鉻酸鉀的清潔生產方法
2023-04-24 18:11:46 2
專利名稱：鉻酸鉀的清潔生產方法
技術領域：
本發明屬於鉻鹽的生產方法領域，特別涉及鉻酸鉀的清潔生產方法。
背景技術：
鉻酸鉀主要用於搪瓷、鞣革、染料、顏料、醫藥、金屬和防腐蝕及分析試劑，還可作為製備重鉻酸鉀、氧化鉻和鉻酐等鉻系列化工產品的原料。
用鉻鐵礦生產鉻鹽是化工與冶金交叉的重要基礎原料工業，涉及國民經濟10％以上的產品。現有鉻酸鉀的生產方法有鉀鹼焙燒法、中和法、分解法及複分解法，參見成思危的論著《鉻鹽生產工藝》。鉻鹽系列產品的生產方法是用鉻酸鈉作為原料進行製備的，而國內外已有的鉻酸鈉生產方法是碳酸鈉高溫氧化焙燒分解鉻鐵礦-水浸-多級蒸髮結晶，該方法的反應溫度高達1100℃，鉻回收率不足80％，嚴重汙染環境，生產每噸鉻鹽產品需排放2.5-3.0噸高毒性鉻渣，嚴重製約了我國鉻鹽工業的進一步發展。國內外針對鉻渣問題開展了無鈣及少鈣焙燒工藝研究，它們均屬於焙燒法的改進型技術，雖然在鉻渣排放及鉻回收率方面取得了一定進展，但未能突破鉻鹽生產的資源利用率低與嚴重汙染環境的現狀。
發明內容
本發明的目的是克服在現有鉻酸鉀生產方法中存在的高能耗、嚴重汙染環境以及鉻酸鉀的產率低的缺陷，提供一種具有工業操作性的鉻酸鉀的清潔生產方法，以取代現有的高溫鈉鹼焙燒法，並以鉻酸鉀取代鉻酸鈉作為生產其它鉻系列化工產品的原料。
本發明的方法原理是基於鉻鐵礦在250-400℃的KOH液相介質中與空氣發生氣-液-固多相氧化反應，礦中三價鉻被氧化為六價鉻，生成鉻酸鉀。主反應為與傳統焙燒法的高溫氧化焙燒過程相比較，本發明鉻鐵礦在KOH液相流動介質中的反應過程和傳遞過程得到大大強化，從而在較低反應溫度下大幅度提高了鉻回收率，反應過程不用添加惰性輔料，減少了渣量。此外，由於鉻礦各組分在亞熔鹽介質中的溶出性能與高溫焙燒過程截然不同，使鉻礦有價組分易於綜合利用，為實現鉻鹽清潔生產創造了很好的前提。
本發明鉻酸鉀的清潔生產方法是鉻鐵礦在KOH的液相流動介質中進行氧化分解，鉻酸鉀粗晶從浸出漿料中分離後經純化可得合格鉻酸鉀產品。該方法包括以下步驟(1).鉻鐵礦在KOH的液相介質中與化學計量的氧化劑進行反應，反應溫度為250-400℃，反應時間為1-6小時，得到含鹼液、鉻鹽及鐵渣的混合反應產物；其中KOH與礦的重量比為2∶1-6∶1；(2).將步驟(1)得到的混合反應產物用水或對步驟(1)鐵渣進行洗滌後得到的低鹼度鐵渣洗滌液或者二者的混合物浸取，得到浸出漿料，浸取後溫度為80-180℃；(3).將步驟(2)得到的浸出漿料進行相分離，分別得到鉻酸鉀粗晶、鐵渣和鹼液，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，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pH＝5-8，分離除去溶液中的可溶性雜質，得到純鉻酸鉀溶液。
(6).進一步加熱蒸發步驟(5)得到的純鉻酸鉀溶液，並進行保溫、陳化、過濾、乾燥，得到純鉻酸鉀晶體產品和結晶母液，結晶母液返回步驟(4)用於溶解鉻酸鉀粗晶。
本發明所述的步驟(2)鐵渣洗滌液是對鐵渣用水進行多級逆流洗滌，逆流洗滌級數為3-5級，洗滌溫度為50-90℃，得到的幹鐵渣為富集鐵、鎂的均勻粉體。
本發明得到的幹鐵渣，經提鎂後可用作鋼鐵工業或水泥工業的鐵系原料，或用於製備鐵系高附加值產品。
本發明進一步將步驟(3)得到的鹼液返回步驟(1)用於分解鉻鐵礦。
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。
本發明提出了在KOH介質中由鉻鐵礦生產鉻酸鉀的清潔生產方法，並以鉻酸鉀作為製備其它鉻系列產品的原料。與國內外現有工業化技術-用高溫焙燒法生產得到鉻酸鈉為原料，再製備其它鉻系列產品的方法相比較，具有明顯優越性(1)本發明的反應溫度為250-400℃，較傳統工藝下降800℃左右，能耗可降低30％，鉻轉化率接近100％，鉻回收率在99％以上；鉻回收率比現有工業化技術提高10-20％，鐵渣含總鉻量降至≤0.5％；(2)本發明不添加任何輔料，排渣量大大減少，且無粉塵廢氣；產生的鐵渣為0.6噸/每噸產品，僅為有鈣焙燒法的1/4，鐵渣成分簡單，易於綜合利用；(3)本發明除主元素鉻外，可實現鉻礦其它有價元素Fe-Al-Mg的綜合利用；(4)本發明的鹼循環與分離技術大大降低了生產能耗，簡化了生產過程，減少了設備投入，提高了工業可操作性，降低了生產成本；(5)本發明反應條件溫和，工業實施可操作性強；(6)本發明的鉻酸鉀產品化學活性高，無結晶水，作為製備其它鉻系列產品的原料性能優於鉻酸鈉。
圖1.為本發明的工藝流程示意圖。
具體實施方案
權利要求
1.一種鉻酸鉀的清潔生產方法，其特徵是鉻鐵礦在KOH的液相流動介質中進行氧化分解，鉻酸鉀粗晶從浸出漿料中分離後經純化得到鉻酸鉀產品，該方法包括以下步驟(1).鉻鐵礦在KOH的液相介質中與化學計量的氧化劑進行反應，得到含鹼液、鉻鹽及鐵渣的混合反應產物；其中KOH與礦的重量比為2∶1-6∶1；(2).將步驟(1)得到的混合反應產物用水或對步驟(1)鐵渣進行洗滌後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)得到的浸出漿料進行相分離，分別得到鉻酸鉀粗晶、鐵渣和鹼液；(4).將步驟(3)得到的鉻酸鉀粗晶用水或步驟(6)得到的結晶母液或者二者的混合物溶解，過濾除去不溶性雜質，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pH＝5-8，分離除去溶液中的可溶性雜質，得到純鉻酸鉀溶液。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(5)後進一步有步驟(6)，其是加熱蒸發步驟(5)得到的純鉻酸鉀溶液，並進行保溫、陳化、過濾、乾燥，得到純鉻酸鉀晶體產品和結晶母液，結晶母液返回步驟(4)用於溶解鉻酸鉀粗晶。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(2)鐵渣洗滌液是對鐵渣用水進行多級逆流洗滌，逆流洗滌級數為3-5級，洗滌溫度為50-90℃。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(3)得到的鹼液返回步驟(1)用於分解鉻鐵礦。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(1)的鉻鐵礦氧化分解溫度為250-400℃，反應時間為1-6小時。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(1)的氧化劑是空氣、氧氣、硝酸鉀或過氧化鉀。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(2)的浸取後溫度為80-180℃。
8.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(3)的分離溫度為60-120℃。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(4)的溶解溫度為30-90℃，鉻酸鉀濃度為20-50wt％。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵是所述的步驟(5)的酸化劑是無機酸、酸性氣體、鉻酸酐、重鉻酸鉀、碳酸氫鉀或硫酸氫鉀。
11.如權利要求10所述的方法，其特徵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
本發明屬於鉻鹽的生產方法領域，特別涉及鉻酸鉀的清潔生產方法。該方法包括鉻鐵礦在KOH的液相介質中與化學計量的氧化劑進行反應，得到含鹼液、鉻鹽及鐵渣的混合反應產物；其中KOH與礦的重量比為2∶1－6∶1；混合反應產物的浸取，浸出漿料的鉻酸鉀粗晶－鐵渣－鹼液分離，鉻酸鉀粗晶經溶解、除雜、結晶獲得純化的鉻酸鉀結晶產品。本方法的反應溫度為250－400℃，鉻回收率在99％以上，鐵渣量為0.6噸/每噸產品。與目前工業上採用的碳鹼焙燒工藝相比較，反應溫度下降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 優先權日2001年10月8日
發明者鄭詩禮, 張懿, 李佐虎, 王志寬, 齊濤 申請人:中國科學院過程工程研究所