技術領域

本發明公布了一種鉻酸鹽制備三氧化二鉻的方法，屬于化工冶金領域。

背景技術

三氧化二鉻廣泛用于油漆、玻璃、陶瓷、搪瓷、繪畫顏料、金屬拋光等行業。盡管生產三氧化二鉻的方法有多種，如重鉻酸鈉銨鹽熱還原法、氫氧化鉻熱分解法及鉻酐熱分解法等，但工業上普遍采用鉻酐熱分解法生產三氧化二鉻。鉻酐的生產工藝過程通常是，先由鉻鐵礦鈉化焙燒水浸得到的鉻酸鈉溶液酸化制備重鉻酸鈉，再由重鉻酸鈉與硫酸反應制得鉻酐，鉻酐然后經1400℃左右的高溫熱分解得到三氧化二鉻產品。雖然相比之下，鉻酐熱分解法生產三氧化二鉻產品質量較穩定，但其存在工藝路線長，試劑耗量大，生產成本高，而且副產大量的難以銷售的硫酸氫鈉，給環保造成巨大壓力等缺陷。為此，人們曾嘗試了鉻酸鈉鹽直接氫氣熱還原制備三氧化二鉻的工藝路線。試驗過程發現，還原產物中的Na與Cr結合牢固，在水溶液中難以將它們有效分離，經熱水反復洗滌后，不僅Na₂O的含量仍然居高不下，而且得到的水洗產物是三氧化二鉻和水合三氧化二鉻的混合物，最后不得不再經高溫熱處理后洗滌。如此折騰，不僅加工成本沒有降低，反而增加了廢水處理的費用。因此，鉻酸鈉鹽氫氣熱還原制備三氧化二鉻的方法試驗了一陣子就被人們遺忘了。

發明內容

本發明的目的在于提供一種工藝路線短，加工成本低，產品質量好，高效環保的鉻酸鹽制備三氧化二鉻的方法。

本發明的目的是通過以下方式實現的：

一種鉻酸鹽制備三氧化二鉻的方法，包括以下步驟：

第一步：熱還原

將干燥的鉻酸鹽置于還原爐內，用含碳還原性氣體作還原劑，于125-780℃進行還原，將鉻酸鹽轉化成三氧化二鉻和碳酸鹽；

干燥的鉻酸鹽，是指去除了鉻酸鹽中的游離水或游離水和結晶水的鉻酸鹽；優選采用加熱方式進行干燥；

還原時間0.05-5h，還原過程還原劑的用量為將鉻酸鹽中的Cr(VI)還原成Cr(III)理論量的1-5倍；

第二步：分離回收三氧化二鉻

向第一步還原得到的產物中加水，攪拌溶解其中的碳酸鹽，過濾得三氧化二鉻濾餅和碳酸鹽溶出液；三氧化二鉻濾餅經洗滌、干燥后得三氧化二鉻產品，洗滌產生的洗水脫鹽后返回用于溶解碳酸鹽；

向第一步還原得產物中按固液比1:1-3g/ml加水，25-105℃攪拌0.5-2.5h溶解其中的碳酸鹽；

第三步：酸化回收碳酸鹽

往第二步所得的溶解液中通入CO₂酸化至pH為8.5-4.5，0-50℃結晶0.5-3.5h，過濾得碳酸鹽晶體及其結晶母液，所得碳酸鹽加工后作產品出售或返回用作鉻酸鹽的生產原料，結晶母液則返回第二步，用作溶解第一步得到的還原產物中的碳酸鹽。

所述的鉻酸鹽選自鉻酸鈉、重鉻酸鈉、鉻酸鉀、重鉻酸鉀中的至少一種。

所述的含碳還原性氣體選自CO、焦煤氣、水煤氣、高爐煤氣、H₂與CO₂的混合氣體、天然氣、石油液化氣、室溫下為氣態的碳氫化合物及其衍生物中的至少一種，作為鉻酸鹽的熱還原劑，且還原過程供給的還原性氣體中碳的摩爾數與被還原的鉻酸鹽中的鈉和鉀的摩爾數之和的比值≥0.5。

所述的還原采用動態還原或靜態還原，動態還原是指還原過程鉻酸鹽與還原劑動態接觸，而靜態還原則是還原過程鉻酸鹽相對還原劑是靜止的。

所述洗水脫鹽是采用電滲析-反滲透組合膜技術脫除洗水中的鹽，并將電滲析產生的濃水返回用作溶解第一步得到的還原產物中的碳酸鹽，而電滲析產生的淡水則經反滲透去離子后返回作為三氧化二鉻濾餅的洗滌水。

三氧化二鉻濾餅干燥是指用第一步產生的還原尾氣作為三氧化二鉻濾餅的干燥熱源，脫除其中夾帶的游離水，或在還原性氣氛下或惰性氣氛下加熱至60-160℃，脫除三氧化二鉻濾餅中夾帶的游離水。

本發明與氫氣還原工藝的區別在于還原得到的產物不同。

鉻酸鹽氫氣還原的反應為：

2Na₂CrO₄+3H₂＝Na₂O·Cr₂O₃+2NaOH+2H₂O↑(1)

Na₂Cr₂O₇+3H₂＝Na₂O·Cr₂O₃+3H₂O↑(2)