一种底心正交结构的羟基氧化铬以及氧化铬的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种底心正交结构的羟基氧化铬以及氧化铬的制备方法，所述方法包括：将六价铬盐溶液加入反应装置中，通入保护性气体后密闭升温，达到反应温度后持续通入还原性气体发生反应，得到还原浆料；将还原浆料固液分离，得到底心正交结构的羟基氧化铬。本发明专利技术所述方法先采用水热还原法由六价铬盐制备羟基氧化铬，并通过工艺参数的控制，调控羟基氧化铬的晶体结构，制备出晶体结构为底心正交结构的羟基氧化铬；本发明专利技术以底心正交结构的羟基氧化铬为原料制备氧化铬颜料，再通过对工艺参数的调控，制备得到高质量、多样化的氧化铬颜料，颜色性能优异，且纯度较高；所述方法流程短，可控性强，清洁高效，能耗较低，适于规模化生产。适于规模化生产。适于规模化生产。

【技术实现步骤摘要】
一种底心正交结构的羟基氧化铬以及氧化铬的制备方法


[0001]本专利技术属于材料制备
，涉及一种羟基氧化铬和氧化铬的制备方法，尤其涉及一种底心正交结构的羟基氧化铬以及颜料级氧化铬的制备方法。

技术介绍

[0002]氧化铬(Cr2O3，也称氧化铬绿)是一种重要的工业原料，广泛应用于冶金、颜料、陶瓷、涂层、磨料以及有机催化合成等领域。氧化铬具有特有的绿色调，且具有稳定性好、耐酸碱、耐高温、耐光耐候等优点，作为绿色颜料广泛用于油漆、涂料、油墨、塑料、橡胶、化纤、纺织、陶瓷、玻璃、水泥等领域，以及化妆品、磁带、食品、粘合剂、静电复印等方面；其独一无二的近似于植物叶绿素的色泽，使其可用于配制类似绿色树叶簇的伪装材料。作为颜料用的氧化铬产品质量要求高，必须有良好的颜色性能，包括色度、着色力、遮盖力等。
[0003]目前，工业上生产Cr2O3的方法主要包括铬酸酐热分解法、六价铬盐还原法和羟基氧化铬热分解法。铬酸酐热分解法是以铬酸酐为原料，在高温下煅烧制备Cr2O3，该方法成本较高且污染严重。六价铬盐还原法是以硫磺或硫化物为还原剂，经湿法或干法还原六价铬盐制备Cr2O3，但该方法存在流程长，引入杂质硫，难以获得高品质产品等问题，而且在生产过程中会产生低附加值的副产品；羟基氧化铬热分解法是用制备的羟基氧化铬在高温下煅烧制备得到氧化铬绿颜料，该方法操作简单，过程清洁。
[0004]而羟基氧化铬作为生产氧化铬的重要前驱体，其自身的制备也需要选择合适的工艺方法。目前，工业上生产羟基氧化铬的方法主要包括三价铬沉淀法和六价铬盐还原法。由于羟基氧化铬的形貌、粒径等性能会直接影响氧化铬产品的各项性能参数，即羟基氧化铬的可控制备对氧化铬的制备及应用具有重要意义。根据羟基氧化铬晶型结构的划分，包括三方结构的α
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CrOOH、斜方结构的β
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CrOOH和无定型的γ
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CrOOH，但目前制备羟基氧化铬的方法无法准确调控产物的晶型结构，因而制备氧化铬绿时产品性能单一，颜色通常发红、偏蓝。
[0005]CN 103420422A公开了一种羟氧化铬的制备方法，该方法以铬盐为原料，以还原性气体为还原剂，于300～800℃将铬盐和过量的还原性气体一起反应；还原产物在还原气氛下冷却后，以3～30的液固比，用20～90℃的洗涤液对还原产物进行洗涤；洗涤后的物料经液固分离或固固分离、干燥，得到羟氧化铬；该方法制备的羟氧化铬为两种晶型结构的混合物，并未明确如何制备单一晶型的产品，且气相还原法所需温度通常较高，反应条件不易控制。
[0006]CN103449521A公开了一种由水合氧化铬制备氧化铬绿颜料的方法，以水合氧化铬为原料，于700～1500℃下煅烧0.3h以上，得到颜料级氧化铬绿。CN101475218A公开了一种氢氧化铬直接制备颜料级氧化铬绿的方法，以氢氧化铬与一定量的添加剂研磨混合，在800～1100℃下活化烧结0.5～3h，洗涤，干燥，分级后得到颜料级氧化铬绿。上述方法采用水合氧化铬或氢氧化铬煅烧制备氧化铬绿，但对于原料的来源及晶型结构并未明确，也没有进行调控，无法解决氧化铬绿产品性能单一，颜色性能不稳定的问题。
[0007]综上所述，对于氧化铬产品的制备，还需要从羟基氧化铬的制备着手，通过控制羟基氧化铬的制备工艺及参数，调控其晶型结构，进而调控制备颜色性能优异的氧化铬绿产品。

技术实现思路

[0008]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底心正交结构的羟基氧化铬以及氧化铬的制备方法，所述方法先采用水热还原法由六价铬盐制备羟基氧化铬，并通过工艺参数的控制，调控羟基氧化铬的晶体结构，该晶体结构不同于现有的羟基氧化铬的晶体结构，再以此为原料进一步制备氧化铬颜料，有助于得到颜色性能优异、稳定的产品。
[0009]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]一方面，本专利技术提供了一种底心正交结构的羟基氧化铬的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0011](1)将六价铬盐溶液加入反应装置中，通入保护性气体后密闭升温，达到反应温度后持续通入还原性气体发生反应，得到还原浆料；
[0012](2)将步骤(1)得到的还原浆料固液分离，得到底心正交结构的羟基氧化铬。
[0013]本专利技术中，以六价铬盐为原料，无需任何添加剂，通过采用水热还原法，将六价铬盐溶液还原得到羟基氧化铬粉体，并通过对反应工艺参数的控制，调控产品的晶体结构，制备出晶体结构为底心正交结构的羟基氧化铬(不同于目前已公开的羟基氧化铬的晶型)，再以该特定晶型和形貌的羟基氧化铬为原料可进一步制备氧化铬颜料，氧化铬颜色性能的稳定性和多样性较强，颜色性能优异，并丰富氧化铬颜料的种类；所述方法流程短，可控性强，清洁高效，能耗较低，易与铬盐工业生产实现上下游衔接，适于规模化生产。
[0014]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。
[0015]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述六价铬盐包括铬酸盐。
[0016]优选地，所述铬酸盐包括铬酸的碱金属盐，优选为铬酸钠和/或铬酸钾。
[0017]优选地，步骤(1)所述六价铬盐溶液中铬离子的浓度为1.85～3.08mol/L，例如1.85mol/L、2mol/L、2.25mol/L、2.5mol/L、2.75mol/L或3.08mol/L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。
[0018]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述反应装置包括立式反应釜、卧式反应釜或鼓泡塔中任意一种，优选为鼓泡塔。
[0019]优选地，步骤(1)所述保护性气体包括氮气、氦气、氖气或氩气中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：氮气和氦气的组合，氦气和氖气的组合，氦气、氖气和氩气的组合，氮气、氦气和氩气的组合等。
[0020]优选地，步骤(1)所述还原性气体包括氢气。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，步骤(1)所述反应的温度为260～280℃，例如260℃、265℃、270℃、275℃或280℃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。
[0022]本专利技术中，水热还原反应温度的高低对还原产物羟基氧化铬的物相有影响，当选择本专利技术中的反应温度时，能够得到结晶性较好的羟基氧化铬，并通过其他工艺参数的综
合调控，控制羟基氧化铬的晶型结构；若反应温度过低，则会生成无定形的羟基氧化铬，若反应温度过高，则会造成产物中含有少量三方结构的α
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CrOOH。
[0023]优选地，步骤(1)所述反应的压力为13～16MPa，例如13MPa、13.5MPa、14MPa、14.5MPa、15MPa、15.5MPa或16MPa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。
[0024]优选地，步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种底心正交结构的羟基氧化铬的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将六价铬盐溶液加入反应装置中，通入保护性气体后密闭升温，达到反应温度后持续通入还原性气体发生反应，得到还原浆料；(2)将步骤(1)得到的还原浆料固液分离，得到底心正交结构的羟基氧化铬。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述六价铬盐包括铬酸盐；优选地，所述铬酸盐包括铬酸的碱金属盐，优选为铬酸钠和/或铬酸钾；优选地，步骤(1)所述六价铬盐溶液中铬离子的浓度为1.85～3.08mol/L。3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述保护性气体包括氮气、氦气、氖气或氩气中任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述还原性气体包括氢气。4.根据权利要求1
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3任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应的温度为260～280℃；优选地，步骤(1)所述反应的压力为13～16MPa；优选地，步骤(1)所述反应过程中，还原性气体的压力为9～12MPa；优选地，步骤(1)所述反应的时间为3～6h。5.根据权利要求1
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4任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述反应在搅拌条件下进行；优选地，所述搅拌速率为600～800r/min；优选地，步骤(1)所述反应结束后冷却降温；优选地，所述冷却方式为水冷；优选地，所述冷却降温速率为1～5℃/min。6.根据权利要求1
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5任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述固液分离后，还进行洗涤，干燥，得到底心正交...

【专利技术属性】
技术研发人员：张红玲，陈林明，穆攀攀，王冀锋，娄太平，史海琴，周鹏，徐巍，徐红彬，岳贵金，邓斌强，
申请(专利权)人：中国科学院过程工程研究所，
类型：发明
国别省市：