一种高密度氧化铬的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种高密度氧化铬的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将铬酸酐进行焙烧，控制焙烧气氛中氧气浓度不低于80vol.％，得到焙烧尾气和氧化铬产品；所述制备方法基于铬酸酐热分解法制备氧化铬的生产工艺，在不改变焙烧温度和焙烧时间的前提下，通过控制焙烧气氛的方法，实现高密度氧化铬的直接制备；制得的氧化铬产品的松装密度均大于0.8g/cm

【技术实现步骤摘要】
一种高密度氧化铬的制备方法
本专利技术属于材料制备
，具体涉及一种高密度氧化铬的制备方法。
技术介绍
氧化铬作为一种重要的工业原料，广泛应用于冶金、颜料、陶瓷、涂层、绿色抛光以及有机催化合成等领域。其中，冶金领域的使用量最大。在应用于冶金领域时，通常希望使用密度更大的氧化铬，以减少其随粉尘飘散所造成的损失。同时，为了满足使用等离子喷熔时所要求的良好流动性和喷射轨迹，要求氧化铬粒度在10～100μm之间，密度1.8～2.1g/cm3，因而需要以高松装密度的氧化铬为原料，经电熔或烧结后进行粉碎、分级，得到合适粒径范围的氧化铬。目前，工业上生产氧化铬的方法主要包括铬酸酐热分解法和六价铬酸盐还原法。铬酸酐热分解法是以铬酸酐为原料，在高温下煅烧制备氧化铬；六价铬酸盐还原法是以硫磺、硫化物或硫酸盐为还原剂，经湿法或干法还原六价铬酸盐制备氧化铬。上述工业化生产方法所制得的氧化铬产品的松装密度较低，仅为0.6～0.7g/cm3。CN1907865A中公开了一种氧化铬的制备方法，该方法以铬盐为原料，以还原性气体作为还原剂，于300～850℃，将铬盐与过量的还原气体一起反应0.5～3h；冷却后，将反应混合物用水洗涤、干燥后，在400～1100℃煅烧1～3h，得到氧化铬粉体，其氧化铬松装密度为0.4～0.5g/cm3。该方法获得氧化铬松装密度低，不能满足冶金领域的应用要求。CN102030370A公开了一种制备高松装密度氧化铬的清洁方法，该方法以铬盐为原料，以还原性气体作为还原剂，于300～800℃，将铬盐与还原气体一起反应0.5～5h，冷却后，将反应混合物用水洗涤、过滤、干燥后得到中间产物；中间产物保温一段时间，控制保温温度为350～550℃，保温时间为0～5h；保温后产物在850～1150℃煅烧0～6h，洗涤干燥后得到高松装密度氧化铬。该方法虽能得到松装密度较高的氧化铬，但其能耗大，总的焙烧时间长，导致产能下降，并且，两段焙烧的焙烧制度不利于工业连续生产。因此，提供一种新的高密度氧化铬的制备方法，提高氧化铬的松装密度与振实密度，使其满足冶金领域的使用要求，同时降低能耗，简化工艺流程，有利于工业连续生产，成为目前亟待解决的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种高密度氧化铬的制备方法，所述制备方法基于铬酸酐热分解法制备氧化铬的生产工艺，在不改变焙烧温度和焙烧时间的基础上，实现高密度氧化铬的直接制备；所述制备方法工艺流程简单，有利于工业连续生产，具有较好的工业应用前景。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：本专利技术提供了一种高密度氧化铬的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：将铬酸酐进行焙烧，控制焙烧气氛中氧气浓度不低于80vol.％，例如80vol.％、82vol.％、84vol.％、86vol.％、90vol.％、92vol.％或96vol.％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，得到焙烧尾气和氧化铬产品。本专利技术中的“高密度氧化铬”是指松装密度达到0.8g/cm3以上，振实密度达到2.0g/cm3以上的氧化铬；本专利技术提供的制备方法目的在于提高氧化铬的密度。本专利技术中，通过控制焙烧气氛，制备得到了高密度的氧化铬产品。焙烧气氛中氧气的浓度对制备高密度的氧化铬产品至关重要。氧气是铬酸酐热分解反应的产物之一，因此，焙烧气氛中的氧气浓度会影响铬酸酐热分解反应平衡，进而影响氧化铬成核与长大的动力学过程，最终影响氧化铬产品的粒径和颗粒形状。若焙烧气氛中的氧气浓度过低，会造成氧化铬绿表面氧空位增加，氧含量偏低，导致氧化铬产品的密度降低。以下作为本专利技术优选的技术方案，但不作为本专利技术提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本专利技术的技术目的和有益效果。作为本专利技术优选的技术方案，所述焙烧的原料还包括添加剂。优选地，所述添加剂包括硼酸、硼砂、淀粉、葡萄糖、尿素、硫酸盐或氟化物中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：硼酸和硼砂的组合，淀粉和葡萄糖的组合，淀粉和硫酸盐的组合，淀粉、葡萄糖和硫酸盐的组合，硼酸和淀粉的组合等，优选为硼酸、淀粉、尿素、硫酸盐或氟化物中的任意一种或至少两种的组合。本专利技术中，添加剂的引入可以促进氧化铬晶粒长大、调整晶粒形貌，从而提高氧化铬的密度。例如，硼酸、硼砂、硫酸盐或氟化物等在温度升高后转变为熔融状态、形成局部的液相量，淀粉、葡萄糖、尿素等分解产生气体，进而促进反应物相互扩散、加速反应，使氧化铬绿晶粒长大的更完整，调整晶粒形貌并减少晶体缺陷，最终提高氧化铬的密度。作为本专利技术优选的技术方案，所述硫酸盐包括硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾中的任意一种或至少两种的组合，所述组合典型但非限制性实例有：硫酸铵和硫酸钠的组合，硫酸钠和硫酸钾的组合，硫酸铵、硫酸钠和硫酸钾的组合等。优选地，所述氟化物包括氟化钠和/或氟化钾。作为本专利技术优选的技术方案，所述添加剂的添加量为铬酸酐质量的0.1～5wt％，例如0.1wt％、0.5wt％、1wt％、1.5wt％、2wt％、2.5wt％、3wt％、3.5wt％、4wt％、4.5wt％或5wt％等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，优选为0.5～2wt％。本专利技术中，添加剂的添加量需进行控制。若添加量过大，会影响氧化铬产品的主含量；若添加量过小，则对促进氧化铬晶粒长大、调整晶粒形貌的作用太弱，会导致氧化铬产品的密度偏低。作为本专利技术优选的技术方案，所述焙烧气氛包括氧气和/或空气，优选为氧气。本专利技术中，通过额外通入氧气和/或空气，发挥助燃作用的同时，保障焙烧气氛中的氧气浓度不低于80vol.％，进而保证最终氧化铬产品的品质。作为本专利技术优选的技术方案，所述焙烧在焙烧窑或焙烧炉内进行。本专利技术中，所述焙烧窑为内加热式回转窑；所述焙烧炉包括电加热炉以及电加热的密闭式焙烧炉。当采用电加热的密闭式焙烧炉时，可选择不通入氧气和/或空气，因为铬酸酐热分解时会产生氧气，该过程中释放的氧气足以保证炉内的焙烧气氛满足要求，即焙烧气氛中的氧气浓度不低于80vol.％，从而得到高密度的氧化铬产品。作为本专利技术优选的技术方案，所述焙烧窑或焙烧炉内的区域包括高温区，焙烧过程在高温区内进行。优选地，所述高温区的温度为900～1500℃，例如900℃、1000℃、1100℃、1200℃、1300℃、1400℃或1500℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。优选地，反应物料在高温区的停留时间为0.5～6h，例如0.5h、1h、1.05h、2h、2.5h、3h、3.5h、4h、4.5h、5h、5.5h或6h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。本专利技术中，焙烧窑或焙烧炉内的区域还包括预热区和冷却区。在预热区，物料逐渐升温；冷却区的作用是使热物料随炉降温后再出料，可以避免还原后新生成的部分三价铬在高温条件下被空气氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高密度氧化铬的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：/n将铬酸酐进行焙烧，控制焙烧气氛中氧气浓度不低于80vol.％，得到焙烧尾气和氧化铬产品。/n

【技术特征摘要】
1.一种高密度氧化铬的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
将铬酸酐进行焙烧，控制焙烧气氛中氧气浓度不低于80vol.％，得到焙烧尾气和氧化铬产品。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧的原料还包括添加剂；
优选地，所述添加剂包括硼酸、硼砂、淀粉、葡萄糖、尿素、硫酸盐或氟化物中的任意一种或至少两种的组合，优选为硼酸、淀粉、尿素、硫酸盐或氟化物中的任意一种或至少两种的组合。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硫酸盐包括硫酸铵、硫酸钠或硫酸钾中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述氟化物包括氟化钠和/或氟化钾。


4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述添加剂的添加量为铬酸酐质量的0.1～5wt％，优选为0.5～2wt％。


5.根据权利要求1-4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述焙烧气氛包括氧气和/或空气，优选为氧气。

【专利技术属性】
技术研发人员：张红玲，张忠元，雒敏婷，谢希智，庆朋辉，陈荣，周鹏，孔红侠，徐红彬，
申请(专利权)人：甘肃锦世化工有限责任公司，中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃;62