專利名稱：鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鉻鹽的生產(chǎn)方法領(lǐng)域，特別涉及鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
鉻酸鉀主要用于搪瓷、鞣革、染料、顏料、醫(yī)藥、金屬和防腐蝕及分析試劑，還可作為制備重鉻酸鉀、氧化鉻和鉻酐等鉻系列化工產(chǎn)品的原料。
用鉻鐵礦生產(chǎn)鉻鹽是化工與冶金交叉的重要基礎(chǔ)原料工業(yè)，涉及國民經(jīng)濟(jì)10％以上的產(chǎn)品?，F(xiàn)有鉻酸鉀的生產(chǎn)方法有鉀堿焙燒法、中和法、分解法及復(fù)分解法，參見成思危的論著《鉻鹽生產(chǎn)工藝》。鉻鹽系列產(chǎn)品的生產(chǎn)方法是用鉻酸鈉作為原料進(jìn)行制備的，而國內(nèi)外已有的鉻酸鈉生產(chǎn)方法是碳酸鈉高溫氧化焙燒分解鉻鐵礦-水浸-多級蒸發(fā)結(jié)晶，該方法的反應(yīng)溫度高達(dá)1100℃，鉻回收率不足80％，嚴(yán)重污染環(huán)境，生產(chǎn)每噸鉻鹽產(chǎn)品需排放2.5-3.0噸高毒性鉻渣，嚴(yán)重制約了我國鉻鹽工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。國內(nèi)外針對鉻渣問題開展了無鈣及少鈣焙燒工藝研究，它們均屬于焙燒法的改進(jìn)型技術(shù)，雖然在鉻渣排放及鉻回收率方面取得了一定進(jìn)展，但未能突破鉻鹽生產(chǎn)的資源利用率低與嚴(yán)重污染環(huán)境的現(xiàn)狀。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服在現(xiàn)有鉻酸鉀生產(chǎn)方法中存在的高能耗、嚴(yán)重污染環(huán)境以及鉻酸鉀的產(chǎn)率低的缺陷，提供一種具有工業(yè)操作性的鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法，以取代現(xiàn)有的高溫鈉堿焙燒法，并以鉻酸鉀取代鉻酸鈉作為生產(chǎn)其它鉻系列化工產(chǎn)品的原料。
本發(fā)明的方法原理是基于鉻鐵礦在250-400℃的KOH液相介質(zhì)中與空氣發(fā)生氣-液-固多相氧化反應(yīng)，礦中三價(jià)鉻被氧化為六價(jià)鉻，生成鉻酸鉀。主反應(yīng)為與傳統(tǒng)焙燒法的高溫氧化焙燒過程相比較，本發(fā)明鉻鐵礦在KOH液相流動(dòng)介質(zhì)中的反應(yīng)過程和傳遞過程得到大大強(qiáng)化，從而在較低反應(yīng)溫度下大幅度提高了鉻回收率，反應(yīng)過程不用添加惰性輔料，減少了渣量。此外，由于鉻礦各組分在亞熔鹽介質(zhì)中的溶出性能與高溫焙燒過程截然不同，使鉻礦有價(jià)組分易于綜合利用，為實(shí)現(xiàn)鉻鹽清潔生產(chǎn)創(chuàng)造了很好的前提。
本發(fā)明鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法是鉻鐵礦在KOH的液相流動(dòng)介質(zhì)中進(jìn)行氧化分解，鉻酸鉀粗晶從浸出漿料中分離后經(jīng)純化可得合格鉻酸鉀產(chǎn)品。該方法包括以下步驟(1).鉻鐵礦在KOH的液相介質(zhì)中與化學(xué)計(jì)量的氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為250-400℃，反應(yīng)時(shí)間為1-6小時(shí)，得到含堿液、鉻鹽及鐵渣的混合反應(yīng)產(chǎn)物；其中KOH與礦的重量比為2∶1-6∶1；(2).將步驟(1)得到的混合反應(yīng)產(chǎn)物用水或?qū)Σ襟E(1)鐵渣進(jìn)行洗滌后得到的低堿度鐵渣洗滌液或者二者的混合物浸取，得到浸出漿料，浸取后溫度為80-180℃；(3).將步驟(2)得到的浸出漿料進(jìn)行相分離，分別得到鉻酸鉀粗晶、鐵渣和堿液，分離溫度為60-120℃；(4).將步驟(3)得到的鉻酸鉀粗晶用水或步驟(6)得到的結(jié)晶母液或者二者的混合物溶解，過濾除去鐵渣等不溶性雜質(zhì)，得到鉻酸鉀溶液；(5).將步驟(4)得到的鉻酸鉀溶液用酸化劑調(diào)pH＝5-8，分離除去溶液中的可溶性雜質(zhì)，得到純鉻酸鉀溶液。
(6).進(jìn)一步加熱蒸發(fā)步驟(5)得到的純鉻酸鉀溶液，并進(jìn)行保溫、陳化、過濾、干燥，得到純鉻酸鉀晶體產(chǎn)品和結(jié)晶母液，結(jié)晶母液返回步驟(4)用于溶解鉻酸鉀粗晶。
本發(fā)明所述的步驟(2)鐵渣洗滌液是對鐵渣用水進(jìn)行多級逆流洗滌，逆流洗滌級數(shù)為3-5級，洗滌溫度為50-90℃，得到的干鐵渣為富集鐵、鎂的均勻粉體。
本發(fā)明得到的干鐵渣，經(jīng)提鎂后可用作鋼鐵工業(yè)或水泥工業(yè)的鐵系原料，或用于制備鐵系高附加值產(chǎn)品。
本發(fā)明進(jìn)一步將步驟(3)得到的堿液返回步驟(1)用于分解鉻鐵礦。
所述步驟(1)中的氧化劑為空氣、氧氣、硝酸鉀或過氧化鉀等。
所述步驟(4)的溶解溫度為30-90℃，鉻酸鉀濃度為20-50wt％。
所述的酸化劑是無機(jī)酸、酸性氣體、鉻酸酐、重鉻酸鉀、碳酸氫鉀或硫酸氫鉀等；所述的無機(jī)酸是硫酸、鹽酸或硝酸等；所述的酸性氣體是二氧化碳、二氧化硫或氮氧化物等。
本發(fā)明提出了在KOH介質(zhì)中由鉻鐵礦生產(chǎn)鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法，并以鉻酸鉀作為制備其它鉻系列產(chǎn)品的原料。與國內(nèi)外現(xiàn)有工業(yè)化技術(shù)-用高溫焙燒法生產(chǎn)得到鉻酸鈉為原料，再制備其它鉻系列產(chǎn)品的方法相比較，具有明顯優(yōu)越性(1)本發(fā)明的反應(yīng)溫度為250-400℃，較傳統(tǒng)工藝下降800℃左右，能耗可降低30％，鉻轉(zhuǎn)化率接近100％，鉻回收率在99％以上；鉻回收率比現(xiàn)有工業(yè)化技術(shù)提高10-20％，鐵渣含總鉻量降至≤0.5％；(2)本發(fā)明不添加任何輔料，排渣量大大減少，且無粉塵廢氣；產(chǎn)生的鐵渣為0.6噸/每噸產(chǎn)品，僅為有鈣焙燒法的1/4，鐵渣成分簡單，易于綜合利用；(3)本發(fā)明除主元素鉻外，可實(shí)現(xiàn)鉻礦其它有價(jià)元素Fe-Al-Mg的綜合利用；(4)本發(fā)明的堿循環(huán)與分離技術(shù)大大降低了生產(chǎn)能耗，簡化了生產(chǎn)過程，減少了設(shè)備投入，提高了工業(yè)可操作性，降低了生產(chǎn)成本；(5)本發(fā)明反應(yīng)條件溫和，工業(yè)實(shí)施可操作性強(qiáng)；(6)本發(fā)明的鉻酸鉀產(chǎn)品化學(xué)活性高，無結(jié)晶水，作為制備其它鉻系列產(chǎn)品的原料性能優(yōu)于鉻酸鈉。


圖1.為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方案
權(quán)利要求
1.一種鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法，其特征是鉻鐵礦在KOH的液相流動(dòng)介質(zhì)中進(jìn)行氧化分解，鉻酸鉀粗晶從浸出漿料中分離后經(jīng)純化得到鉻酸鉀產(chǎn)品，該方法包括以下步驟(1).鉻鐵礦在KOH的液相介質(zhì)中與化學(xué)計(jì)量的氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，得到含堿液、鉻鹽及鐵渣的混合反應(yīng)產(chǎn)物；其中KOH與礦的重量比為2∶1-6∶1；(2).將步驟(1)得到的混合反應(yīng)產(chǎn)物用水或?qū)Σ襟E(1)鐵渣進(jìn)行洗滌后得到的鐵渣洗滌液或者二者的混合物浸取，得到浸出漿料；(3).將步驟(2)得到的浸出漿料進(jìn)行相分離，分別得到鉻酸鉀粗晶、鐵渣和堿液；(4).將步驟(3)得到的鉻酸鉀粗晶用水或步驟(6)得到的結(jié)晶母液或者二者的混合物溶解，過濾除去不溶性雜質(zhì)，得到鉻酸鉀溶液；(5).將步驟(4)得到的鉻酸鉀溶液用酸化劑調(diào)pH＝5-8，分離除去溶液中的可溶性雜質(zhì)，得到純鉻酸鉀溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(5)后進(jìn)一步有步驟(6)，其是加熱蒸發(fā)步驟(5)得到的純鉻酸鉀溶液，并進(jìn)行保溫、陳化、過濾、干燥，得到純鉻酸鉀晶體產(chǎn)品和結(jié)晶母液，結(jié)晶母液返回步驟(4)用于溶解鉻酸鉀粗晶。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(2)鐵渣洗滌液是對鐵渣用水進(jìn)行多級逆流洗滌，逆流洗滌級數(shù)為3-5級，洗滌溫度為50-90℃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(3)得到的堿液返回步驟(1)用于分解鉻鐵礦。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(1)的鉻鐵礦氧化分解溫度為250-400℃，反應(yīng)時(shí)間為1-6小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(1)的氧化劑是空氣、氧氣、硝酸鉀或過氧化鉀。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(2)的浸取后溫度為80-180℃。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(3)的分離溫度為60-120℃。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(4)的溶解溫度為30-90℃，鉻酸鉀濃度為20-50wt％。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征是所述的步驟(5)的酸化劑是無機(jī)酸、酸性氣體、鉻酸酐、重鉻酸鉀、碳酸氫鉀或硫酸氫鉀。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其特征是所述的酸性氣體是二氧化碳、二氧化硫或氮氧化物。
全文摘要
本發(fā)明屬于鉻鹽的生產(chǎn)方法領(lǐng)域，特別涉及鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法。該方法包括鉻鐵礦在KOH的液相介質(zhì)中與化學(xué)計(jì)量的氧化劑進(jìn)行反應(yīng)，得到含堿液、鉻鹽及鐵渣的混合反應(yīng)產(chǎn)物；其中KOH與礦的重量比為2∶1－6∶1；混合反應(yīng)產(chǎn)物的浸取，浸出漿料的鉻酸鉀粗晶－鐵渣－堿液分離，鉻酸鉀粗晶經(jīng)溶解、除雜、結(jié)晶獲得純化的鉻酸鉀結(jié)晶產(chǎn)品。本方法的反應(yīng)溫度為250－400℃，鉻回收率在99％以上，鐵渣量為0.6噸/每噸產(chǎn)品。與目前工業(yè)上采用的碳堿焙燒工藝相比較，反應(yīng)溫度下降800℃左右，鉻回收率提高約20％，鉻渣減量至老工藝的1/4。
文檔編號C01G37/14GK1410358SQ0114168
公開日2003年4月16日 申請日期2001年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月8日
發(fā)明者鄭詩禮, 張懿, 李佐虎, 王志寬, 齊濤 申請人:中國科學(xué)院過程工程研究所