專(zhuān)利名稱(chēng):鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于鉻鹽的生產(chǎn)方法領(lǐng)域,特別涉及鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法。
背景技術(shù):
鉻酸鉀主要用于搪瓷、鞣革、染料、顏料、醫(yī)藥、金屬和防腐蝕及分析試劑,還可作為制備重鉻酸鉀、氧化鉻和鉻酐等鉻系列化工產(chǎn)品的原料。
用鉻鐵礦生產(chǎn)鉻鹽是化工與冶金交叉的重要基礎(chǔ)原料工業(yè),涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)10%以上的產(chǎn)品。現(xiàn)有鉻酸鉀的生產(chǎn)方法有鉀堿焙燒法、中和法、分解法及復(fù)分解法,參見(jiàn)成思危的論著《鉻鹽生產(chǎn)工藝》。鉻鹽系列產(chǎn)品的生產(chǎn)方法是用鉻酸鈉作為原料進(jìn)行制備的,而國(guó)內(nèi)外已有的鉻酸鈉生產(chǎn)方法是碳酸鈉高溫氧化焙燒分解鉻鐵礦-水浸-多級(jí)蒸發(fā)結(jié)晶,該方法的反應(yīng)溫度高達(dá)1100℃,鉻回收率不足80%,嚴(yán)重污染環(huán)境,生產(chǎn)每噸鉻鹽產(chǎn)品需排放2.5-3.0噸高毒性鉻渣,嚴(yán)重制約了我國(guó)鉻鹽工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。國(guó)內(nèi)外針對(duì)鉻渣問(wèn)題開(kāi)展了無(wú)鈣及少鈣焙燒工藝研究,它們均屬于焙燒法的改進(jìn)型技術(shù),雖然在鉻渣排放及鉻回收率方面取得了一定進(jìn)展,但未能突破鉻鹽生產(chǎn)的資源利用率低與嚴(yán)重污染環(huán)境的現(xiàn)狀。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服在現(xiàn)有鉻酸鉀生產(chǎn)方法中存在的高能耗、嚴(yán)重污染環(huán)境以及鉻酸鉀的產(chǎn)率低的缺陷,提供一種具有工業(yè)操作性的鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法,以取代現(xiàn)有的高溫鈉堿焙燒法,并以鉻酸鉀取代鉻酸鈉作為生產(chǎn)其它鉻系列化工產(chǎn)品的原料。
本發(fā)明的方法原理是基于鉻鐵礦在250-400℃的KOH液相介質(zhì)中與空氣發(fā)生氣-液-固多相氧化反應(yīng),礦中三價(jià)鉻被氧化為六價(jià)鉻,生成鉻酸鉀。主反應(yīng)為與傳統(tǒng)焙燒法的高溫氧化焙燒過(guò)程相比較,本發(fā)明鉻鐵礦在KOH液相流動(dòng)介質(zhì)中的反應(yīng)過(guò)程和傳遞過(guò)程得到大大強(qiáng)化,從而在較低反應(yīng)溫度下大幅度提高了鉻回收率,反應(yīng)過(guò)程不用添加惰性輔料,減少了渣量。此外,由于鉻礦各組分在亞熔鹽介質(zhì)中的溶出性能與高溫焙燒過(guò)程截然不同,使鉻礦有價(jià)組分易于綜合利用,為實(shí)現(xiàn)鉻鹽清潔生產(chǎn)創(chuàng)造了很好的前提。
本發(fā)明鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法是鉻鐵礦在KOH的液相流動(dòng)介質(zhì)中進(jìn)行氧化分解,鉻酸鉀粗晶從浸出漿料中分離后經(jīng)純化可得合格鉻酸鉀產(chǎn)品。該方法包括以下步驟(1).鉻鐵礦在KOH的液相介質(zhì)中與化學(xué)計(jì)量的氧化劑進(jìn)行反應(yīng),反應(yīng)溫度為250-400℃,反應(yīng)時(shí)間為1-6小時(shí),得到含堿液、鉻鹽及鐵渣的混合反應(yīng)產(chǎn)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(yīng)產(chǎn)物用水或?qū)Σ襟E(1)鐵渣進(jìn)行洗滌后得到的低堿度鐵渣洗滌液或者二者的混合物浸取,得到浸出漿料,浸取后溫度為80-180℃;(3).將步驟(2)得到的浸出漿料進(jìn)行相分離,分別得到鉻酸鉀粗晶、鐵渣和堿液,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(jié)晶母液或者二者的混合物溶解,過(guò)濾除去鐵渣等不溶性雜質(zhì),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(diào)pH=5-8,分離除去溶液中的可溶性雜質(zhì),得到純鉻酸鉀溶液。
(6).進(jìn)一步加熱蒸發(fā)步驟(5)得到的純鉻酸鉀溶液,并進(jìn)行保溫、陳化、過(guò)濾、干燥,得到純鉻酸鉀晶體產(chǎn)品和結(jié)晶母液,結(jié)晶母液返回步驟(4)用于溶解鉻酸鉀粗晶。
本發(fā)明所述的步驟(2)鐵渣洗滌液是對(duì)鐵渣用水進(jìn)行多級(jí)逆流洗滌,逆流洗滌級(jí)數(shù)為3-5級(jí),洗滌溫度為50-90℃,得到的干鐵渣為富集鐵、鎂的均勻粉體。
本發(fā)明得到的干鐵渣,經(jīng)提鎂后可用作鋼鐵工業(yè)或水泥工業(yè)的鐵系原料,或用于制備鐵系高附加值產(chǎn)品。
本發(fā)明進(jìn)一步將步驟(3)得到的堿液返回步驟(1)用于分解鉻鐵礦。
所述步驟(1)中的氧化劑為空氣、氧氣、硝酸鉀或過(guò)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(wú)機(jī)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(wú)機(jī)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(fā)明提出了在KOH介質(zhì)中由鉻鐵礦生產(chǎn)鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法,并以鉻酸鉀作為制備其它鉻系列產(chǎn)品的原料。與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有工業(yè)化技術(shù)-用高溫焙燒法生產(chǎn)得到鉻酸鈉為原料,再制備其它鉻系列產(chǎn)品的方法相比較,具有明顯優(yōu)越性(1)本發(fā)明的反應(yīng)溫度為250-400℃,較傳統(tǒng)工藝下降800℃左右,能耗可降低30%,鉻轉(zhuǎn)化率接近100%,鉻回收率在99%以上;鉻回收率比現(xiàn)有工業(yè)化技術(shù)提高10-20%,鐵渣含總鉻量降至≤0.5%;(2)本發(fā)明不添加任何輔料,排渣量大大減少,且無(wú)粉塵廢氣;產(chǎn)生的鐵渣為0.6噸/每噸產(chǎn)品,僅為有鈣焙燒法的1/4,鐵渣成分簡(jiǎn)單,易于綜合利用;(3)本發(fā)明除主元素鉻外,可實(shí)現(xiàn)鉻礦其它有價(jià)元素Fe-Al-Mg的綜合利用;(4)本發(fā)明的堿循環(huán)與分離技術(shù)大大降低了生產(chǎn)能耗,簡(jiǎn)化了生產(chǎn)過(guò)程,減少了設(shè)備投入,提高了工業(yè)可操作性,降低了生產(chǎn)成本;(5)本發(fā)明反應(yīng)條件溫和,工業(yè)實(shí)施可操作性強(qiáng);(6)本發(fā)明的鉻酸鉀產(chǎn)品化學(xué)活性高,無(wú)結(jié)晶水,作為制備其它鉻系列產(chǎn)品的原料性能優(yōu)于鉻酸鈉。
圖1.為本發(fā)明的工藝流程示意圖。
具體實(shí)施方案
權(quán)利要求
1.一種鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法,其特征是鉻鐵礦在KOH的液相流動(dòng)介質(zhì)中進(jìn)行氧化分解,鉻酸鉀粗晶從浸出漿料中分離后經(jīng)純化得到鉻酸鉀產(chǎn)品,該方法包括以下步驟(1).鉻鐵礦在KOH的液相介質(zhì)中與化學(xué)計(jì)量的氧化劑進(jìn)行反應(yīng),得到含堿液、鉻鹽及鐵渣的混合反應(yīng)產(chǎn)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(yīng)產(chǎn)物用水或?qū)Σ襟E(1)鐵渣進(jìn)行洗滌后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(jìn)行相分離,分別得到鉻酸鉀粗晶、鐵渣和堿液;(4).將步驟(3)得到的鉻酸鉀粗晶用水或步驟(6)得到的結(jié)晶母液或者二者的混合物溶解,過(guò)濾除去不溶性雜質(zhì),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(diào)pH=5-8,分離除去溶液中的可溶性雜質(zhì),得到純鉻酸鉀溶液。
2.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(5)后進(jìn)一步有步驟(6),其是加熱蒸發(fā)步驟(5)得到的純鉻酸鉀溶液,并進(jìn)行保溫、陳化、過(guò)濾、干燥,得到純鉻酸鉀晶體產(chǎn)品和結(jié)晶母液,結(jié)晶母液返回步驟(4)用于溶解鉻酸鉀粗晶。
3.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(2)鐵渣洗滌液是對(duì)鐵渣用水進(jìn)行多級(jí)逆流洗滌,逆流洗滌級(jí)數(shù)為3-5級(jí),洗滌溫度為50-90℃。
4.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(3)得到的堿液返回步驟(1)用于分解鉻鐵礦。
5.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(1)的鉻鐵礦氧化分解溫度為250-400℃,反應(yīng)時(shí)間為1-6小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(1)的氧化劑是空氣、氧氣、硝酸鉀或過(guò)氧化鉀。
7.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(2)的浸取后溫度為80-180℃。
8.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(3)的分離溫度為60-120℃。
9.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(4)的溶解溫度為30-90℃,鉻酸鉀濃度為20-50wt%。
10.如權(quán)利要求1所述的方法,其特征是所述的步驟(5)的酸化劑是無(wú)機(jī)酸、酸性氣體、鉻酸酐、重鉻酸鉀、碳酸氫鉀或硫酸氫鉀。
11.如權(quán)利要求10所述的方法,其特征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(fā)明屬于鉻鹽的生產(chǎn)方法領(lǐng)域,特別涉及鉻酸鉀的清潔生產(chǎn)方法。該方法包括鉻鐵礦在KOH的液相介質(zhì)中與化學(xué)計(jì)量的氧化劑進(jìn)行反應(yīng),得到含堿液、鉻鹽及鐵渣的混合反應(yīng)產(chǎn)物;其中KOH與礦的重量比為2∶1-6∶1;混合反應(yīng)產(chǎn)物的浸取,浸出漿料的鉻酸鉀粗晶-鐵渣-堿液分離,鉻酸鉀粗晶經(jīng)溶解、除雜、結(jié)晶獲得純化的鉻酸鉀結(jié)晶產(chǎn)品。本方法的反應(yīng)溫度為250-400℃,鉻回收率在99%以上,鐵渣量為0.6噸/每噸產(chǎn)品。與目前工業(yè)上采用的碳?jí)A焙燒工藝相比較,反應(yīng)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(hào)C01G37/14GK1410358SQ0114168
公開(kāi)日2003年4月16日 申請(qǐng)日期2001年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月8日
發(fā)明者鄭詩(shī)禮, 張懿, 李佐虎, 王志寬, 齊濤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所