專利名稱：一種制備鉻酸鈉的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制備鉻酸鈉的方法。
背景技術(shù)：
鉻酸鈉作為鉻鹽行業(yè)的基礎(chǔ)原料，是生產(chǎn)重鉻酸鈉、重鉻酸鉀、鉻酸酐、鉻綠等的基本原料，廣泛應(yīng)用于電鍍、制革、印染、醫(yī)藥、油脂精制、合成橡膠、香料和不銹鋼制造等工業(yè)領(lǐng)域。隨著全球工業(yè)化的發(fā)展，鉻酸鈉的需求量也逐漸增大。高品質(zhì)的鉻酸鈉為黃色半透明單斜晶體(Na2CrO4 · 4H20)，由鉻酸鈉溶液在25. 9-68°C的溫度下冷卻結(jié)晶和脫水而制得。鉻酸鈉的傳統(tǒng)制備方法首先使用紅礬鈉母液或利用紅礬鈉成品配制的溶液將鉻 酸鈉堿性溶液中和，然后蒸發(fā)結(jié)晶得到產(chǎn)品。由于使用紅礬鈉母液或利用紅礬鈉成品配制的溶液調(diào)節(jié)PH，此類方法所得產(chǎn)品質(zhì)量高。但是，使用紅礬鈉母液或紅礬鈉成品會導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下，且生產(chǎn)流程復(fù)雜、效率低下。中國發(fā)明專利申請CN 1181353A和CN 1226512A直接將鉻酸鈉堿性溶液蒸發(fā)結(jié)晶。此類方法雖然生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)流程簡單，但由于沒有除雜過程，所得產(chǎn)品質(zhì)量非常低，缺乏市場競爭力。工業(yè)窯爐尾氣中含有一定量的二氧化碳氣體，將其直接排放會加劇溫室效應(yīng)，導(dǎo)致環(huán)境進一步惡化。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)狀況，本申請的發(fā)明人在鉻酸鈉技術(shù)領(lǐng)域進行了廣泛深入的研究，以期能夠獲得一種低成本制備高品質(zhì)鉻酸鈉的方法。結(jié)果發(fā)現(xiàn)可通過依次利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體和酸性含鉻溶液將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和而實現(xiàn)上述目的。發(fā)明人正是基于上述發(fā)現(xiàn)完成了本發(fā)明。因此，本發(fā)明的目的是提供一種低成本制備高品質(zhì)鉻酸鈉的方法。本發(fā)明另一目的是提供一種低成本且環(huán)境友好地制備高品質(zhì)鉻酸鈉的方法。可將實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案概括如下I. 一種制備鉻酸鈉的方法，所述方法包括I利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和；II分離除去固體雜質(zhì)；和III向步驟II分離所得溶液中加入酸性含鉻溶液調(diào)節(jié)pH。2.根據(jù)第I項的方法，其中利用二氧化碳將鉻酸鈉堿性溶液中和至pH為
8.5~9. 5o3.根據(jù)第I或2項的方法，其中利用酸性含鉻溶液將pH調(diào)節(jié)為7. 0-8. 5。4.根據(jù)第1-3中任一項的方法，其中包含二氧化碳的氣體為來自工業(yè)窯爐的尾氣。5.根據(jù)第4項的方法，其中在來自工業(yè)窯爐的尾氣中二氧化碳的含量為1-99體積％。6.根據(jù)第1-5中任一項的方法，其中酸性含鉻溶液為碳化法制備紅礬鈉過程中產(chǎn)生的預(yù)碳化液、碳化液、電解液、脫水母液、廢水、洗水或其任意混合溶液。7.根據(jù)第1-6中任一項的方法，其中在進行步驟I之前，將鉻酸鈉堿性溶液的溫度控制在90-105°C之間。8.根據(jù)第1-7中任一項的方法，所述方法還包括IV通過蒸發(fā)對步驟III所得溶液進行濃縮，以將其濃度控制在以Na2CrO4 ·4Η20計為 900-1100g · L'·9.根據(jù)第8項的方法，所述方法還包括V將步驟IV所得溶液冷卻至26-68°C，以使鉻酸鈉結(jié)晶析出。10. 一種制備鉻酸鈉的方法，所述方法包括I利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和至pH為8. 5-9. 5 ；II分離除去固體雜質(zhì)；III向步驟II分離所得溶液中加入酸性含鉻溶液將其pH調(diào)節(jié)為7. 0-8. 5 ；IV通過蒸發(fā)對步驟III所得溶液進行濃縮，以將其濃度控制在以Na2CrO4 ·4Η20計為 900-1 IOOg · L-1 ;和V將步驟IV所得溶液冷卻至26-68°C，以使鉻酸鈉結(jié)晶析出；其中在進行步驟I之前，將鉻酸鈉堿性溶液的溫度控制在90_105°C之間；包含二氧化碳的氣體為來自工業(yè)窯爐的尾氣，其二氧化碳含量為1-99體積％ ;酸性含鉻溶液為碳化法制備紅礬鈉過程中產(chǎn)生的預(yù)碳化液、碳化液、電解液、脫水母液、廢水、洗水或其任意混合溶液。本發(fā)明方法依次利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體和酸性含鉻溶液如碳化液將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和，這不僅提高了鉻酸鈉的產(chǎn)品質(zhì)量，而且大幅降低了生產(chǎn)成本。本發(fā)明方法采用工業(yè)窯爐尾氣作為鉻酸鈉堿性溶液的中和除雜劑，既回收了其中的二氧化碳氣體，又可以進一步降低鉻酸鈉的生產(chǎn)成本。本發(fā)明的這些和其它目的、特征和優(yōu)點在整體考慮本發(fā)明后，將易于為普通技術(shù)人員所明白。
具體實施例方式本發(fā)明制備鉻酸鈉的方法包括如下步驟I利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和；II分離除去固體雜質(zhì)；和III向步驟II分離所得溶液中加入酸性含鉻溶液調(diào)節(jié)pH。本發(fā)明方法步驟I首先利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體中和通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液。該鉻酸鈉堿性溶液含有Al3+、Fe3+、Cr3+、SiO32.等雜質(zhì)，將二氧化碳通入其中使溶液呈中性或弱堿性，并由此將其中不需要的雜質(zhì)沉淀析出。通過焙燒鉻鐵礦和浸濾獲得鉻酸鈉堿性溶液為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知。例如在有鈣焙燒的情況下，將鉻鐵礦粉、純堿、石灰石粉、白云石粉及烘干磨細的返渣混合均勻，加入回轉(zhuǎn)窯中，高溫焙燒，將熟料冷卻，浸濾制得鉻酸鈉堿性溶液。鉻酸鈉堿性溶液的濃度通常為200-600g · L-1 (以 Na2CrO4 · 4H20 計)，堿度為 IO-IOOg · L-1 (以 Na2CO3 計)?？芍苯永枚趸細怏w中和通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液。有利的是，使用包含二氧化碳的氣體將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和。包含二氧化碳的氣體的實例為來自工業(yè)窯爐的尾氣。依據(jù)其來源不同，工業(yè)窯爐尾氣中二氧化碳的含量可為1-99體積％，例如石灰窯爐尾氣中二氧化碳的含量為30-40體積％、水泥窯爐尾氣中二氧化碳的含量為15-20體積％、鉻鐵礦氧化焙燒旋窯尾氣中二氧化碳的含量為10-15體積％。由于使用來自工業(yè)窯爐的尾氣將鉻酸鈉堿性溶液中和，工業(yè)窯爐尾氣得到了有效地再利用，并因此降低了溫室氣體排放量。二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體的用量以將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和至所需PH數(shù)值范圍為準(zhǔn)。·
在步驟I中，利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體將鉻酸鈉堿性溶液中和至pH 為 8. 5-9. 5。步驟I可在任何合適容器，例如裝有攪拌裝置的中和槽中進行。一般而言，在攪拌和常壓下將二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體通入鉻酸鈉堿性溶液中，直至達到所需pH數(shù)值范圍。有利的是，在進行步驟I之前，將鉻酸鈉堿性溶液的溫度控制在90_105°C之間。在本發(fā)明方法步驟II中，將中和鉻酸鈉堿性溶液所得混合物分離，以除去其中的固體雜質(zhì)。分離除去固體雜質(zhì)的方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，例如通過過濾如壓濾進行。在本發(fā)明方法步驟III中，利用酸性含鉻溶液調(diào)節(jié)步驟II分離所得溶液的pH值。酸性含鉻溶液為碳化法制備紅礬鈉過程中產(chǎn)生的預(yù)碳化液、碳化液、電解液、脫水母液、廢水、洗水或其任意混合溶液。在碳化法制備紅礬鈉過程中通過將二氧化碳通入鉻酸鈉溶液中而獲得預(yù)碳化液，其濃度為300-500g · L—1 (以Na2Cr2O7 · 2H20計)，pH為6. 5-7. O。在碳化法制備紅礬鈉過程中通過將二氧化碳通入鉻酸鈉溶液中而獲得碳化液，其濃度為900-1000g · I/1 (以Na2Cr2O7 · 2H20計)，pH為5. 5-6. 2。在碳化法制備紅礬鈉過程中通過電解的方式將碳化液補充酸化而獲得電解液，其濃度為900-1000g · L—1 (以Na2Cr2O7 · 2H20計)，pH為O. 5-1. 5。在碳化法制備紅礬鈉過程中結(jié)晶后通過將紅礬鈉晶體分離而獲得脫水母液，其濃度為1000-1400g · L-1 (以Na2Cr2O7 · 2H20計)，pH為O. 5-1. 5。廢水為碳化法制備紅礬鈉過程中質(zhì)量不達標(biāo)的料液，其濃度為300-400g · L—1 (以Na2Cr2O7 · 2H20計)，pH為O. 5-7. O。在碳化法制備紅礬鈉過程中通過用水洗滌副產(chǎn)的碳酸氫鈉而獲得洗水，其濃度為 100-400g · Γ1 (以 Na2Cr2O7 · 2H20 計)，pH 為 5. 5-7. O。由于酸性含鉻溶液，例如利用碳化法生產(chǎn)紅礬鈉過程中產(chǎn)生的碳化液,硫酸鹽含量很低，不僅很好地控制了鉻酸鈉產(chǎn)品中鈣、鎂、鐵、鋁等雜質(zhì)的含量，而且很好地解決了鉻酸鈉生產(chǎn)過程中難以控制的硫酸鹽問題。酸性含鉻溶液的用量以將步驟II分離所得溶液的PH值調(diào)節(jié)至所需數(shù)值范圍為準(zhǔn)。
在步驟III中，利用酸性含鉻溶液將步驟II分離所得溶液的pH值調(diào)節(jié)至
7.O-8. 5 O本發(fā)明方法還可以包括IV通過蒸發(fā)對步驟III所得溶液進行濃縮，以將其濃度控制在以Na2CrO4 · 4H20計為900_1100g · Λ從而有利于將鉻酸鈉結(jié)晶析出。相應(yīng)地，本發(fā)明方法還可以包括V將步驟IV所得溶液冷卻至26_68°C，以使鉻酸鈉結(jié)晶析出。一般而言，通過將水用作冷卻介質(zhì)進行所述冷卻操作。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知，然后通過離心、抽濾或壓濾等常規(guī)手段進行分離獲得鉻酸鈉產(chǎn)品。實施例
·
下文通過參考實施例對本發(fā)明進行具體描述，但所述實施例并不對本發(fā)明范圍構(gòu)成任何限制。實施例I將Im3通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液加熱到100°C并保持恒定，其中鉻酸鈉堿性溶液的濃度為537g · L—1 (以Na2CrO4 · 4H20計)。攪拌下將IOOOm3其中二氧化碳濃度為約15體積％的水泥窯爐尾氣通入鉻酸鈉堿性溶液中，直至所述溶液的pH降低為9. 3，然后使用板框壓濾機壓濾，獲得透明清亮的溶液。向上述pH為9. 3的溶液中加入O. 3m3來自碳化法生產(chǎn)紅礬鈉過程中的預(yù)碳化液，將所述溶液的PH調(diào)節(jié)為8. 3，其中預(yù)碳化液的濃度為357g · L—1 (以Na2Cr2O7 · 2H20計)，pH為 6. 6。將上述pH為8. 3的溶液蒸發(fā)至其濃度為1099g · L—1 (以Na2CrO4 · 4H20計)，水冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶液溫度降為35°C后，離心分離獲得187. 9kg鉻酸鈉產(chǎn)品。所得鉻酸鈉產(chǎn)品中鉻酸鈉的含量為98. 3重量％(以Na2CrO4 · 4H20計)，硫酸鹽為O. 18重量％(以S042_計)，氯根為O. 03重量％(以Cl—計)。實施例2將I. Im3通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液加熱到90°C并保持恒定，其中鉻酸鈉堿性溶液的濃度為452g · L—1 (以Na2CrO4 · 4H20計)。攪拌下將550m3其中二氧化碳濃度為約31體積％的石灰窯爐尾氣通入鉻酸鈉堿性溶液中，直至所述溶液的PH降低為9. 0，然后使用板框壓濾機壓濾，獲得透明清亮的溶液。向上述pH為9. O的溶液中加入O. 15m3來自碳化法生產(chǎn)紅帆鈉過程中的碳化液，將所述溶液的PH調(diào)節(jié)為7. 8，其中碳化液的濃度為925g · L—1 (以Na2Cr2O7 · 2H20計)，pH為
5.8。將上述pH為7. 8的溶液蒸發(fā)至其濃度為1015g · L—1 (以Na2CrO4 · 4H20計)，水冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶液溫度降為52°C后，離心分離獲得148. 2kg鉻酸鈉產(chǎn)品。所得鉻酸鈉產(chǎn)品中鉻酸鈉的含量為98. 7重量％(以Na2CrO4 · 4H20計)，硫酸鹽為O. 21重量％(以S042_計)，氯根為O. 05重量％(以Cl—計)。實施例3將I. Om3通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液加熱到95°C并保持恒定，其中鉻酸鈉堿性溶液的濃度為517g · L—1 (以Na2CrO4 · 4H20計)。
攪拌下將1800m3其中二氧化碳濃度為約12體積％的鉻鐵礦氧化焙燒旋窯尾氣通入鉻酸鈉堿性溶液中，直至所述溶液的PH降低為9. 4，然后使用板框壓濾機壓濾，獲得透明清亮的溶液。向上述pH為9. 4的溶液中加入O. Im3來自碳化法生產(chǎn)紅礬鈉過程中的電解液，將所述溶液的PH調(diào)節(jié)為8. 0，其中電解液的濃度為983g · L-1 (以Na2Cr2O7 · 2H20計)，pH為O. 8。將上述pH為8. O的溶液蒸發(fā)至其濃度為961g · L—1 (以Na2CrO4 · 4H20計)，水冷卻結(jié)晶，當(dāng)結(jié)晶液溫度降為28°C后，離心分離獲得180kg鉻酸鈉產(chǎn)品。所得鉻酸鈉產(chǎn)品中鉻酸鈉的含量為98. 5重量％(以Na2CrO4 · 2H40計)，硫酸鹽為
O.15重量％(以S042_計)，氯根為O. 10重量％(以Cl—計)。·
權(quán)利要求
1.一種制備鉻酸鈉的方法，所述方法包括 I利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和； II分離除去固體雜質(zhì)；和 III向步驟II分離所得溶液中加入酸性含鉻溶液調(diào)節(jié)pH。
2.根據(jù)權(quán)利要求I的方法，其中利用二氧化碳將鉻酸鈉堿性溶液中和至pH為8. 5~9. 5o
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2的方法，其中利用酸性含鉻溶液將pH調(diào)節(jié)為7.0-8. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項的方法，其中包含二氧化碳的氣體為來自工業(yè)窯爐的尾氣。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在來自工業(yè)窯爐的尾氣中二氧化碳的含量為1-99體積％。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任一項的方法，其中酸性含鉻溶液為碳化法制備紅礬鈉過程中產(chǎn)生的預(yù)碳化液、碳化液、電解液、脫水母液、廢水、洗水或其任意混合溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項的方法，其中在進行步驟I之前，將鉻酸鈉堿性溶液的溫度控制在90-105°C之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項的方法，所述方法還包括 IV通過蒸發(fā)對步驟III所得溶液進行濃縮，以將其濃度控制在以Na2CrO4 · 4H20計為900-1 IOOg · L'
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，所述方法還包括 V將步驟IV所得溶液冷卻至26-68°C，以使鉻酸鈉結(jié)晶析出。
10.一種制備鉻酸鈉的方法，所述方法包括 I利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和至pH為8. 5-9. 5 ； II分離除去固體雜質(zhì)； III向步驟II分離所得溶液中加入酸性含鉻溶液將其PH調(diào)節(jié)為7. 0-8. 5 ； IV通過蒸發(fā)對步驟III所得溶液進行濃縮，以將其濃度控制在以Na2CrO4 · 4H20計為900-1 IOOg · Γ1 ;和 V將步驟IV所得溶液冷卻至26-68°C，以使鉻酸鈉結(jié)晶析出； 其中在進行步驟I之前，將鉻酸鈉堿性溶液的溫度控制在90-105°C之間；包含二氧化碳的氣體為來自工業(yè)窯爐的尾氣，其二氧化碳含量為1-99體積％ ;酸性含鉻溶液為碳化法制備紅礬鈉過程中產(chǎn)生的預(yù)碳化液、碳化液、電解液、脫水母液、廢水、洗水或其任意混合溶液。
全文摘要
本發(fā)明涉及制備鉻酸鈉的方法，所述方法包括I利用二氧化碳氣體或包含二氧化碳的氣體將通過焙燒鉻鐵礦和浸濾而得到的鉻酸鈉堿性溶液中和；II分離除去固體雜質(zhì)；和III向步驟II分離所得溶液中加入酸性含鉻溶液調(diào)節(jié)pH。本發(fā)明方法不僅提高了鉻酸鈉的產(chǎn)品質(zhì)量，而且還大幅降低了生產(chǎn)成本。采用工業(yè)窯爐尾氣作為鉻酸鈉堿性溶液的中和除雜劑既回收了其中的二氧化碳氣體，又可以進一步降低鉻酸鈉的生產(chǎn)成本。
文檔編號C01G37/14GK102910678SQ201210482808
公開日2013年2月6日 申請日期2012年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月23日
發(fā)明者李先榮, 陳寧, 王方兵, 黃先東 申請人:四川省安縣銀河建化(集團)有限公司