碳素鉻鐵液相氧化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氧化制鉻酸鹽工藝，屬于以冶金產(chǎn)品為原料生產(chǎn)化工產(chǎn)品的技術(shù)領(lǐng)域，特別適合鉻鹽企業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]鉻鹽的生產(chǎn)和應(yīng)用，我國早在2000多年前的秦國就精確地應(yīng)用于制劍技術(shù)領(lǐng)域，遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于西方國家。1994年秦始皇陵兵馬俑坑中青銅劍，為銅錫合金制品，并含有微量的鎳、鋁、鐵、鋅等十多種金屬元素。產(chǎn)品達(dá)到中碳鋼的硬度，讓人驚奇的是在地下沉睡了 2000多年的寶劍去除土銹后，表面光亮如新，劍刃非常鋒利，一劍可劃透十二層報(bào)紙，經(jīng)電子探針和質(zhì)子光X光熒光分析，劍表面有一層10-15微米的含鉻氧化物保護(hù)層，表明曾經(jīng)采用鉻鹽氧化處理技術(shù)。
[0003]隨著科技的發(fā)展，鉻鹽產(chǎn)品應(yīng)用越來越廣泛，成為我國無機(jī)化工主要系列產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用于電鍍、制革、木材防腐、金屬表面處理、陶瓷、玻璃、顏料、染料等領(lǐng)域。
[0004]國內(nèi)外現(xiàn)有或正在試驗(yàn)的鉻鹽生產(chǎn)方法主要有以下幾種:
[0005]有鈣焙燒制鉻鹽法。以鉻鐵礦為原料加入碳酸鈉、白云石、碳酸鈣等輔料經(jīng)高溫1200°C焙燒工藝，耗能高，污染大，生產(chǎn)中產(chǎn)生大量有鈣鉻渣對環(huán)境和人類產(chǎn)生巨大的危害，淘汰使用。
[0006]無鈣焙燒制鉻鹽工藝。國外一般采用該種方法，國內(nèi)大部分鉻鹽企業(yè)也應(yīng)用該方法，耗能高，污染大，生產(chǎn)中仍產(chǎn)生大量的六價(jià)鉻鉻酸鈉，對環(huán)境仍然產(chǎn)生較大的危害。
[0007]氣動(dòng)硫化塔式連續(xù)液相生產(chǎn)鉻酸鈉、鉀系亞熔鹽液相化法。正處于試產(chǎn)階段，仍產(chǎn)生大量的鉻渣需要作無害化處理。
[0008]天津派森科技有限責(zé)任公司發(fā)明的鉻鐵制鉻鹽的方法。“鉻酸鹽的高效、節(jié)能、清潔的制造方法”，申請?zhí)?200810152476.1，公告號(hào):CN101508466.B，公告日:2011.03.23 ；“碳素鉻鐵水熱氧化制備重鉻酸的堿金屬鹽的方法”，申請?zhí)?PCT/CN2010/078336，公開號(hào):W02012058801A1，公開日:2012年5月10日。兩個(gè)發(fā)明專利的共同點(diǎn)都是以碳素鉻鐵為原料，加入氫氧化鈉、水和高純氧氣，經(jīng)加壓加熱升溫氧化制取鉻酸鹽，雖然節(jié)能環(huán)保，但該工藝存在以下問題:1.成本太高，因?yàn)楹难趿看?，高純氧價(jià)格昂貴，再則碳素鉻鐵，氫氧化鈉價(jià)高，致使原料成本過高，會(huì)產(chǎn)生利潤低或虧損。2.需要高壓加氧，影響生產(chǎn)工藝速度。3.高壓反應(yīng)釜投資大。4.工藝產(chǎn)生的含六價(jià)鉻鐵渣，單一用水洗滌很難去除干凈，容易產(chǎn)生二次污染。
[0009]因此，目前采用的鉻酸鹽生產(chǎn)方法，都存在生產(chǎn)成本過高，原料利用率低，副產(chǎn)品價(jià)值低，生產(chǎn)中容易產(chǎn)生含六價(jià)鉻有害物質(zhì)，影響環(huán)境和人類?，F(xiàn)在迫切需要一種生產(chǎn)高效，產(chǎn)品質(zhì)量好，節(jié)能環(huán)保，高效益的新技術(shù)新方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于清潔節(jié)能環(huán)保，高效率的生產(chǎn)出高品質(zhì)的鉻鹽產(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。
[0011]本發(fā)明的目的通過以下措施達(dá)到:
[0012]一種碳素鉻鐵液相氧化制鉻酸鹽工藝，其特征在于，包括以下步驟:
[0013]1.將碳素鉻鐵(高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低碳鉻鐵、鉻鐵副渣)粉碎為200目以上，放入反應(yīng)釜中，加入一定量的水?dāng)嚢杈鶆颍?br>[0014]2.將反應(yīng)物質(zhì):Na2C04、K2CO4, Na2O2, K2O2, NaOH, KOH、H2O2,常溫常壓下加入反應(yīng)釜中，攪拌溶解氧化反應(yīng)，并升溫至240°C以上，使原料物質(zhì)充分反應(yīng)，碳素鉻鐵中的金屬鉻氧化為六價(jià)鉻，生成Na2CrO4溶液，金屬鐵氧化為Fe2O3 ；
[0015]3.將反應(yīng)釜中溶液降溫，過濾壓濾、洗滌，反復(fù)多次，得到濾液和濾餅；
[0016]4.濾液蒸發(fā)結(jié)晶、分離、干燥，制得產(chǎn)品Na2CrO4 ;
[0017]5.濾液中加入酸酸化(硫酸法、碳化法、電解法)使Na2CrO4完全生成Na2Cr2O7,蒸發(fā)結(jié)晶、分離、干燥，制得產(chǎn)品Na2Cr2O7 ；
[0018]6.濾餅中加入水，攪拌均勻，加入六價(jià)鉻處理劑:Na2S205、Na2SO3^ NaHS03、Na2S,FeSO4,加入酸，充分?jǐn)嚢杈鶆?，過濾，洗滌，得到濾餅和濾液，濾餅干燥，制得產(chǎn)品=Cr2O3或Fe2O3和Cr2O3混合物產(chǎn)品；
[0019]7.濾液中加入堿使Fe3+完全沉淀為Fe (OH) 3，過濾，洗滌，干燥，制得產(chǎn)品Fe (OH) 3 ;
[0020]8.濾液中加入堿使Cr3+完全沉淀為Cr (OH) 3，過濾，洗滌，干燥，制得產(chǎn)品Cr (OH) 3。
[0021]以上碳素鉻鐵液相氧化法制鉻酸鹽化學(xué)反應(yīng)原理:
[0022]2Na2C04=2Na2C03+02 H2O2=H2CHO2 2Na202=2Na20+02 C+02=C02
[0023]Si+O2=Si O2 4Fe+302=2Fe203 4Cr+302=2Cr203 Si02+2Na0H=Na2Si03+H20
[0024]C02+2Na0H=Na2C03+H20 Cr2O3+1.502+2Na2C03=2Na2Cr04+C02
[0025]Cr2O3+1.502+4Na0H=2Na2Cr04+2H20
[0026]為更好地使該項(xiàng)發(fā)明技術(shù)盡快地應(yīng)用于鉻酸鹽的工業(yè)化的生產(chǎn)中，已于2013年2月份進(jìn)行試驗(yàn)。
具體實(shí)施方案:
[0027]實(shí)例:
[0028]1.取碳素鉻鐵粉碎為300目，鉻含量55%，鐵含量45%，碳含量6%，硅含量4%，鉻鐵10kg。放入100L反應(yīng)釜中，加入水20kg攪拌，加入Na2CO416kg，Na2O20.3kg, NaOH4kg,H20245kg，充分?jǐn)嚢枭郎胤磻?yīng)。升溫到360°C，溶液變?yōu)辄S色，降溫冷卻至常溫，過濾、洗滌，固液分離，濾液蒸發(fā)結(jié)晶分離，干燥制得產(chǎn)品Na2Cr0416.5kg。
[0029]2.濾餅中加入水，攪拌均勻，加入Na2SO310g,硫酸10kg，攪拌反應(yīng)，固液分離，過濾、洗滌、干燥，制得Fe2O3和Cr2O3混合物產(chǎn)品0.4kg。
[0030]3.濾液中加入堿使Fe3+完全沉淀為Fe (OH) 3，過濾，洗漆，干燥，制得Fe (OH) 36.5kg。
[0031]4.濾液中加入堿使Cr3+完全沉淀為Cr (OH) 3，過濾，洗滌，干燥，制得Cr (OH) 3200g。
[0032]實(shí)踐證明該發(fā)明工藝流程簡便，投資少，建設(shè)周期短，見效快，成本少，利潤高，市場前景廣闊。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，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種碳素鉻鐵液相氧化制鉻酸鹽工藝，其特征在于，包括以下步驟:.1.將碳素鉻鐵(高碳鉻鐵、中碳鉻鐵、低碳鉻鐵、鉻鐵副渣)粉碎為200目以上，放入反應(yīng)釜中，加入一定量的水?dāng)嚢杈鶆颍?2.將反應(yīng)物質(zhì):Na2C04、K2CO4、Na2O2、K2O2、NaOH、KOH、H2O2,常溫常壓下加入反應(yīng)釜中，攪拌溶解氧化反應(yīng)，并升溫至240°C以上，使原料物質(zhì)充分反應(yīng)，碳素鉻鐵中的金屬鉻氧化為六價(jià)鉻，生成Na2CrO4溶液，金屬鐵氧化為Fe2O3 ；.3.將反應(yīng)釜中溶液降溫，過濾壓濾、洗滌，反復(fù)多次，得到濾液和濾餅；. 4.濾液蒸發(fā)結(jié)晶、分離、干燥，制得產(chǎn)品Na2CrO4；. 5.濾液中加入酸酸化(硫酸法、碳化法、電解法)使Na2CrO4完全生成Na2Cr2O7，蒸發(fā)結(jié)晶、分離、干燥，制得產(chǎn)品Na2Cr2O7 ；. 6.濾餅中加入水，攪拌均勻，加入六價(jià)鉻處理劑:Na2S205、Na2SO3^NaHS03、Na2S, FeSO4,加入酸，充分?jǐn)嚢杈鶆颍^濾，洗滌，得到濾餅和濾液，濾餅干燥，制得產(chǎn)品=Cr2O3或Fe2O3和Cr2O3混合物產(chǎn)品；. 7.濾液中加入堿使Fe3+完全沉淀為Fe(OH) 3，過濾，洗滌，干燥，制得產(chǎn)品Fe (OH) 3 ;. 8.濾液中加入堿使Cr3+完全沉淀為Cr(OH) 3，過濾，洗滌，干燥，制得產(chǎn)品Cr (OH) 3。
【專利摘要】本發(fā)明公開了碳素鉻鐵液相氧化制鉻酸鹽工藝，碳素鉻鐵在常壓反應(yīng)釜中加入特種反應(yīng)物質(zhì)，以水為載體，不需要加入高純氧氣，經(jīng)加熱升溫，將金屬鉻直接氧化為六價(jià)鉻，制取鉻酸鹽產(chǎn)品。工藝生產(chǎn)中所產(chǎn)生的含六價(jià)鉻氧化鐵或鐵鉻氧化物渣，加入六價(jià)鉻處理劑轉(zhuǎn)為三價(jià)鉻氧化物產(chǎn)品和鐵氧化物產(chǎn)品。整個(gè)工藝流程，生產(chǎn)高效，節(jié)能環(huán)保。無廢渣、無廢水、無廢氣排放。符合現(xiàn)代綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
【IPC分類】C01G37-02, C01G49-02, C01G37-14, C01G49-06
【公開號(hào)】CN104556227
【申請?zhí)枴緾N201310400453
【發(fā)明人】唐翔
【申請人】唐翔
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年8月29日