專利名稱：一種堿式硫酸鉻的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無機化合物的制備方法，具體涉及一種堿式硫酸鉻無機化合物的制備方法。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外堿式硫酸鉻的制備方法大多是以重鉻酸鹽為原料，主要有以下幾種方法有機物還原法，是以重鉻酸鈉的水溶液或其結(jié)晶母液用硫酸或(NaHSO4溶液)酸化后，以蔗糖、麥芽糖或木屑等有機物還原劑還原制成；二氧化硫還原法，在重鉻酸鈉的溶液中通入SO2制成；另外還有碳素鉻鐵法，中和法，回收法，甲醛法，廢鉻革渣制備鉻鹽法等。而傳統(tǒng)的重鉻酸鈉生產(chǎn)方法是由鉻鐵礦、碳酸鈉和石灰粉按一定比例煅燒，水浸和過濾后，結(jié)晶出鉻酸鈉，再經(jīng)酸化、蒸發(fā)等工序得到重鉻酸鈉，再按一定比例加入硫酸，還原劑最后得到堿式硫酸鉻。此工藝在制備鉻酸鈉時，鉻的收率為75％-81％其中未分解的鉻鐵礦為10％-14％，隨渣帶走的鉻占6％-10％，粉塵及飛灰?guī)ё?.5％-3％。其中隨渣帶走的鉻大部分為可溶的有毒的六價鉻，對環(huán)境造成嚴(yán)重危害。該方法不僅工藝流程長，而且成本高，廢渣很難處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已知技術(shù)存在的缺陷，研制出一種以鉻鐵礦為原料，采用硫酸法制備堿式硫酸鉻的新工藝方法，提高鉻的收率，生產(chǎn)中達到無有毒的廢水、廢渣、廢氣排放，最大限度地減輕對環(huán)境的污染。
本發(fā)明制備堿式硫酸鉻的工藝方法是以鉻鐵礦為原料，先研磨成顆粒，加入酸解反應(yīng)器，再加入硫酸，加入量為礦粉重量的1-4倍，在攪拌速度為60-160轉(zhuǎn)/分，升溫溫度為90-160℃條件下，加入催化劑重鉻酸鹽、鉻酸酐或高氯酸鉀進行酸解反應(yīng)，該反應(yīng)溫度為110-170℃，反應(yīng)時間為1-8小時，將反應(yīng)液進行過濾，除去廢渣硅石；將過濾后的酸解液進行除鐵，用堿調(diào)整過濾后的酸解液游離酸值為3.1％-0.8％，在攪拌條件下加入晶種鈣鹽、鎂鹽、氧化鉻或氧化鐵，控制反應(yīng)溫度為130-190℃，保溫30-120分鐘后進行過濾，除鐵，濾液為硫酸鉻溶液，向其中加入碳酸鈉進行中和，調(diào)和至鹽基濃度為33±1％后，將母液進行干燥，最終獲取堿式硫酸鉻。
上述原料鉻鐵礦在酸解前，首先研磨成粒度為0.05-0.09mm(含鉻量為≥30％)的顆粒，酸解所加入的硫酸濃度為60％-95％，加入催化劑重酸鉻鹽是指重鉻酸鈉、重鉻酸鉀或重鉻酸銨，酸解反應(yīng)加入的催化劑量為礦粉重量的4％-20％，最后采用真空過濾，濾去廢渣硅石，濾液進入下一道工序。
對過濾后的酸解液進行除鐵，先用堿調(diào)整其游離酸值，所用堿是指碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀；除鐵過程加入的各種鈣鹽是氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣或有機酸鈣；鎂鹽為氧化鎂、碳酸鎂、氫氧化鎂；除鐵反應(yīng)升溫速度控制為0.5-12℃/分，上述除鐵、經(jīng)過濾后的廢渣為黃鐵礬或赤鐵礬。黃鐵礬或赤鐵礬處理是通過堿液溶解，在20-95℃使PH值逐漸由4調(diào)至12，在PH＝6-9和堿耗量為化學(xué)計量的1-1.3倍時，完全分解，經(jīng)過濾，濾液可以經(jīng)過濃縮、結(jié)晶、分離獲得芒硝，其濾液可以循環(huán)利用；過濾后的廢渣經(jīng)焙燒、水浸、分離，分離后的濾液經(jīng)干燥獲得氧化鐵紅，濾液可循環(huán)至除鐵后的濾液中，以提高鉻的收率。
本發(fā)明與已有技術(shù)相比較，最為顯著的特點改變了傳統(tǒng)的用重鉻酸鈉制備堿式硫酸鉻的工藝方法，研制出了硫酸法生產(chǎn)堿式硫酸鉻的工藝技術(shù)，其工藝流程簡便，廢渣中不含有Cr6+廢渣排放，主要成分為二氧化硅；對除鐵后的廢渣經(jīng)過一般常規(guī)的工藝處理，形成可利用的氧化鐵紅。因此發(fā)明的整個工藝過程中無有毒的廢水、廢渣、廢氣排放，解決了已有技術(shù)對環(huán)境造成嚴(yán)重危害的問題。


圖1是本發(fā)明制備堿式硫酸鉻的工藝流程框圖。
具體實施例方式
實例1將20g鉻鐵礦(含鉻45％)研磨至粒度為0.05mm的粉，放入到三口燒瓶中，加入濃度為60％硫酸80g，攪拌速率為60轉(zhuǎn)/分，升溫至110℃，加入重鉻酸鈉2g，再升溫至150℃，保溫6小時，真空過濾，得濾渣2g；濾液加入碳酸鈉調(diào)游離酸至2.3％，加入7g氧化鈣，攪拌速度為30轉(zhuǎn)/分，升溫至185℃，升溫速度為0.5℃/分，保溫50分鐘后，過濾得到濾液200g(含鉻3.8％)，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為33.5％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻33g，鉻的收率為81％。
實例2將20g鉻鐵礦(含鉻45％)研磨至粒度為0.09mm的粉，放入到三口燒瓶中，加入濃度為85％硫酸60g，攪拌速率為100轉(zhuǎn)/分，升溫至150℃，加入重鉻酸鉀3g，再升溫至160℃，保溫5小時，真空過濾，得濾渣1.8g；濾液加入氫氧化鈉調(diào)游離酸至2.5％，加入6g氧化鐵，攪拌速度為40轉(zhuǎn)/分，升溫速度為0.9℃/分，升溫至175℃，保溫120分鐘后，過濾得到濾液174g(含鉻4.2％)，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為32.8％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻33.2g，鉻的收率為82％。
實例3
將20g鉻鐵礦(含鉻50％)研磨至粒度為0.06mm的粉，放入到三口燒瓶中，加入濃度為95％硫酸40g，攪拌速率為120轉(zhuǎn)/分，升溫至120℃，加入重鉻酸銨1.5g，再升溫至130℃，保溫5小時，真空過濾，得濾渣1.7g；濾液加入碳酸鉀調(diào)游離酸至3.1％，加入6g氧化鎂，攪拌速度為60轉(zhuǎn)/分，升溫至180℃，升溫速度為0.7℃/分，保溫100分鐘后，過濾得到濾液187g，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為32.8％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻37.4g，鉻的收率為79％。
實例4將20g鉻鐵礦(含鉻50％)研磨至粒度為0.074mm的粉，放入到三口燒瓶中，加入濃度為80％硫酸55g，攪拌速率為160轉(zhuǎn)/分，升溫至110℃，加入鉻酸酐4g，再升溫至140℃，保溫5小時，真空過濾，濾液加入氫氧化鉀調(diào)游離酸至1.5％，加入5g氧化鉻，攪拌速度為90轉(zhuǎn)/分，升溫速度為1℃/分，升溫至160℃，保溫80分鐘后，過濾得到濾液185g，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為33.1％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻38.2g，鉻的收率為82％。
實例520g鉻鐵礦(含鉻45％)研磨至粒度為0.08mm的粉，放入到三口燒瓶中，加入濃度為70％硫酸65g，攪拌速率為90轉(zhuǎn)/分，升溫至150℃，加入高氯酸鉀4g，再升溫至110℃，保溫6小時，真空過濾，濾液加入碳酸鈉調(diào)游離酸至0.8％，加入4g檸檬酸鈣，攪拌速度為40轉(zhuǎn)/分，升溫至140℃，升溫速度為1.2℃/分，保溫90分鐘后，過濾得到濾液，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為33.1％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻38.2g，鉻的收率為81％。
實例6其他同例1，加入5g碳酸鈣，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分，升溫速度為1.1℃/分，升溫至150℃，保溫30分鐘后，過濾得到濾液175g，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為33.1％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻36.2g，鉻的收率為75％。
實例7其他同例2，加入4g碳酸鎂，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分，升溫速度為1.1℃/分，升溫至140℃；保溫40分鐘后，過濾得到濾液175g，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為33.1％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻36.2g，鉻的收率為75％。
實例8其他同例3，加入4g氫氧化鎂，攪拌速度為50轉(zhuǎn)/分，升溫速度為1.1℃/分，升溫至130℃；保溫30分鐘后，過濾得到濾液185g，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為33.1％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻36.6g，鉻的收率為75.8％。
實例9
其他同例4，加入4g氫氧化鈣，升溫至180℃；保溫60分鐘后，過濾得到濾液187g，加入碳酸鈉調(diào)整堿度為33.4％，經(jīng)干燥得到堿式硫酸鉻37.6g，鉻的收率為80.6％。
權(quán)利要求
1.一種堿式硫酸鉻的制備方法，以鉻鐵礦為原料，其特征是(1)將鉻鐵礦研磨成顆粒，加入酸解反應(yīng)器，(2)向酸解反應(yīng)器中加入硫酸，加入量為礦粉重量的1-4倍，在攪拌速度為60-160轉(zhuǎn)/分，升溫，溫度為90-160℃條件下，加入催化劑進行酸解反應(yīng)，反應(yīng)溫度為110-170℃，反應(yīng)時間為1-8小時，(3)將反應(yīng)液進行過濾，除去廢渣硅石，(4)將過濾后的酸解液進行除鐵，用堿調(diào)整其游離酸值為3.1％-0.8％，在攪拌速度為30-90轉(zhuǎn)/分條件下加入晶種鈣鹽、鎂鹽、氧化鉻或氧化鐵，控制溫度為130-190℃，保溫30-120分鐘后進行過濾，(5)向過濾后的硫酸鉻溶液加入碳酸鈉進行中和，調(diào)至鹽基度為33±1％后，將母液進行干燥，獲得堿式硫酸鉻。
2.按照權(quán)利要求1所述的一種堿式硫酸鉻的制備方法，其特征是研磨后的鉻鐵礦顆粒度為0.05-0.09mm。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種堿式硫酸鉻的制備方法，其特征是酸解反應(yīng)加入的催化劑重鉻酸鹽是重鉻酸鈉、重鉻酸鉀或重鉻酸銨。
4.按照權(quán)利要求1或3所述的一種堿式硫酸鉻的制備方法，其特征是酸解反應(yīng)所加入的催化劑量為礦粉重量的4％-20％。
5.按照權(quán)利要求1所述的一種堿式硫酸鉻的制備方法，其特征是用以調(diào)整過濾后的酸解液的堿為碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鈉或氫氧化鉀。
6.按照權(quán)利要求1所述的一種堿式硫酸鉻的制備方法，其特征是過濾后的酸解液除鐵所加入的晶種鈣鹽為氧化鈣、碳酸鈣、氫氧化鈣或有機酸鈣，鎂鹽為氧化鎂、碳酸鎂或氫氧化鎂。
7.按照權(quán)利要求1所述的一種堿式硫酸鉻的制備方法，其特征是過濾后的酸解液除鐵過程的升溫速度控制為0.5-1.2℃/分。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堿式硫酸鉻化合物的制備方法，以鉻鐵礦為原料，經(jīng)過研磨，加入硫酸、攪拌、升溫，溫度為90－160℃條件下，加入催化劑，反應(yīng)溫度為110－170℃，反應(yīng)1－8小時后，過濾，濾渣為二氧化硅；濾液用堿調(diào)整到游離酸值為3.1％－0.8％，在攪拌條件下，加入晶種鈣鹽、鎂鹽或氧化鉻、氧化鐵，控制溫度為130－190℃，保溫30－120分鐘后，過濾除去含鐵渣質(zhì)，過濾后母液加入碳酸鈉進行中和反應(yīng)，調(diào)和至鹽基質(zhì)為33±1％，將母液干燥獲得成品堿式硫酸鉻；除鐵后的濾渣，經(jīng)過一般常規(guī)工藝處理得到可利用的氧化鐵紅，本發(fā)明的整個工藝流程短，無有毒廢水、廢渣、廢氣排放，解決了已有技術(shù)存在的對環(huán)境造成的危害問題。
文檔編號C14C3/06GK1526646SQ03134048
公開日2004年9月8日 申請日期2003年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月23日
發(fā)明者史培陽, 姜茂發(fā), 劉承軍, 劉素蘭 申請人:史培陽, 姜茂發(fā), 劉承軍