一種制備高品質(zhì)三氧化二鉻的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制備高品質(zhì)三氧化二鉻的方法，該方法是加熱除去水合氧化鉻中的水后，破碎，得到氧化鉻粉末，所得的氧化鉻粉末經(jīng)過洗滌除雜后，進行真空熱處理，得到三氧化二鉻；該方法能有效降低能耗和提高三氧化二鉻的純度，且工藝簡單，成本低，環(huán)保，滿足工業(yè)生產(chǎn)。
【專利說明】_種制備局品質(zhì)三氧化二絡(luò)的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高品質(zhì)三氧化二鉻生產(chǎn)方法，適用于以水合氧化鉻為原料生產(chǎn)三氧化二鉻；屬于化工冶金領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]三氧化二鉻(Cr2O3)廣泛用于冶金及化工行業(yè)。在冶金行業(yè)中三氧化二鉻主要用于冶煉金屬鉻及碳化鉻；在化工行業(yè)中三氧化二鉻則用于搪瓷、陶瓷、人造革、建設(shè)筑材料著色劑，催化耐曬涂料，化學合成的催化劑，研磨材料，綠色拋光膏和印刷紙幣的專用油等。
[0003]三氧化二鉻的制備方法主要有:重鉻酸鈉銨鹽熱還原法、鉻酐熱分解法及氫氧化鉻熱分解法。重鉻酸鈉銨鹽熱還原法是將鉻鐵礦氧化焙燒得到的重鉻酸鈉與氯化銨或硫酸銨按一定比例混勻，置于隔焰反射爐內(nèi)還原，反應(yīng)結(jié)束后將爐料投入熱水攪拌洗滌，過濾除去鈉鹽，濾餅烘干后經(jīng)800°C以上高溫煅燒、冷卻、破碎得三氧化二鉻產(chǎn)品；鉻酐熱分解法是將鉻酸酐(CrO3)放置約1400°C的溫度下，煅燒析出氧轉(zhuǎn)化成三氧化二鉻(Cr2O3),冷卻后破碎得三氧化二鉻產(chǎn)品；氫氧化鉻熱分解法是先將水合氧化鉻干燥、破碎，再加入一定量的氫氧化鈉混勻，放入煅燒爐內(nèi)經(jīng)850°C以上高溫煅燒后，加入水中洗滌、過濾，濾餅烘干、破碎得三氧化二鉻產(chǎn)品。由于氧化鉻熱分解過程存在Cr3+— Cr 6+— Cr 3+的氧化還原過程，即在250-600°C的溫度區(qū)間存在Cr3+— Cr 6+的氧化過程，在600-900°C的溫度區(qū)間存在Cr6+- Cr 3+的還原過程，且只有當溫度達到800°C以上氧化鉻中的Cr 6+轉(zhuǎn)化成Cr 3+才能接近反應(yīng)完全。因此，重鉻酸鈉銨鹽熱還原法、鉻酐熱分解法及氫氧化鉻熱分解法制備三氧化二鉻都存在能耗高、污染大等問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中氧化鉻熱分解法制備三氧化二鉻存在的缺陷，本發(fā)明的目的是在于提供一種制備高純度三氧化二鉻的方法，該方法能耗低、成本低，工藝簡單，環(huán)保，滿足工業(yè)生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明提供了一種制備高品質(zhì)三氧化二鉻的方法，該方法包括以下步驟:
[0006]第一步:預(yù)處理
[0007]將水合氧化鉻加熱除去水后，破碎，得到氧化鉻粉末；
[0008]第二步:洗滌除雜
[0009]將第一步所得的氧化鉻粉末加入到堿性或中性或酸性的水溶液中攪拌，進行洗滌除雜;
[0010]第三步:真空熱處理
[0011]將第二步洗滌除雜后的氧化鉻粉末置于真空爐內(nèi)，在溫度為300?650°C，壓強為5?550Pa的條件下進行真空熱處理，冷卻，得到三氧化二鉻。
[0012]本發(fā)明的制備高品質(zhì)三氧化二鉻的方法還包括以下優(yōu)選方案:
[0013]優(yōu)選的方案中真空熱處理的時間為0.5?3.5h ;最優(yōu)選為I?3h。
[0014]優(yōu)選的方案中真空熱處理的溫度為400?600°C。
[0015]優(yōu)選的方案中冷卻是維持壓強在5?550Pa的條件下隨爐冷卻至290°C以下，或者是充入保護氣體，再隨爐冷卻至290°C以下。所述的保護氣體優(yōu)選為氮氣、氬氣、氦氣中的至少一種。
[0016]優(yōu)選的方案中水合氧化絡(luò)在110?550°C溫度下干燥0.5?3.5h除去游離水及部分或全部結(jié)合水。最優(yōu)選為在300?450°C溫度下干燥I?3h完全除去游離水和結(jié)合水。
[0017]優(yōu)選的方案中氧化鉻粉末按固液比1:2?10g/mL加入到堿性或中性或酸性的水溶液中，在25?100°C溫度下，攪拌洗滌0.5?5h。攪拌洗滌可以充分除去可溶性雜質(zhì)。
[0018]優(yōu)選的方案中堿性水溶液是指游離氫氧根離子濃度在0.03?3mol/L范圍內(nèi)的含氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨、氫氧化鉀、碳酸鉀中至少一種的水溶液。
[0019]優(yōu)選的方案中酸性水溶液是游離氫離子濃度在0.05?3mol/L范圍內(nèi)的含硫酸、鹽酸、硫酸銨、氯化銨中至少一種的水溶液。
[0020]優(yōu)選的方案中水合氧化鉻加熱除去游離水及部分或全部結(jié)合水后，粉碎至-180目，得到氧化鉻粉末。
[0021 ] 本發(fā)明的水合氧化鉻可以通過現(xiàn)有技術(shù)中常規(guī)的方法合成。
[0022]與已有的技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案的優(yōu)點及帶來的有益效果:現(xiàn)有技術(shù)中水合氧化鉻熱分解法制備三氧化二鉻的過程中存在Cr3+與Cr 6+相互轉(zhuǎn)化氧化還原過程，Cr 3+轉(zhuǎn)化成Cr6+的溫度為250?600°C，而進一步由Cr 6+轉(zhuǎn)化成Cr 3+的溫度為600?900°C，且只有當溫度達到800°C以上Cr6+轉(zhuǎn)化成Cr 3+才能接近反應(yīng)完全。因此，這個氧化還原過程造成能量損耗大，且存在Cr6+將導致產(chǎn)品質(zhì)量下降。本發(fā)明的熱處理過程在真空條件下進行，完全解決了現(xiàn)有技術(shù)中的問題，不僅有效避免了 Cr3+轉(zhuǎn)化成Cr 6+的氧化過程的產(chǎn)生，而且使Cr6+轉(zhuǎn)化成Cr 3+的還原溫度大幅度降低，實現(xiàn)了提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低加工能耗的目的。此外，在真空條件下進行熱處理還能有效脫除易揮發(fā)的雜質(zhì)，使三氧化二鉻的品質(zhì)得到進一步提高。另外，本發(fā)明的方法操作簡單，作業(yè)環(huán)境好，生產(chǎn)成本低，適合三氧化二鉻的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步描述，以下實施例旨在說明本發(fā)明而不是對本發(fā)明的進一步限定。
[0024]實施例1
[0025]取重鉻酸鉀100g，按固液比l:6g/mL加入0.lmol/L的硫酸溶液中溶解后，再按化學反應(yīng)計量數(shù)的1.05倍加入亞硫酸鈉將六價Cr還原成三價Cr，然后攪拌加入氫氧化鈉使溶液pH升至7.5，過濾、洗滌得水合氧化鉻。所得水合氧化鉻放置馬弗爐內(nèi)，300°C干燥
1.5h，冷卻至室溫，破碎至-200目氧化鉻粉末。破碎得到的氧化鉻粉末按固液比l:5g/mL加水，90°C攪拌洗滌lh，過濾，得洗滌氧化鉻。洗滌氧化鉻置于真空爐內(nèi)，抽真空至45Pa，350°C恒溫3h后，破真空，自然冷卻至室溫，磨細，得純度為98.5%的Cr2O3產(chǎn)品。
[0026]實施例2
[0027]取釩渣提釩廢水凈化過程形成的綠泥200g，按固液比1:4g/mL加入2mol/L的硫酸溶液浸出其中的釩和鉻，浸出液經(jīng)氯酸鈉選擇性氧化后，再加入氨水調(diào)PH值至2.1沉釩。沉釩后液再加碳酸鈉調(diào)pH至3.5，凈化除去其中的Fe、Si等雜質(zhì)，凈化后液加氫氧化鈉中和至pH為6.7，過濾得水合氧化絡(luò)。所得水合氧化絡(luò)經(jīng)450°C干燥0.5h，冷卻至室溫，破碎至-250目氧化鉻粉末。破碎得到的氧化鉻粉末按固液比1:2加入3mol/L的氫氧化鈉，80°C攪拌lh，過濾，濾澄再按l:4g/mL加入0.5mol/L的硫酸，加熱至沸攪拌洗滌1.5h，過濾，得洗滌氧化鉻。洗滌氧化鉻置于真空爐內(nèi)，抽真空至180Pa，580°C恒溫Ih后，充氮氣冷卻至室溫，磨細，得純度為99.3 %的Cr2O3產(chǎn)品。
[0028]實施例3
[0029]取鉻酸鈉150g，按固液比1: 5g/mL加水溶解，并加入稀硫酸調(diào)pH至1.5，再按化學反應(yīng)計量數(shù)的1.1倍加入亞硫酸鈉將六價Cr還原成三價Cr，然后加入氫氧化鈉使溶液pH升至7.1，過濾、洗滌得水合氧化鉻。所得水合氧化鉻放置馬弗爐內(nèi)，400°C干燥lh，冷卻至室溫，破碎至-300目氧化鉻粉末。破碎得到的氧化鉻粉末按固液比l:4g/mL加入0.5mol/L的鹽酸，50°C攪拌洗滌2h，過濾，得洗滌氧化鉻。洗滌氧化鉻置于真空爐內(nèi)，抽真空至75Pa，430°C恒溫2h后，75Pa真空冷卻至200°C，破真空，自然冷卻至室溫，磨細，得純度為99.6%的Cr2O3產(chǎn)品。
【權(quán)利要求】
1.一種制備高品質(zhì)三氧化二鉻的方法，其特征在于，包括以下步驟: 第一步:預(yù)處理 將水合氧化鉻加熱除去水后，破碎，得到氧化鉻粉末； 第二步:洗滌除雜 將第一步所得的氧化鉻粉末加入到堿性或中性或酸性的水溶液中攪拌，進行洗滌除雜; 第三步:真空熱處理 將第二步洗滌除雜后的氧化鉻粉末置于真空爐內(nèi)，在溫度為300?650°C，壓強為5?550Pa的條件下進行真空熱處理，冷卻，得到三氧化二鉻。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的真空熱處理時間為0.5?3.5h。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述的冷卻是維持壓強在5?550Pa的條件下隨爐冷卻至290°C以下，或者是充入保護氣體，再隨爐冷卻至290°C以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述的保護氣體為氮氣、氬氣、氦氣中的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，水合氧化鉻在110?550°C溫度下干燥0.5?3.5h除去游離水及部分或全部結(jié)合水。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，氧化鉻粉末按固液比1:2?10g/mL加入到堿性或中性或酸性的水溶液中，在25?100°C溫度下，攪拌洗滌0.5?5h。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述的堿性水溶液是指游離氫氧根離子濃度在0.03?3mol/L范圍內(nèi)的含氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氨、氫氧化鉀、碳酸鉀中至少一種的水溶液；所述的酸性水溶液是游離氫離子濃度在0.05?3mol/L范圍內(nèi)的含硫酸、鹽酸、硫酸銨、氯化銨中至少一種的水溶液。
【文檔編號】C01G37/02GK104495930SQ201410745201
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月8日
【發(fā)明者】王學文, 王華光, 高大雄, 王明玉 申請人:中南大學