[發明專利]一步法制備紅礬鈉的方法

有效

• 申請號: 201210466756.6
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN102897838A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發明（設計）人: 李先榮;陳寧;王方兵;黃先東
• 申請（專利權）人: 四川省安縣銀河建化(集團)有限公司
• 主分類號: C01G37/14
• 分類號: C01G37/14
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 李小梅;劉金輝

技術領域

本發明涉及一種制備紅礬鈉的方法，更具體而言涉及一種一步法制備紅礬鈉的方法。

背景技術

紅礬鈉是重要的基礎化工原料，主要用于生產鉻酸酐、鉻黃、氧化鉻綠等化工產品。在印染工業、電鍍工業和皮革工業中用作助劑，在化學工業和制藥工業也有廣泛應用。

目前，鉻鹽工業中紅礬鈉主要是經鉻鐵礦氧化焙燒和鉻酸鈉酸化兩個工藝步驟生產制得。其中鉻鐵礦氧化焙燒主要是采用鉻鐵礦為原料，配入理論量90-120％的碳酸鈉和3-6倍于鉻鐵礦量的填料，在回轉窯內于1100-1300℃高溫焙燒，焙燒熟料用水經過浸取后得到鉻酸鈉溶液。鉻酸鈉溶液經酸化工藝得到紅礬鈉溶液，紅礬鈉溶液經蒸發結晶、離心脫水得到紅礬鈉成品。鉻酸鈉酸化工藝即為將鉻酸鈉轉化為重鉻酸鈉的工藝，該工藝主要有硫酸法、碳化法、電解法等，其中硫酸法為大多數紅礬鈉生產企業采用。

在鉻鐵礦高溫氧化焙燒制備鉻酸鈉工序中，由于鉻鐵礦雜質的存在和外來填料的添加，導致每生產一噸紅礬鈉就會產生0.5-3.0噸含鉻廢渣，并且在高溫條件下同時會產生大量的粉塵和廢氣，平均噸紅礬鈉將會產生超過10000Nm³廢氣。在鉻酸鈉酸化制備紅礬鈉工序中，噸紅礬鈉將產生550kg含鉻芒硝?？梢妭鹘y的紅礬鈉生產工藝流程復雜、能耗高、勞動強度大、對環境損害嚴重，亟待改善。

發明內容

鑒于上述現有技術狀況，本發明的發明人在紅礬鈉制備領域進行了廣泛深入的研究，以期發現一種能夠克服上述紅礬鈉生產工藝缺點的紅礬鈉生產方法。結果發現，通過采用鉻鐵粉末作為原料，將該粉末、含鈉堿和水形成的水分散體在氧氣存在下以二氧化碳為催化劑在高溫高壓下進行水熱氧化，可以在一個步驟中即反應獲得重鉻酸鈉。該工藝中的化學反應以NaOH作為含鈉堿為例可用下述方程式來描述：

該工藝突破了傳統紅礬鈉生產工藝，大大縮短工藝流程，整個生產過程無廢渣產生，極大程度上降低了三廢排放，是紅礬鈉生產的高效、節能、清潔型工藝。本發明人正是基于前述發現完成了本發明。

因此，本發明的目的是提供一種改進的生產紅礬鈉的方法，該方法可以工藝上簡單的方式生產紅礬鈉，該方法還大大降低了傳統紅礬鈉生產的廢物排放，而且節能、清潔。

實現本發明目的的技術方案可以概括如下：

1.一種制備紅礬鈉的方法，包括：使包含鉻鐵粉末、含鈉堿和水的分散體在氧氣存在下、在二氧化碳催化劑存在下并于150-370℃的溫度和5-25MPa的表壓下進行水熱氧化反應，移除所得反應混合物中的固體，得到包含重鉻酸鈉的水溶液，然后將該水溶液進行補充酸化，以將其中存在的鉻酸鈉轉化成重鉻酸鈉。

2.如第1項的方法，其中水熱氧化反應在220-320℃的溫度和6-12MPa的表壓下進行。

3.如第1或2項的方法，其中鉻鐵粉末的平均粒度為10-150μm，優選10-75μm。

4.如第1-3中任一項的方法，其中鉻鐵粉末按鉻計與含鈉堿按鈉計的摩爾比為1:0.1-1:2，優選為1:0.7-1:2，更優選為1:0.9-1:1.2。

5.如第1-4中任一項的方法，其中二氧化碳的用量應使得二氧化碳與鉻鐵粉末按鉻計的摩爾比為0.1:1-10:1，優選為0.5:1-2:1，更優選為0.5:1-1.5:1。

6.如第1-5中任一項的方法，其中將水熱氧化反應得到的反應混合物降溫降壓，優選降溫至≤150℃的溫度和降壓至≤0.6MPa的表壓，然后固液分離移除固體，得到包含重鉻酸鈉的溶液。

7.如第1-6中任一項的方法，其中將移除的固體用水洗滌，該洗滌得到的洗滌水可任選地循環到水熱氧化反應中用作水源。

8.如第1-7中任一項的方法，其中補充酸化通過電解法進行，或者通過使用酸化液進行，該使用酸化液的酸化例如為使用鉻酸酐溶液或重鉻酸鈉結晶分離出紅礬鈉晶體后得到的仍舊含酸化液的母液進行酸化，或者通過硫酸法、硫酸氫鈉法或碳化法進行酸化。

9.如第1-8中任一項的方法，其中將補充酸化處理后的溶液結晶，脫水，得到紅礬鈉成品。

10.如第9項的方法，其中將補充酸化后得到的溶液蒸發至以Na₂Cr₂O₇·2H₂O計的濃度為1600-1800g/L，再冷卻結晶，該結晶得到的母液可任選地用作補充酸化的酸化液或制造補充酸化中使用的鉻酸酐溶液。