專利名稱：重鉻酸銨的生產方法
技術領域：
本發明涉及重鉻酸銨的生產方法，更具體地說，涉及以堿金屬鉻酸鹽和碳酸氫銨為原料在水溶液中進行復分解反應，然后將生成的鉻酸銨加熱分解來生產重鉻酸銨的方法。
除了上述復分解法之外，也可以利用鉻酐與氨水中和法來生產，其化學反應式為(3)該方法的工藝簡單，也沒有任何副產物產生，但是作為原料的鉻酐的價格高，而且鉻酐的生產過程仍然產生硫酸鈉等副產物。
與氨堿法制堿相類似，鉻酸鈉氨水溶液經碳化可以轉化成鉻酸銨和碳酸氫鈉沉淀(成思危等，《鉻鹽生產工藝》，化學工業出版社，P153，1988年)，中國專利申請公開CN1310132A提出用鉻酸鈉溶液先吸入氨，然后用二氧化碳碳化以使其轉化為碳酸氫鈉和鉻酸銨。但是，上述過程由于溶液中的NH4+、HCO3-是逐漸增加的，根據Na+，NH4+//CrO42-，HCO3--H2O體系相圖可以知道，在此情況下會優先析出鉻酸銨鈉復鹽結晶，還可能與碳酸氫鈉同時析出。因此，要在過程中控制得到純的鉻酸銨是困難的，而且工藝也比較復雜。
優選在上述步驟(4)之后還增加一個用水洗滌鉻酸銨結晶的步驟。
優選在上述步驟(5)之后還增加一個將重鉻酸銨在水溶液中進行重結晶的步驟。
優選在上述步驟(2)之后還增加一個用水洗滌堿金屬碳酸氫鹽沉淀的步驟并將洗滌液合并入上述步驟(3)中。
優選把上述步驟(2)中分離出的堿金屬碳酸氫鹽直接加入到鉻鐵礦焙烘單元或在150～200℃的溫度下煅燒，把煅燒生成的純堿返回鉻鐵礦焙燒單元，并把生成的CO2氣體與步驟(5)中產生的NH3氣一起返回供上述步驟(4)排出的母液(II)吸收，然后將所獲溶液合并到步驟(1)中。
下面詳細地描述本發明。
本發明方法的化學反應原理為(4)(5)本發明方法與上述反應式(1)和(2)的方法不同，反應式(1)和(2)方法中的副產品Na2SO4或NaCl無直接作為原料用于鉻鹽的生產系統中，而在用于其他生產系統中時又會由于含有少量或微量鉻而不受歡迎。而在本發明反應式(4)的方法中的副產品NaHCO3只要在150～200℃的溫度下煅燒，使其轉化成Na2CO3后就可直接返回鉻鐵礦焙燒單元。因此沒有任何廢物排出，既可以降低成本，又能保證不污染環境。另外，由于在反應式(4)體系中，NaHCO3的溶解度最小，所以優先沉淀，造成反應向右轉移，從而加速反應，并能使它容易與溶解度較大的鉻酸銨分離。而在要使鉻酸銨成為結晶析出時又可通過吸氨處理來使NaHCO3轉變成溶解度大于鉻酸銨的Na2CO3，從而使殘留的Na+能夠容易地被分離。經過如此兩次分離的鉻酸銨就能直接用于按照反應式(5)轉化成照相級重鉻酸銨產品。如果要確保產品有更高的純度，優選在步驟(4)之后還增加一個用水洗滌鉻酸銨結晶的步驟以及在步驟(5)之后還增加一個將重鉻酸銨在水溶液中進行重結晶的步驟。
另外，本發明的方法也與普通氨堿法不同，本發明方法直接加入的是碳酸氫銨，使得溶液中的NH4+濃度迅速達到較高水平，躍過鉻酸銨鈉復鹽結晶區，這樣可以避免析出復鹽結晶而只析出碳酸氫鈉結晶，從而有利于解決鉻酸銨與鈉鹽分離的問題。
另外，在本發明的方法中，為了提高鉻的一次回收率，優選在上述步驟(2)之后還增加一個用水洗滌金屬碳酸氫鹽沉淀的步驟并將洗滌液合并入上述步驟(3)中。以及優選將上述步驟(4)排出的母液(II)返回上述步驟(1)。另外，為了盡量節省NH4HCO3的用量，優選用返回的母液(II)吸收在步驟(5)中產生的NH3氣和在碳酸氫鈉的焙燒步驟中產生的CO2氣。
與本領域的現有技術相比，本發明的方法具有如下有益效果1.使用鉻酸鈉或鉻酸鉀和碳酸氫銨為原料，原料價廉易得，工藝簡單，成本低。
2.氨和二氧化碳可以循環使用，鈉以碳酸氫鈉或碳酸鈉的形式回收循環利用，對環境不產生任何污染。
3.重鉻酸銨產品的雜質含量低、質量高。
對附圖的簡單說明
圖1是本發明方法生產鉻酸銨的工藝流程圖。在本工藝流程圖中，步驟(1)、(2)、(3)、(4)、(5)為必要的特征，而碳酸氫鈉焙燒步驟和母液(II)吸收NH3和CO2并返回步驟(1)的步驟屬于附加的特征。另外，為了簡明起見，在本流程圖中沒有示出作為附加特征的重結晶步驟。而重結晶是提高產品純度和改善結晶狀態和外觀的一種重要手段，但重結晶是一種常規技術，故未將其示出。
下面舉出實施例來進一步解釋本發明，但本發明不受這些實施例的限定。實施例1向一個安裝有攪拌器和溫度計的四口燒瓶中加入濃度為35重量％的鉻酸鈉水溶液280g(內含Na2CrO498.0g，0.605mol)，再加入碳酸氨96g(1.22mol)，在45℃攪拌1小時，過濾，碳酸氫鈉沉淀用60mol水分三次洗滌，洗滌液合并入母液(I)中，共獲得母液(I)約260ml，將沉淀在160℃下煅燒1小時后得到純堿Na2CO353g，其中含鉻酸鈉3重量％(可直接返回鉻鐵礦焙燒單元)。另外，測得母液(I)中的HCO3-濃度約為2.85M，即HCO3-的總含量為0.74mol。向母液(I)中通入20g NH3(1.18mol)(NH3/HCO3-＝1.5mol/mol)。冷卻至16℃，得到鉻酸銨結晶22.8g，在110℃干燥2小時，獲得照相級重鉻酸銨產品19.0g。實施例2向一個安裝有攪拌器和溫度計的四口燒瓶中加入濃度為39重量％的鉻酸鈉水溶液540g(內含Na2CrO4211g，1.30mol)，再加入碳酸氫銨220g(2.78mol)，在50℃攪拌0.5小時，過濾，碳酸氫鈉沉淀用120ml水分三次洗滌，洗滌液合并入母液(I)中，共獲得母液(I)約500ml。將沉淀在120℃煅燒2小時后得到純堿Na2CO3155g，內含鉻酸鈉8重量％(可直接返回鉻鐵礦焙燒單元)。另外，測得母液(I)中的HCO3-濃度為2.96M，即母液(I)的HCO3-總含量為1.48mol。向母液中通入25g NH3(1.47mol)(NH4/HCO3-＝0.99mol/mol)。冷卻至18℃，得到鉻酸銨結晶45.6g，在100℃干燥2.5小時后獲得照相級的重鉻酸銨37.8g。實施例3向一個安裝有攪拌器和溫度計的四口燒瓶中加入濃度為30重量％的鉻酸鈉水溶液300g(內含Na2CrO490g，0.556mol)，再加入碳酸氫銨80g(1.01mol)，在30℃攪拌1小時，過濾，碳酸氫鈉沉淀用90ml水分三次洗滌，洗滌液合并入母液(I)中，共獲得母液(I)約310ml。將沉淀在190℃煅燒0.5小時后獲得純堿Na2CO351g，其中含鉻酸鈉4.5重量(可直接返回鉻鐵礦焙燒單元)。另外，測得母液(I)中的HCO3-濃度為2.27M，即母液(I)的HCO3-總含量為0.70mol。向母液中通入25g NH3(1.47mol)(NH4/HCO3-＝2.1mol/mol)。冷卻至13℃，得到鉻酸銨結晶24.2g，在80℃干燥3小時后獲得照相級重鉻酸銨產品20.0g。
權利要求
1.一種重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，該方法包含下列步驟(1)以堿金屬鉻酸鹽和碳酸氫銨為原料在水溶液中進行復分解反應，堿金屬鉻酸鹽的加入量為1.8～3.2mol/升水溶液，碳酸氫銨的加入量應滿足碳酸氫銨/堿金屬鉻酸鹽＝1～2.2(mol/mol)的關系，反應溫度為20～60℃，反應時間為0.5～2小時；(2)固液分離，除去反應生成的堿金屬碳酸氫鹽沉淀；(3)將所獲的含鉻酸銨的母液(I)進行吸氨處理，氨的吸收量應滿足NH3/HCO3-＝0.8～2.5(mol/mol)的關系；(4)將吸氨后的含鉻酸銨的母液(I)冷卻以使鉻酸銨結晶析出，固液分離，排出母液(II)，收集鉻酸銨結晶；(5)將鉻酸銨在50～180℃下干燥0.5～3小時以促使鉻酸銨受熱分解而生成重鉻酸銨產品。
2.如權利要求1所述的重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，在步驟(4)之后還增加一個用水洗滌鉻酸銨結晶的步驟。
3.如權利要求1或2所述的重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，在步驟(5)之后還增加一個將重鉻酸銨在水溶液中進行重結晶的步驟。
4.如權利要求1所述的重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，在步驟(1)中的堿金屬鉻酸鹽的加入量為2.6～3.0mol/升水溶液。
5.如權利要求1所述的重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，在步驟(1)中的碳酸氫銨的加入量應滿足碳酸氫銨/堿金屬鉻酸鹽＝1.5～2.0(mol/mol)的關系。
6.如權利要求1所述的重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，在步驟(1)中的反應溫度為35～50℃。
7.如權利要求1所述的重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，其中所說的堿金屬是鈉或鉀。
8.如權利要求1所述的重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，在步驟(2)之后還增加一個用水洗滌堿金屬碳酸氫鹽沉淀的步驟并將洗滌液合并入步驟(3)中。
9.如權利要求1或8所述的重鉻酸銨的生產方法，其特征在于，把步驟(2)中分離出的堿金屬碳酸氫鹽直接加入到鉻鐵礦焙烘單元或在150～200℃的溫度下煅燒，把煅燒生成的純堿返回鉻鐵礦焙燒單元，并把生成的CO2氣體與步驟(5)中產生的NH3氣一起返回供上述步驟(4)排出的母液(II)吸收，然后將所獲溶液合并到步驟(1)中。
全文摘要
重鉻酸銨的生產方法，其步驟包括(1)以鉻酸鈉(或鉀)與碳酸氫銨在溶液中進行復分解反應；(2)固液分離，除去生成的碳酸氫鈉沉淀；(3)將所獲的含鉻酸銨的母液(I)進行吸氨處理以使殘留的碳酸氫鹽轉變成溶解度大的碳酸鹽；(4)將吸氨后的母液(I)冷卻以使鉻酸銨析出，固液分離，收集鉻酸銨結晶；(5)將鉻酸銨加熱分解以獲得重鉻酸銨產品。本發明方法的原料價廉易得，工藝簡單，成本低。工藝過程中的副產品碳酸氫鈉能轉變成純堿或者直接加入鉻鐵礦焙烘單元而循環利用，氣體副產品氨和二氧化碳也可循環使用，故對環境無任何污染。
文檔編號C01G37/14GK1397499SQ0212907
公開日2003年2月19日 申請日期2002年8月30日 優先權日2002年8月30日
發明者劉昌見 申請人:劉昌見