳铬铁、低碳铬铁、铬铁矿或三价铬化合物及混合物，磨成50目以上细粉，放入反应釜中，加入足量的盐酸或硫酸，酸的用量为理论用量的110％‑120％，固液比为：1∶4‑10，温度在15℃‑120℃充分搅拌，反应时间为：0.5‑3小时，反应溶解，使碳素铬铁完全溶解生成离了Cr3+、Fe2+溶液，收集氢气，制得产品氢气。(2).步骤(1)溶液中加入水，含Cr3+、Fe2+溶液中沉淀物为Si，悬浮物为C，将溶液分别过滤，得滤液和滤渣，滤渣经洗涤，分离，干燥，制得产品Si和C，产品Si再制取多晶硅和单晶硅，滤液为含Cr3+、Fe2+溶液。(3).步骤(2)部分Cr3+、Fe2+溶液中加入碱、氧化剂，制取产品铬酸酐；①.溶液Cr3+、Fe2+中加入碱，碱为KOH、NaOH、LiOH、NH3·H2O中的一种，充分搅拌，调节pH值8.5‑13，使Cr3+、Fe2+完全生成Fe(OH)2和Cr(OH)3，过滤、反复洗涤去除杂质，制得高纯Fe(OH)2和Cr(OH)3；②.Fe(OH)2和Cr(OH)3中加入氧化剂：H2O2、O2、臭氧中的一种或者两种以上，氧化剂用量为理论用量的100％‑160％，使Cr(OH)3完全氧化为铬酸酐溶液，Fe(OH)2氧化成Fe(OH)3，过滤、洗涤，滤液为铬酸酐溶液，滤饼为含Cr6+的Fe(OH)3；A.铬酸酐溶液蒸发、结晶、干燥，制得产品铬酸酐；B.铬酸酐溶液放入电解槽进行电解，再蒸发、结晶、干燥，制得产品铬酸酐；C.含六价铬Fe(OH)3中加入酸，调节pH值2‑4.5，再加入还原剂FeSO4、Na2SO3、NaHSO3、Na2S2O5、Na2S中的一种搅拌，使Cr6+还原为Cr3+，加入碱生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，分离、过滤、洗涤、干燥制得产品Fe(OH)3和Cr(OH)3；③.Fe(OH)2和Cr(OH)3经高温400℃‑800℃高温煅烧，制得产品铬铁黑或铬铁红。(4).步骤(2)部分滤液中加入特种物质：碱、氧化剂、福美钠、黄血盐、赤血盐、草酸中一种或两种以上，分别使Fe2+完全沉淀为FeC2O4、福美铁、铁蓝，过滤、洗涤、干燥，制得产品FeC2O4、福美铁、铁蓝，滤液为Cr3+溶液；①.溶液Cr3+、Fe2+中加入碱、氧化剂、黄血盐、赤血盐，充分搅拌，调节pH值小于4，使Fe2+完全生成铁蓝，反应用量为理论用量的100％‑120％，过滤、洗涤、干燥，制得产品铁蓝，滤液为Cr3+溶液；②.溶液Cr3+、Fe2+中加入碱，调节pH值2‑3.5，再加入草酸，用量为理论用量的100％‑115％，充分搅拌使Fe2+完全生成FeC2O4，过滤、洗涤、干燥，制得产品FeC2O4，滤液为Cr3+溶液；③.溶液Cr3+、Fe2+中加入碱、福美钠，调节pH值2‑3，使Fe2+离子完全生成福美铁，过滤、洗涤、干燥，制得产品福美铁，滤液为Cr3+溶液；④.将碱、氧化剂、福美钠、黄血盐、赤血盐、草酸，分次加入搅拌，沉淀、过滤、洗涤、干燥，制得产品FeC2O4、福美铁、铁蓝，滤液为Cr3+溶液。(5).步骤(2)部分Cr3+、Fe2+溶液中加入过量的碱，使Cr3+变为CrO2‑溶液，Fe2+完全沉淀为Fe(OH)2，过滤、洗涤，滤饼为Fe(OH)2，滤液为CrO2‑溶液；①.Fe(OH)2中加入特种反应物质：过碳酸盐、过硫酸盐、双氧水、氧气、空气、过氧化盐、高锰酸盐、次氯酸盐，使Fe(OH)2完全氧化为Fe(OH)3，过滤、洗涤、干燥，制得产品Fe(OH)3；②.CrO2‑溶液中加入酸，完全沉淀为Cr(OH)3，过滤、洗涤、干燥，制得产品Cr(OH)3；③.Cr(OH)3高温煅烧，制得产品Cr2O3；④.CrO2‑溶液中加入酸，使CrO2‑溶液完全变为Cr3+溶液。(6).步骤(2)部分Cr3+、Fe2+溶液中加入硫酸铵溶液，完全反应，冷却0℃以下结晶、过滤、干燥，制得产品铬铵矾和铁铵矾；①.铬铵矾中加氨水完全沉淀为Cr(OH)3，过滤、洗涤、干燥，制得产品Cr(OH)3；②.Cr(OH)3高温煅烧，制得产品Cr2O3；③.Cr(OH)3加入酸制得Cr3+溶液。(7).步骤(4)、(5)、(6)中Cr3+溶液制取不同产品；①Cr3+溶液中加入碱、氧化剂，制取产品铬酸酐；A.溶液Cr3+中加入碱，碱为KOH、NaOH、LiOH、NH3·H2O中的一种，充分搅拌，调节pH值6.5‑13，使Cr3+完全生成Cr(OH)3，过滤、反复洗涤去除杂质，制得高纯Cr(OH)3；B.Cr(OH)3中加入氧化剂：H2O2、O2、臭氧中的一种或者两种以上，氧化剂用量为理论用量的100％‑160％，使Cr(OH)3完全氧化为铬酸酐溶液；C.铬酸酐溶液蒸发、结晶、干燥，制得产品铬酸酐；D.铬酸酐溶液放入电解槽进行电解，再蒸发、结晶、干燥，制得产品铬酸酐；②.Cr3+溶液制取铬鞣剂或三价铬电镀液；③.Cr3+溶液蒸发、结晶、分离，干燥制得产品三价铬盐；④.Cr3+溶液中加入碳酸盐、碳酸氢盐、氢氧化物、氨水，使Cr3+完全沉淀为Cr(OH)3，过滤、洗涤、结晶、干燥，制得产品氢氧化铬，氢氧化铬高温煅烧制得产品三氧化二铬；⑤.Cr3+溶液中加入特种反应物质：过碳酸盐、过硫酸盐、双氧水、氧气、过氧化盐、高锰酸盐、次氯酸盐，搅拌加热氧化反应，使溶液中Cr3+氧化为Cr6+，制得铬酸盐溶液CrO42‑或重铬酸盐溶液Cr2O72‑或铬酸酐溶液；A.将铬酸盐溶液或重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液，蒸发结晶，分离，干燥，制得产品铬酸盐或重铬酸盐或铬酸酐；B.铬酸盐溶液中加入酸酸化，采用硫酸法或碳化法使铬酸盐溶液完全生成重铬酸盐溶液或铬酸酐，蒸发结晶、分离、干燥，制得产品重铬酸盐或铬酸酐；C.铬酸钠溶液加入电解槽中进行电解，使铬酸盐溶液完全生成重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液，分离、蒸发结晶、干燥，制得产品重铬酸盐或铬酸酐。(8).步骤(2)部分滤液Fe2+、Cr3+溶液中或步骤(4)部分溶液Cr3+中，加入特种反应物质：过碳酸盐、过硫酸盐、双氧水、氧气、过氧化盐、高锰酸盐、次氯酸盐，搅拌加热氧化反应，使溶液中Cr3+氧化为Cr6+，制得铬酸盐溶液或重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液，溶液中Fe2+完全沉淀为Fe(OH)3；①.将铬酸盐溶液或重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液，蒸发结晶，分离，干燥，制得产品铬酸盐或重铬酸盐或铬酸酐；②.铬酸盐溶液中加入酸酸化，采用硫酸法或碳化法使铬酸盐溶液完全生成重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液，蒸发结晶、分离、干燥，制得产品重铬酸盐或铬酸酐；③.铬酸钠溶液加入电解槽中进行电解，使铬酸盐溶液完全生成重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液，分离、蒸发结晶、干燥，制得产品重铬酸盐或铬酸酐；④.含六价铬Fe(OH)3中加入酸调节pH值2‑4.5，再加入还原剂FeSO4、Na2SO3、NaHSO3、Na2S2O5、Na2S中的一种，使Cr6+还原为Cr3+，加入碱生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，分离、过滤、洗涤、干燥制得产品Fe(OH)3和Cr(OH)3。(9).步骤(2)部分Cr3+、Fe2+溶液、步骤(3)部分制得高纯Fe(OH)2和Cr(OH)3或步骤(7)部分制得高纯Cr(OH)3，加入电解槽中，并加入特种物质：过碳酸盐、过硫酸盐、双氧水、氧气、过氧化盐、高锰酸盐、次氯酸盐，搅拌加热氧化反应，通电进行电解，使铬酸盐溶液完全生成重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液，使溶液中Fe2+完全沉淀为Fe(OH)3，分离得重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液和Fe(OH)3；①.重铬酸盐溶液或铬酸酐溶液蒸发结晶、干燥，制得产品重铬酸盐或铬酸酐；②.含六价铬Fe(OH)3中加入酸，再加入还原剂FeSO4、Na2SO3、NaHSO3、Na2S2O5、Na2S中的一种，使Cr6+还原为Cr3+，加入碱生成Fe(OH)3和Cr(OH)3沉淀，分离、过滤、洗涤、干燥制得产品Fe(OH)3和Cr(OH)3。