專利名稱：純氧堿熔法制取鉻酸鈉和重鉻酸鈉的方法
技術領域：
本發明涉及一種純氧堿熔法制取鉻酸鈉和重鉻酸鈉的方法，屬無機鹽制造技術領域。
鉻酸鈉(Na2Cr2O4·4H2O)是生產重鉻酸鈉、鉻黃等的基本原料。重鉻酸鈉(Na2Cr2O7)，又名紅礬，是生產重鉻酸鉀、鉻酐、鉻綠等鉻鹽產品的基本原料，二者均屬重要的無機化工原料。廣泛用于電鍍、制革、印染、醫藥、油脂精制、催化劑、合成橡膠、香料及不銹鋼制造等工業。隨著我國及世界經濟的發展，其需求量越來越多。但是目前鉻酸鈉、重鉻酸鈉的生產，主要存在環境污染嚴重，生產效率低，收率低(僅為75％)的不足，環境污染尤為突出。在我國，每生產1噸重鉻酸鈉，需排放3噸鉻渣，若按年產10萬噸重鉻酸鈉，則全國每年排放30萬噸鉻渣，而鉻渣的治理難度極大。自60年代至今，我國及世界各國一直至力于鉻渣治理的研究。直到去年，才有了較大突破，發明了一種采用鉻礦、堿、固體氧化劑生產鉻酸鈉、重鉻酸鈉的方法，去掉了大量填料，鉻渣排放大大減少，制造工藝簡單，設備投資減少。但是生產產品的質量易受氧化劑、二氧化碳等的影響，增加了處理工序和成本。
本發明的目的是提供一種制造工藝更簡單、生產效率高，鉻渣排放進一步減少，環境污染小，生產質量高的純氧堿熔法制取鉻酸鈉和重鉻酸鈉的方法。
本發明的目的是通過以下技術方案來達到的。
本發明的一種技術解決方案是，用純氧堿熔法制取鉻酸鈉。其特殊之處是，它包括混合1，高溫熔融2，稀釋3，分離4，蒸發5，冷卻結晶6，甩水7，母液回收8，鐵渣洗滌9諸工序。在混合1中僅有兩種原料，一種是鉻礦，另一種是燒堿，鉻礦和燒堿的重量比為，鉻礦∶燒堿＝1∶1.7～5。在高溫熔融2中，向盛放高溫熔融物質的反應罐中吹入純氧氣作為反應的氧化劑，吹入純氧氣的量足以使高溫熔融物質完全發生氧化反應。
在高溫熔融2中，所吹入的氧氣與高溫熔融物質的重量比為，高溫熔融物質∶純氧氣＝2.7～6∶0.32～4.8。
本發明的第二種技術解決方案是用純氧堿熔法制取重鉻酸鈉的方法。從混合1到鐵渣洗滌9諸工序與第一種技術解決方案相同，均屬于制備鉻酸鈉的工序。從溶解10到慮渣洗滌21是由鉻酸鈉制備重鉻酸鈉的工序。具體地說，這種方法，包括以下十幾種工序，即混合1，高溫熔融2，稀釋3，分離4，蒸發5，冷卻結晶6，甩水7，母液回收8，鐵渣洗滌9，溶解10，中和11，分離12，酸化13，蒸發14，分離15，蒸發16，冷卻結晶17，脫水18，母液回收19，芒硝洗滌20，慮渣洗滌21。在混合1中，所用的原料只有鉻礦和燒堿鉻礦和燒堿的重量比為鉻礦∶燒堿＝1∶1.7～5。在高溫熔融2中，向盛放高溫熔融物質的反應罐中吹入純氧氣作為反應物的氧化劑，吹入純氧氣的量足以使高溫熔融物質完全發生氧化反應。
在高溫熔融2中，所吹入的氧氣與高溫熔融物質的重量比為，高溫熔融物質∶純氧氣＝2.7～6∶0.32～4.8。
生產鉻酸鈉和重鉻酸鈉的機理是鉻礦的主要成份是Cr2O3，在高溫下(500～600℃)，鉻礦與燒堿處于熔融狀態，鉻礦中的Cr2O3與燒堿(NaOH)，在吹入的純氧氣強氧化下，發生反應，時間1～2小時，生成鉻酸鈉后，將高溫熔融物質倒入轉動的密閉容器中，高溫熔融物質處于流動狀態，與水混合。產生的熱蒸氣經密閉容器中的排氣口排出，稀釋時間1～1.5小時。稀釋后的混合物質，經常規設備分離，濾液經蒸發后，再冷卻結晶，經甩水后，使鉻酸鈉(Na2Cr2O4·4H2O)與母液分離，生產出成品，母液經蒸發后，其內的殘留燒堿再回收利用，鐵渣經水清洗后，濾液返回稀釋工序再利用，鐵渣排放。由此完成了鉻酸鈉的制造過程。然后再由鉻酸鈉制取重鉻酸鈉。先將固體鉻酸鈉放到反應容器內，然后注水溶解，加酸中和，除去少量堿，同時形成氫氧化鋁沉淀，經分離將其除去，經分離沉淀后的濾液經酸化使鉻酸鈉轉變成重鉻酸鈉，同時有芒硝(Na2SO4)生成，經蒸發后析出，并分離除去，分離芒硝后的溶液經蒸發、冷卻后有重鉻酸鈉結晶析出，重鉻酸鈉經脫水成為產品，脫水母液可回收利用。
由于本技術解決方案所用原料僅有鉻礦和燒堿，用純氧氣做氧化劑，在高溫熔融狀態下的鉻礦迅速吸收吹入的氧氣發生了強氧化反應，既克服了純氧氣不能直接通入高溫熔融鉻礦容器內的偏見，又提高了氧化速度，由原來的氧化時間2～3小時，提高到1-2小時；還消除了因空氣中二氧化碳進入高溫熔融鉻礦而生成碳酸鹽(Na2CO3)造成物料熔融溫度增高，流動性變差的問題，省去了后面處理碳酸鹽的工藝，提高了產品的質量；又避免了因固體氧化劑(如硝酸鈉、銷酸鉀等硝酸鹽)的加入，造成產品質量低的不足，產品質量提高了3個百分點。而且還降低了成本。由于原料中只有鉻礦和燒堿，沒有其它輔料，所以生產1噸重鉻酸鈉所排出的鉻渣量，僅為老工藝的27.3％，生產1噸鉻酸鈉所排放鉻渣的量，僅為老工藝的17.45％，從根本上解決了產生廢渣的量。
附面說明
圖1-本發明生產鉻酸鈉的一個工藝流程2-本發明生產重鉻酸鈉的一個工藝流程圖下面結合附圖給出本發明的實施例，用來進一步說明技術解決方案。
由于生產重鉻酸鈉的工藝，全部包括了生產鉻酸鈉的工藝，因此，這里給出生產重鉻酸鈉的實施例，便同時說明了生產鉻酸鈉的工藝。
實施例1，參考圖1、圖2。在混合1中，按鉻礦∶燒堿＝1∶3的比例，向轉動的反應罐中投入原料100公斤，加熱反應罐，使反應罐中物料的溫度達到500～600℃，從而進入了高溫熔融2，在這里向罐內吹入純氧120kg，(相當于高溫熔融物質∶氧氣＝3∶0.36)，持續時間1小時，使高溫熔融物質發生一系列物理化學變化，將鉻礦中的三價鉻氧化成六價鉻。然后將氧化成六價鉻的混合物倒入帶攪拌的一個密閉容器中，進入稀釋工序3。在這里，按高溫熔融物質∶水＝1∶4的比例，將水輸入到另一個帶攪拌的密閉容器中，擰動開關，使高溫熔融物質緩緩流入盛水的密閉容器中，使高溫熔融物質稀釋降溫，這時，混合物中的Na+，GO42-，OH-等溶于水中，其它不溶性物質以固體狀態存在，然后進入分離工序4。在該工序中，用壓濾機將由稀釋工序得到的液體狀混合物分離，溶液進入一個容器，濾渣(即鐵渣)進入另一個容器。將容器中的溶液加熱蒸發，從而進入了蒸發工序5，在這里將溶液中的水份蒸發掉，然后將混合物送入冷卻器中冷卻，從而進入了冷卻工序6。在該工序中，使鉻酸鈉(Na2Cr2O4·4H2O)從濃堿中結晶出來，然后進入甩水工序7。在這里用脫水機使鉻酸鈉晶體與母液(液堿)分離，從而生產出固體鉻酸鈉。經脫水分離出的母液在母液回收工序8中預以回收，在該工序中，將母液蒸發，蒸發后剩下的燒堿再回收利用。進入另一個容器中的濾渣(鐵渣)在鐵渣洗滌工序9中，用清水沖洗2-3遍，其中所含可溶性的物質，溶于水中，輸入一容器中貯存，以便在稀釋工序3中用來稀釋高溫熔融的鉻礦，清洗后的鐵渣貯存后再利用便可。由此完成了鉻酸鈉的生產過程。然后再經過以下工序生產出重鉻酸鈉。
將得到的固體鉻酸鈉在溶解工序10中將其溶解，然后向溶液中加入硫酸進入中和工序11，加入硫酸的目的，是使溶液中的雜質形成沉淀，加熱煮沸后，使更多的雜質形成形成沉淀，然后進入分離工序12，在該工序中，用壓濾機將物料進行分離，溶液進入一容器進行酸化，濾渣進入另一容器。在酸化工序13中，向容器內加入適量硫酸，使鉻酸鈉脫水轉化成重鉻酸鈉，然后轉入蒸發工序14。濾渣在另一容器中加水洗滌(濾渣洗滌工序21)，可溶性鉻堿及濾液回收用于溶解鉻酸鈉。在蒸發工序14中蒸發掉溶液中的水份，首先使芒硝(Na2SO4)結晶析出，然后進入分離工序15。在分離工序15中，將固體芒硝與溶液進行分離，分離后的芒硝經芒硝洗滌工序20，回收利用可溶性鈉鹽。過濾后的溶液，進入蒸發工序16中，在這里，使溶液中的水份進一步得到蒸發，然后進入冷卻結晶工序17，在這里，重鉻酸鈉結晶析出，然后將其放入脫水器內脫水，由此進入了脫水工序18，在這里，用脫水機使固體重鉻酸鈉與母液分離，由此生產出了重鉻酸鈉，分離出的母液在母液回收工序18中流到一容器內預以回收，然后將其引到中和工序加以利用。特點，原料利用充分，工藝簡單，濾渣少，生產效率和產品收率高。
實施例2，參考圖1、圖2。在混合1中，鉻礦∶燒堿＝1∶1.7，原料重量仍為100公斤，在高溫熔融2中，吹入的純氧氣為36Kg(相當于高溫熔融物質∶氧氣＝4∶1.44)，在稀釋工序3中，高溫熔融物質∶水＝1∶10。其它部分的加工過程與實施例1相同。與實施例1相比，因燒堿減少，原料加熱，變成高溫熔融物質時，其流動性變差，但因所用氧氣量增加了三倍，因此，氧化速度加快。因燒堿量降低，其生產成本略有下降。
實施例3，參考圖1、圖2。在混合1中，鉻礦∶燒堿＝1∶5，原料重量仍為100公斤，在高溫熔融2中，吹入的純氧氣為48公斤(相當于高溫熔融物質∶氧氣＝6∶1.92)。其它部分的加工過程與實施例1相同。與實施例1相比，因燒堿用量增多，高溫熔融物質的流動性性好，所用氧氣量增加，氧化速度加快，重鉻酸鈉的收率提高，但生產成本提高。
實施例4、參考圖1、圖2、在混合1中，鉻礦∶燒堿＝1∶4，原料重量仍為100公斤，在高溫熔融2中，吹入的純氧氣為80kg(相當于高溫溶融物質∶氧氣＝6∶4.8)。其它部分的加工過程與實施例1相同。同實施1相比，燒堿用量有增加，高溫熔融物質的流動性更好些。所用氧氣增多，氧化速度進一步加快，生產效率和重鉻酸鈉的收率均有提高。但成本增高。
同理，根據權利要求限定的保護范圍和本說明書給出的技術解決方案，還能給出多個實施例，都屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種純氧堿熔法制取鉻酸鈉的方法，其特征是，它包括混合(1)，高溫熔融(2)，稀釋(3)，分離(4)，蒸發(5)，冷卻結晶(6)，甩水(7)，母液回收(8)，鐵渣洗滌(9)諸工序，在混合(1)中，所用的原料為鉻礦和燒堿，鉻礦和燒堿的重量比為鉻礦∶燒堿＝1∶1.7～5。在高溫熔融(2)中，向盛放高溫熔融物質的反應罐中吹入純氧氣作為反應物的氧化劑，吹入純氧氣的量足以使高溫熔融物質完全發生氧化反應。
2.根據權利要求1所述純氧堿熔法制取鉻酸鈉的方法，其特征是，在高溫熔融(2)中，所吹入的氧氣與高溫熔融物質的重量比為高溫熔融物質∶純氧氣＝2.7～6∶0.32～4.8。
3.一種純氧堿熔法制取重鉻酸鈉的方法，其特征是它包括混合(1)，高溫熔融(2)，稀釋(3)，分離(4)，蒸發(5)，冷卻結晶(6)，甩水(7)，母液回收(8)，鐵渣洗滌(9)，溶解(10)，中和(11)，分離(12)，酸化(13)，蒸發(14)，分離(15)，蒸發(16)，冷卻結晶(17)，脫水(18)，母液回收(19)，芒硝洗滌(20)，慮渣洗滌(21)諸工序，在混合(1)中，所用的原料為鉻礦和燒堿，鉻礦和燒堿的重量比為，鉻礦∶燒堿＝1∶1.7～5，在高溫熔融(2)中，向盛放高溫熔融物質的反應罐中吹入純氧氣作為反應物的氧化劑，吹入純氧氣的量足以使高溫熔融物質完全發生氧化反應。
4.根據權利要求3所述的純氧堿熔法制取重鉻酸鈉的方法，其特征是，在高溫熔融(2)中，所吹入的氧氣與高溫熔融物質的重量比為，高溫熔融物質∶純氧氣＝2.7～6∶0.32～4.8。
全文摘要
本發明公開了一種純氧堿熔法制取鉻酸鈉和重鉻酸鈉的方法,屬無機鹽制造技術領域。制造鉻酸鈉需經原料混合、高溫熔融、稀釋、分離、蒸發、冷卻結晶、甩水、母液回收、鐵渣洗滌等工序。原料僅有鉻礦和燒堿,在高溫熔融中吹入純氧。生產重鉻酸鈉時,在以上工序基礎上,再增加溶解、中和、分離、酸化、蒸發、分離、蒸發、冷卻結晶、脫水、母液回收諸工序。與現有技術相比,具有工藝簡單,投資少,產品收率高,純度大,生產產品所排放的廢渣僅為現有工藝的四分之一,是一種非常理想的生產方法。
文檔編號C01G37/00GK1240763SQ9811032
公開日2000年1月12日 申請日期1998年6月29日 優先權日1998年6月29日
發明者張志禮, 馬貴宦, 韓惠田, 孫忠壽 申請人:龍口市明光化工廠