碳素鉻鐵液相法制鉻酸鹽工藝的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種碳素鉻鐵液相法制鉻酸鹽工藝，屬于以冶金產(chǎn)品為原料生產(chǎn)鉻鹽化工產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，改變了原有的以鉻鐵礦為原料焙燒法生產(chǎn)鉻酸鹽工藝，特別適合現(xiàn)有的鉻酸鹽企業(yè)擴(kuò)建、改建鉻酸鹽生產(chǎn)以及新建鉻酸鹽企業(yè)。
【背景技術(shù)】
[0002]鉻酸鹽是工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的重要原料和中間體，國(guó)民經(jīng)濟(jì)百分之十的產(chǎn)品會(huì)用到鉻酸鹽產(chǎn)品，隨著科技經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，鉻鹽產(chǎn)品的應(yīng)用十分廣泛，應(yīng)用于化工、冶金、電鍍、金屬處理、木材、陶瓷、紡織、印染、顏料、染料、造紙、國(guó)防等領(lǐng)域。
[0003]鉻鹽產(chǎn)品的應(yīng)用歷史悠久，我國(guó)是鉻鹽生產(chǎn)和應(yīng)用的鼻祖，早在春秋戰(zhàn)國(guó)、秦漢時(shí)期已發(fā)明了鉻鹽的生產(chǎn)并得到了很好的應(yīng)用，從出土的青銅寶劍表面鍍了一層10微米的鉻氧化物可知，我國(guó)的鉻鹽生產(chǎn)技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于西方國(guó)家，中國(guó)人有智慧能力研究發(fā)明比國(guó)外更先進(jìn)的鉻鹽生產(chǎn)技術(shù)，改變現(xiàn)有鉻鹽生產(chǎn)格局。
[0004]原有的鉻酸鹽生產(chǎn)方法主要采用有鈣焙燒和無(wú)鈣焙燒工藝，以鉻鐵礦為原料加以助劑純堿、白云石、碳酸鈣等原料，經(jīng)1200°C高溫焙燒以后，在經(jīng)過(guò)水浸、去雜、過(guò)濾、蒸發(fā)結(jié)晶、干燥，制得鉻酸鹽產(chǎn)品。該方法投入大，耗能高，原料利用率低，成本高，生產(chǎn)中產(chǎn)生大量的廢渣、廢氣、廢水等有害物質(zhì)處理難，對(duì)環(huán)境和人類(lèi)產(chǎn)生巨大的危害。
[0005]甘肅錦世化工有限公司發(fā)明的“由鉻鐵礦經(jīng)無(wú)鈣焙燒生產(chǎn)鉻酸鈉的方法”，申請(qǐng)?zhí)?200710017747.8 ;公告號(hào):CN101045559 ;公開(kāi)日:2007.10.03，該工藝雖然采用了無(wú)鈣焙燒，但存在著原料利用率低，耗能高、污染大，產(chǎn)生的含鉻廢渣處理的問(wèn)題。
[0006]天津派森科技有限責(zé)任公司發(fā)明的“碳素鉻鐵水熱氧化制備重鉻酸的堿金屬鹽的方法”，專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?PCT / CN2010 / 078336，公告號(hào):W00212058801A1，公告日:2012年5月23日，該工藝以鉻鐵為原料加入高純氧氣和堿溶液，經(jīng)高溫液相氧化制取鉻鹽。工藝存在以下問(wèn)題；1.高純氧用量大，價(jià)格昂貴，鉻鐵、堿等原料成本太高，嚴(yán)重影響企業(yè)利潤(rùn)。2.工藝需要不斷加入氧氣、氧與反應(yīng)物容易間斷，影響反應(yīng)速度。3高壓反應(yīng)釜、大型儲(chǔ)氧罐等設(shè)備投資大，存在安全隱患。4.工藝中產(chǎn)生的含六價(jià)鉻鐵鉻渣用水洗很難去除干凈，容易產(chǎn)生二次污染，無(wú)法綜合利用。
[0007]因此，已有鉻酸鹽生產(chǎn)技術(shù)由于生產(chǎn)成本高，原料沒(méi)有充分利用，利潤(rùn)低，生產(chǎn)中產(chǎn)生的含六價(jià)鉻廢渣沒(méi)有科學(xué)地處理和利用，容易對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害?，F(xiàn)在迫切需要一種生產(chǎn)效率高，節(jié)能環(huán)保的新技術(shù)好方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于清潔節(jié)能生產(chǎn)高品質(zhì)鉻酸鹽及副產(chǎn)品，保護(hù)環(huán)境和資源，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。
[0009]本發(fā)明的目的是通過(guò)如下措施到達(dá):
[0010]一種碳素鉻鐵液相法制鉻酸鹽工藝，其特征在于:將鉻鐵磨成細(xì)粉，加酸溶解鉻鐵，加入特種物質(zhì)加溫氧化，將三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻，制成鉻酸鹽產(chǎn)品及草酸亞鐵、金屬硅、碳和氫氣產(chǎn)品，步驟如下:
[0011]1.將鉻鐵(高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低碳鉻鐵)磨成100目以上細(xì)粉(或者取碳素鉻鐵冶煉熔融100目以上細(xì)粉)，放入反應(yīng)釜中，加入足量的酸，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)溶解，使金屬鉻鐵生成離子(Cr3+、Fe2+)，并收集氫氣得到氫氣產(chǎn)品，加入水使可溶物質(zhì)變?yōu)殡x子，得到含Cr3+、Fe2+溶液，溶液中沉淀物為Si，懸浮物為C，將溶液分別過(guò)濾，得濾液和濾渣；
[0012]2.濾渣經(jīng)洗滌，分離，干燥，制得產(chǎn)品金屬Si和C ;
[0013]3.濾液中加入草酸使Fe2+完全沉淀為FeC2O4，過(guò)濾、洗滌、結(jié)晶、干燥，制得產(chǎn)品FeC2O4 ；
[0014]4.濾液中加入福美鈉或硫化物，除去其它微量的金屬離子，過(guò)濾得含Cr3+濾液；
[0015]5.含Cr3+濾液中加入碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物、氨水，使Cr3+完全沉淀為Cr(OH)3，過(guò)濾、洗滌、結(jié)晶、干燥，制得產(chǎn)品氫氧化鉻。Cr(OH)3中加入特種反映物質(zhì):過(guò)碳酸鹽(X2CO4)、過(guò)硫酸鹽(X2S2O8)、雙氧水(H2O2)、氧氣(02)、過(guò)氧化鹽(X202)、高錳酸鹽(XMnO4)、次氯酸鹽(XC1)、碳酸鹽(X2CO3)、堿(XOH)，攪拌加熱氧化反應(yīng)，使溶液中Cr3+氧化為Cr6+，制得鉻酸鹽溶液(Cr042_)或重鉻酸鹽溶液Cr2072_ ；
[0016]6.含Cr3+濾液中加入特種反應(yīng)物質(zhì):過(guò)碳酸鹽(X2CO4)、過(guò)硫酸鹽(X2S2O8)、雙氧水(H2O2)、氧氣(O2)、過(guò)氧化鹽(X2O2)、高錳酸鹽(XMnO4)、次氯酸鹽(XC1)、碳酸鹽(X2CO3)、堿(XOH)，攪拌加熱氧化反應(yīng)，使溶液中Cr3+氧化為Cr6+，制得鉻酸鹽溶液((；042_)或重鉻酸鹽溶液 Cr2O72-；
[0017]7.將鉻酸鹽溶液(Cr042_)或重鉻酸鹽溶液(Cr2072_)，蒸發(fā)結(jié)晶，分離，干燥，制得產(chǎn)品鉻酸鹽或重鉻酸鹽；
[0018]8.鉻酸鹽溶液(Cr042_)中加入酸酸化(硫酸法、碳化法、電解法)使鉻酸鹽溶液(CrO42O完全生成重鉻酸鹽溶液(Cr2O72O，蒸發(fā)結(jié)晶、分離、干燥，制得產(chǎn)品重鉻酸鹽。
[0019]為了更好地使該項(xiàng)發(fā)明技術(shù)盡快地應(yīng)用于鉻酸鹽的工業(yè)化生產(chǎn)中，已于2013年元月28日進(jìn)行試驗(yàn)。
【具體實(shí)施方式】
[0020]1.取 20kg 鉻鐵(鉻:49%，鐵:36.%，碳:8%，硅 7% )，磨細(xì) 100 目，放入 100L 反應(yīng)爸中，加入40kg硫酸,攪拌1.5小時(shí),并收集氫氣,觀察反應(yīng)完全后,制得氫氣0.8kg,加入水?dāng)嚢?0分鐘，過(guò)濾，得濾液和濾渣，濾渣經(jīng)洗滌，分離，干燥，制得產(chǎn)品金屬S1:1.4kg和C: 1.6kg。
[0021]2.濾液中加入草酸15kg，使Fe2+完全沉淀為FeC2O4，過(guò)濾、洗滌、結(jié)晶、干燥，制得產(chǎn)品 FeC2O418kg。
[0022]3.濾液中加入過(guò)氧化鈉20kg，過(guò)硫酸鈉10kg，碳酸鈉20kg，攪拌升溫，使溶液中Cr3+氧化為Cr6+，制得鉻酸鹽溶液(Cr042_)。
[0023]4.鉻酸鹽溶液(CrO廣)中加入硫酸酸化，蒸發(fā)結(jié)晶，分離，干燥，制得產(chǎn)品重鉻酸鈉 24kg。
[0024]實(shí)踐證明該發(fā)明工藝先進(jìn)，無(wú)需高溫高壓反應(yīng)釜，常溫即可制取高純鉻酸鹽產(chǎn)品，制取鉻酸鹽速度快，鉻鐵及原材料利用率100 %，鉻鐵中所有物質(zhì)成分和反應(yīng)物質(zhì)全部轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)高價(jià)值的化工產(chǎn)品。生產(chǎn)過(guò)程中無(wú)廢氣、無(wú)廢水、無(wú)廢渣排放。具有很好的實(shí)用性、可行性，有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種碳素鉻鐵液相法制鉻酸鹽工藝，其特征在于:將鉻鐵磨成細(xì)粉，加酸溶解鉻鐵，加入特種物質(zhì)加溫氧化，將三價(jià)鉻氧化成六價(jià)鉻，制成鉻酸鹽產(chǎn)品及草酸亞鐵、金屬硅、碳和氫氣產(chǎn)品，步驟如下:.1.將絡(luò)鐵(聞碳絡(luò)鐵、中碳絡(luò)鐵、低碳絡(luò)鐵)磨成100目以上細(xì)粉(或者取碳素絡(luò)鐵冶煉熔融100目以上細(xì)粉)，放入反應(yīng)釜中，加入足量的酸，充分?jǐn)嚢?，反?yīng)溶解，使金屬鉻鐵生成離子(Cr'Fe2+)，并收集氫氣得到氫氣產(chǎn)品，加入水使可溶物質(zhì)變?yōu)殡x子，得到含Cr3+、Fe2+溶液，溶液中沉淀物為Si，懸浮物為C，將溶液分別過(guò)濾，得濾液和濾渣；. 2.濾渣經(jīng)洗漆，分離，干燥，制得產(chǎn)品金屬SUPC;. 3.濾液中加入草酸使Fe2+完全沉淀為FeC2O4,過(guò)濾、洗滌、結(jié)晶、干燥，制得產(chǎn)品FeC2O4；.4.濾液中加入福美鈉或硫化物，除去其它微量的金屬離子，過(guò)濾得含Cr3+濾液；. 5.含Cr3+濾液中加入碳酸鹽、碳酸氫鹽、氫氧化物、氨水，使Cr3+完全沉淀為Cr(OH) 3，過(guò)濾、洗滌、結(jié)晶、干燥，制得產(chǎn)品氫氧化鉻。Cr(OH)3中加入特種反映物質(zhì):過(guò)碳酸鹽(X2CO4)、過(guò)硫酸鹽(X2S2O8)、雙氧水(H2O2)、氧氣(O2)、過(guò)氧化鹽(X2O2)、高猛酸鹽(XMnO4)、次氯酸鹽(XC1)、碳酸鹽(X2CO3)、堿(XOH)，攪拌加熱氧化反應(yīng)，使溶液中Cr3+氧化為Cr6+，制得鉻酸鹽溶液(CrO42O或重鉻酸鹽溶液Cr2O72-；. 6.含Cr3+濾液中加入特種反應(yīng)物質(zhì):過(guò)碳酸鹽(X2C04)、過(guò)硫酸鹽(X2S208)、雙氧水(H2O2)、氧氣(O2)、過(guò)氧化鹽(X2O2)、高錳酸鹽(XMnO4)、次氯酸鹽(XC1)、碳酸鹽(X2CO3)、堿(XOH)，攪拌加熱氧化反應(yīng)，使溶液中Cr3+氧化為Cr6+，制得鉻酸鹽溶液(Cr042_)或重鉻酸鹽溶液 Cr2O72-；. 7.將鉻酸鹽溶液(Cr042_)或重鉻酸鹽溶液(Cr2O72O，蒸發(fā)結(jié)晶，分離，干燥，制得產(chǎn)品鉻酸鹽或重鉻酸鹽；. 8.鉻酸鹽溶液(CrO廣)中加入酸酸化(硫酸法、碳化法、電解法)使鉻酸鹽溶液((；042_)完全生成重鉻酸鹽溶液(Cr2O72O，蒸發(fā)結(jié)晶、分離、干燥，制得產(chǎn)品重鉻酸鹽。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種碳素鉻鐵液相法制鉻酸鹽工藝，以碳素鉻鐵為原料，在常壓反應(yīng)釜中(不需高溫高壓反應(yīng)容器或高溫高壓)，加入特種反應(yīng)物質(zhì)，將鉻鐵中的金屬鉻直接轉(zhuǎn)化為六價(jià)鉻，制取高純鉻酸鹽產(chǎn)品，鉻鐵中的鐵制取高純鐵氧化物，鉻鐵中的硅和碳制取高純金屬硅和高純碳，其它反應(yīng)物質(zhì)轉(zhuǎn)化為高純化工產(chǎn)品。整個(gè)工藝流程，生產(chǎn)高效，節(jié)能環(huán)保，無(wú)廢渣、無(wú)廢氣、無(wú)廢水排放。符合現(xiàn)代綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求。具有很好的企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。
【IPC分類(lèi)】C07C51-41, C01G37-14, C01B33-037, C01B3-50, C01B31-02, C07C55-07
【公開(kāi)號(hào)】CN104556228
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310485643
【發(fā)明人】唐翔
【申請(qǐng)人】唐翔
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2013年10月10日