專利名稱：一種用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化鉻的制備方法，具體地說是涉及一種用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法。
背景技術(shù)：
氧化鉻是鉻鹽工業(yè)的主導(dǎo)產(chǎn)品之一，被廣泛用在顏料，磨料，耐火材料，冶煉金屬鉻的原料及有機(jī)合成中的催化劑等領(lǐng)域。根據(jù)不同的用途，對(duì)于氧化鉻產(chǎn)品的要求也不同。例如，用于顏料時(shí)，對(duì)氧化鉻的顏色性能和粒度有較高的要求，而對(duì)其純度的要求就相對(duì)較低，有時(shí)為了改善其顏色性能，還需要添加一些其它助劑。作為冶金原料用時(shí)，對(duì)氧化鉻的純度有較高的要求，尤其對(duì)堿金屬離子，硫的含量要求很高。
目前，工業(yè)上生產(chǎn)氧化鉻的主要方法為鉻酐熱分解法，鉻酸鈉堿性液硫磺還原法，重鉻酸鉀硫磺還原法，以及重鉻酸鈉與硫酸銨熱分解法等。
其中，鉻酐熱分解法雖然工藝簡(jiǎn)單，適用于小規(guī)模的生產(chǎn)，但是該方法生產(chǎn)成本很高，而且由于鉻酐是由重鉻酸鈉和濃硫酸反應(yīng)得到，反應(yīng)過程中副反應(yīng)很多，會(huì)產(chǎn)生很多的有毒氣體和酸霧，對(duì)環(huán)境危害很大。而使用鉻酸鈉堿性液硫磺還原法制備氧化鉻，得到的產(chǎn)物純度低，晶體有缺陷，顏色灰綠，不適于做顏料和磨料。重鉻酸鉀硫磺還原法成本過高。
重鉻酸鈉和硫酸銨熱分解法是常見于國(guó)外大規(guī)模生產(chǎn)氧化鉻的一種方法，該方法的缺陷在于所得氧化鉻含硫量高，顏料性能差，要想得到合格的產(chǎn)品需要進(jìn)一步處理，所以工藝條件比較復(fù)雜。
在美國(guó)專利US4052225中公開了一種氫還原制備低硫顏料級(jí)氧化鉻的方法，其為在900～1600℃，用氫氣還原添加了0.1～2wt％超細(xì)二氧化硅的超細(xì)堿金屬鉻酸鹽制備氧化鉻。但是這種方法反應(yīng)溫度太高，使得能耗很大；而且，還需要通入能和反應(yīng)副產(chǎn)物成鹽的氣體，反應(yīng)設(shè)備很復(fù)雜。
在比利時(shí)專利BE768724中公開了一種在900～1600℃下，使用氫氣還原超細(xì)堿金屬鉻酸鹽，然后將反應(yīng)產(chǎn)物直接水冷，得到氧化鉻在水中的懸浮液，來制備氧化鉻的方法。該方法中的反應(yīng)原料金屬鉻酸鹽需在500um以下，同時(shí)要通入氯氣或氯化氫來和反應(yīng)的副產(chǎn)物堿金屬氧化物形成鹽。該方法和US4052225的美國(guó)專利工藝基本相同，同樣存在反應(yīng)溫度高，能耗大，反應(yīng)設(shè)備復(fù)雜等問題。
還可通過微乳反應(yīng)法，或化學(xué)沉淀法方法等來制備氧化鉻，這些方法可以很好地控制粒度范圍，但是這些方法有的用到有機(jī)溶劑，有的工藝復(fù)雜很難適合工業(yè)化生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有的制備氧化鉻的方法中，使用鉻酐熱分解法生產(chǎn)成本很高，且會(huì)產(chǎn)生很多的有毒氣體和酸霧，對(duì)環(huán)境危害很大；使用鉻酸鈉堿性液硫磺還原法得到的產(chǎn)物純度低，晶體有缺陷，顏色灰綠，不適于做顏料和磨料；使用重鉻酸鉀硫磺還原法成本過高；使用重鉻酸鈉和硫酸銨熱分解法時(shí)，所得氧化鉻含硫量高，顏料性能差；使用前面兩個(gè)專利公開的氫還原法，反應(yīng)溫度太高，能耗很大，且反應(yīng)設(shè)備復(fù)雜等缺陷，從而提供一種成本低廉、不會(huì)生成對(duì)環(huán)境污染的有毒氣體和酸霧、產(chǎn)物純度高、反應(yīng)能耗低且設(shè)備簡(jiǎn)單的用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法。
本發(fā)明的目的是通過如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明提供一種用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法，如圖3所示的示意圖，其為以鉻鹽為原料，以還原性氣體作為還原劑進(jìn)行還原反應(yīng)，具體包括如下的步驟于300～850℃，將鉻鹽與過量的還原氣體一起反應(yīng)0.5～3h；冷卻后，將反應(yīng)混合物用水洗滌、干燥后，在400～1100℃煅燒1～3h，得到本發(fā)明的超細(xì)氧化鉻粉體。
所述的鉻鹽為鉻酸鹽或重鉻酸鹽，包括鉻酸鈉、鉻酸鉀、重鉻酸鈉和重鉻酸鉀。
所述的還原氣體為氫氣、天然氣、煤氣或者是它們的混合物。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的方法先用氣體還原劑在低溫還原鉻鹽，然后再將反應(yīng)中間產(chǎn)物水洗后煅燒來制備氧化鉻，其優(yōu)點(diǎn)在于1)生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，所需的設(shè)備簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化；2)制備的氧化鉻純度高，粒度分布均勻，粒徑小，約在0.5微米左右；3)整個(gè)工藝過程不產(chǎn)生含鉻廢棄物，也不會(huì)生成對(duì)環(huán)境污染的有毒氣體和酸霧，是一種對(duì)環(huán)境清潔友好的清潔制備氧化鉻的方法；4)反應(yīng)的副產(chǎn)物可以循環(huán)利用，大大地降低了生產(chǎn)成本；5)反應(yīng)溫度低，大大降低了反應(yīng)能耗。


圖1為實(shí)施例1制備的氧化鉻粉體的掃描電鏡照片；圖2為實(shí)施例2制備的氧化鉻粉體的掃描電鏡照片；圖3為本發(fā)明提供的制備方法的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1、稱取15g重鉻酸鉀于物料舟中，放入管式爐中，升溫到300℃，通入氫氣，所通入的氫氣量為60L/h，反應(yīng)2h，自然降溫后，將反應(yīng)混合物取出，用水洗滌過濾，將濾餅干燥后，在馬弗爐中以400℃煅燒2h進(jìn)行熱分解，得到了純度97.9％，粒度在0.2um左右的超細(xì)氧化鉻粉體，其掃描電鏡照片如圖1所示。
實(shí)施例2稱取15g鉻酸鈉于物料舟中，放入管式爐中，升溫到850℃，通入天然氣，所通入的天然氣的量為60L/h，反應(yīng)30min，自然降溫后，將反應(yīng)混合物取出，用水洗滌過濾，將濾餅干燥后，在馬弗爐中1100℃下煅燒1h，得到了純度99.1％，粒度在0.2～0.4um的氧化鉻粉體，其掃描電鏡照片如圖2所示。
實(shí)施例3、稱取15g重鉻酸鉀于物料舟中，放入管式爐中，升溫到400℃，通入煤氣，所通入的煤氣的量為60L/h，反應(yīng)3h，自然降溫后，將反應(yīng)混合物取出，用水洗滌過濾，將濾餅干燥后，在馬弗爐中700℃下煅燒3h，得到了純度98.5％，粒度在0.5um的氧化鉻粉體。
實(shí)施例4、稱取15g重鉻酸鈉于物料舟中，放入管式爐中，升溫到600℃，通入氫氣和一氧化碳的混合氣體(體積比1∶1)，所通入的混合氣體的量為60L/h，反應(yīng)1.5h，自然降溫后，將反應(yīng)混合物取出，用水洗滌過濾，將濾餅干燥后，在馬弗爐中900℃下煅燒1h，得到了純度99.5％，粒度在0.5um的氧化鉻粉體。
實(shí)施例5、稱取15g鉻酸鉀于物料舟中，放入管式爐中，升溫到700℃，通入氫氣和甲烷的混合氣體(體積比1∶1)，所通入的混合氣體的量為60L/h，反應(yīng)1h，自然降溫后，將反應(yīng)混合物取出，用水洗滌過濾，將濾餅干燥后，在馬弗爐中800℃下煅燒2h，得到了純度96.9％，粒度在0.8um的氧化鉻粉體。
權(quán)利要求
1.一種用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法，包括如下的步驟于300～850℃，將鉻鹽與過量的還原氣體一起反應(yīng)0.5～3h；冷卻后，將反應(yīng)混合物用水洗滌、干燥后，在400～1100℃煅燒1～3h，得到本發(fā)明的氧化鉻粉體。
2.如權(quán)利要求1所述的用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法，其特征在于所述的鉻鹽為鉻酸鹽或重鉻酸鹽。
3.如權(quán)利要求1或2所述的用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法，其特征在于所述的鉻鹽為鉻酸鈉或鉻酸鉀。
4.如權(quán)利要求1或2所述的用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法，其特征在于所述的鉻鹽為重鉻酸鈉或重鉻酸鉀。
5.如權(quán)利要求1所述的用氣體還原劑低溫還原鉻鹽制備氧化鉻的方法，其特征在于所述的還原氣體為氫氣、天然氣、煤氣或者是它們的混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種氧化鉻的制備方法，其為以鉻鹽為原料，以還原性氣體作為還原劑，于300～850℃，將鉻鹽與過量的還原氣體一起反應(yīng)0.5～3h；冷卻后，將反應(yīng)混合物用水洗滌、干燥后，在400～1100℃煅燒1～3h，得到本發(fā)明的超細(xì)氧化鉻粉體。所述的鉻鹽為鉻酸鹽或重鉻酸鹽；所述的還原氣體為氫氣、天然氣、煤氣或者是它們的混合物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，易于工業(yè)化；制備的氧化鉻純度高，粒度分布均勻，粒徑小；整個(gè)工藝過程不產(chǎn)生含鉻廢棄物，是一種對(duì)環(huán)境清潔友好的清潔制備氧化鉻的方法；反應(yīng)的副產(chǎn)物可以循環(huán)利用，大大地降低了生產(chǎn)成本；反應(yīng)溫度低，大大降低了反應(yīng)能耗。
文檔編號(hào)C01G37/00GK1907865SQ200510089010
公開日2007年2月7日 申請(qǐng)日期2005年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月2日
發(fā)明者徐紅彬, 白玉蘭, 張懿, 李佐虎 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所