一步法制备红矾钠的方法技术

本发明专利技术涉及一种制备红矾钠的方法，包括：使包含铬铁粉末、含钠碱和水的分散体在氧气存在下、在二氧化碳催化剂存在下并于150-370℃的温度和5-25MPa的表压下进行水热氧化反应，移除所得反应混合物中的固体，得到包含重铬酸钠的水溶液，然后将该水溶液进行补充酸化，以将其中存在的铬酸钠转化成重铬酸钠。该方法一步制备出重铬酸钠，突破了传统红矾钠生产工艺，大大缩短工艺流程；该方法还大大降低三废排放，并且反应过程能耗降低。因此，本发明专利技术方法是一种红矾钠的高效、节能、清洁型生产工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制备红矾钠的方法，更具体而言涉及一种。
技术介绍
红矾钠是重要的基础化工原料，主要用于生产铬酸酐、铬黄、氧化铬绿等化工产品。在印染工业、电镀工业和皮革工业中用作助剂，在化学工业和制药工业也有广泛应用。目前，铬盐工业中红矾钠主要是经铬铁矿氧化焙烧和铬酸钠酸化两个工艺步骤生产制得。其中铬铁矿氧化焙烧主要是采用铬铁矿为原料，配入理论量90-120%的碳酸钠和3-6倍于铬铁矿量的填料，在回转窑内于1100-1300°C高温焙烧，焙烧熟料用水经过浸取后 得到铬酸钠溶液。铬酸钠溶液经酸化工艺得到红矾钠溶液，红矾钠溶液经蒸发结晶、离心脱水得到红矾钠成品。铬酸钠酸化工艺即为将铬酸钠转化为重铬酸钠的工艺，该工艺主要有硫酸法、碳化法、电解法等，其中硫酸法为大多数红矾钠生产企业采用。在铬铁矿高温氧化焙烧制备铬酸钠工序中，由于铬铁矿杂质的存在和外来填料的添加，导致每生产一吨红矾钠就会产生O. 5-3. O吨含铬废渣，并且在高温条件下同时会产生大量的粉尘和废气，平均吨红矾钠将会产生超过IOOOONm3废气。在铬酸钠酸化制备红矾钠工序中，吨红矾钠将产生550kg含铬芒硝。可见传统的红矾钠生产工艺流程复杂、能耗高、劳动强度大、对环境损害严重，亟待改善。
技术实现思路
鉴于上述现有技术状况，本专利技术的专利技术人在红矾钠制备领域进行了广泛深入的研究，以期发现一种能够克服上述红矾钠生产工艺缺点的红矾钠生产方法。结果发现，通过采用铬铁粉末作为原料，将该粉末、含钠碱和水形成的水分散体在氧气存在下以二氧化碳为催化剂在高温高压下进行水热氧化，可以在一个步骤中即反应获得重铬酸钠。该工艺中的化学反应以NaOH作为含钠碱为例可用下述方程式来描述f O2Cr + 2NaOH + 302 ^Na2Cr2O7 + H2O该工艺突破了传统红矾钠生产工艺，大大缩短工艺流程，整个生产过程无废渣产生，极大程度上降低了三废排放，是红矾钠生产的高效、节能、清洁型工艺。本专利技术人正是基于前述发现完成了本专利技术。因此，本专利技术的目的是提供一种改进的生产红矾钠的方法，该方法可以工艺上简单的方式生产红帆钠，该方法还大大降低了传统红帆钠生产的废物排放，而且节能、清洁。实现本专利技术目的的技术方案可以概括如下I. 一种制备红矾钠的方法，包括使包含铬铁粉末、含钠碱和水的分散体在氧气存在下、在二氧化碳催化剂存在下并于150-370°C的温度和5-25MPa的表压下进行水热氧化反应，移除所得反应混合物中的固体，得到包含重铬酸钠的水溶液，然后将该水溶液进行补充酸化，以将其中存在的铬酸钠转化成重铬酸钠。2.如第I项的方法，其中水热氧化反应在220_320°C的温度和6_12MPa的表压下进行。3.如第I或2项的方法，其中铬铁粉末的平均粒度为10-150 μ m，优选10-75 μ m。4.如第1-3中任一项的方法，其中铬铁粉末按铬计与含钠碱按钠计的摩尔比为1:0. 1-1:2，优选为 1:0. 7-1:2，更优选为 1:0. 9-1:1. 2。5.如第1-4中任一项的方法，其中二氧化碳的用量应使得二氧化碳与铬铁粉末按铬计的摩尔比为O. 1:1-10:1，优选为O. 5:1-2:1，更优选为O. 5:1-1. 5:1。6.如第1-5中任一项的方法，其中将水热氧化反应得到的反应混合物降温降压，优选降温至彡150°C的温度和降压至彡O. 6MPa的表压，然后固液分离移除固体，得到包含重铬酸钠的溶液。·7.如第1-6中任一项的方法，其中将移除的固体用水洗涤，该洗涤得到的洗涤水可任选地循环到水热氧化反应中用作水源。8.如第1-7中任一项的方法，其中补充酸化通过电解法进行，或者通过使用酸化液进行，该使用酸化液的酸化例如为使用铬酸酐溶液或重铬酸钠结晶分离出红帆钠晶体后得到的仍旧含酸化液的母液进行酸化，或者通过硫酸法、硫酸氢钠法或碳化法进行酸化。9.如第1-8中任一项的方法，其中将补充酸化处理后的溶液结晶，脱水，得到红矾纳成品。10.如第9项的方法，其中将补充酸化后得到的溶液蒸发至以Na2Cr2O7 · 2H20计的浓度为1600-1800g/L，再冷却结晶，该结晶得到的母液可任选地用作补充酸化的酸化液或制造补充酸化中使用的铬酸酐溶液。11.如第1-10中任一项的方法，其中所述含钠碱为选自下组中的一种或多种氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠和铬酸钠。12.如第1-11中任一项的方法，其中水热氧化反应中使用的氧气量为将铬铁粉末中的铬全部转化成重铬酸钠所需氧气量的90-150%，优选以纯氧形式或者含氧气的气体混合物，例如氧气含量为20-99. 99体积％的空气形式、尤其是空气，将氧气供入水热氧化反应。13.如第1-12中任一项的方法，其中在对包含红矾钠的水溶液进行补充酸化时，酸化率调节为100-102%。14.如第1-13中任一项的方法，其中在移除反应混合物中的固体后得到的包含重铬酸钠的水溶液中，基于该水溶液中存在的六价铬盐，铬酸盐的含量小于20重量％,优选该水溶液中的重铬酸盐的含量至少为80重量％。具体实施例方式根据本专利技术，提供了一种制备红矾钠的方法，包括使包含铬铁粉末、含钠碱和水的分散体在氧气存在下、在二氧化碳催化剂存在下并于150-370°C的温度和5-25MPa的表压下进行水热氧化反应，移除所得反应混合物中的固体，得到包含重铬酸钠的水溶液，然后将该水溶液进行补充酸化，以将其中存在的铬酸钠转化成重铬酸钠。在本专利技术方法中，包含铬铁粉末、含钠碱和水的分散体在二氧化碳的催化作用下于150-370°C的温度和5-25MPa的表压下与氧气发生水热氧化，可直接得到重铬酸钠，即一步操作得到重铬酸钠。作为该水热反应的副产物，也会产生少量铬酸钠。因此，根据本专利技术，水热氧化反应得到的反应混合物在移除其中的固体后所得到的包含重铬酸钠的水溶液包含少量铬酸钠。通常而言，基于所述包含重铬酸钠的水溶液中存在的六价铬盐，铬酸盐的含量小于20重量％，优选的是，重铬酸盐的含量至少为80重量％。由于重铬酸钠和铬酸钠均易溶于水，因此难以将它们在工业上彼此分离而得到足够纯的重铬酸钠。鉴于此，在本专利技术方法中，为了获得足够纯的红矾钠成品，需要将水热氧化反应少量得到的铬酸钠转化成重铬酸钠，即进行补充酸化。至于将铬酸钠酸化处理以转化成重铬酸钠，这对于本领域技术人员而言是常规的。对本专利技术而言，任何能够将铬酸钠转化为重铬酸钠的酸化处理均可用于本专利技术。为此，可提及的酸化处理包括电解酸化和使用酸化液的酸化处理。作为使用酸化液的酸化，可提及使用铬酸酐溶液或重铬酸钠结晶分离出红矾钠晶体后得到的仍旧含酸化液的母液进行酸化，还可以利用硫酸法、硫酸氢钠法或碳化法等方法进行酸化。本专利技术优选采用电解法或者使用铬酸酐溶液或重铬酸钠结晶分离出红矾钠晶体后得到的仍旧含酸化液的母液进行酸化，这样可以使得整个生产过程没有芒硝等红矾钠生产过程中常见副产物产生。根据本专利技术，制备红矾钠采用的原料包括铬铁。为了使铬铁与其它反应物充分接 触以尽可能充分地转化成重铬酸钠，需要将铬铁制成粉末使用。在本专利技术的一个优选实施方案中，铬铁粉末的平均粒度为10-150 μ m，优选10-75 μ m。为了获得红矾钠，还需要使用含钠碱。含钠碱即指氢氧化钠和其水溶液呈碱性的钠盐。优选的是，含钠碱为选自氢氧化钠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备红矾钠的方法，包括：使包含铬铁粉末、含钠碱和水的分散体在氧气存在下、在二氧化碳催化剂存在下并于150？370℃的温度和5？25MPa的表压下进行水热氧化反应，移除所得反应混合物中的固体，得到包含重铬酸钠的水溶液，然后将该水溶液进行补充酸化，以将其中存在的铬酸钠转化成重铬酸钠。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李先荣，陈宁，王方兵，黄先东，
申请(专利权)人：四川省安县银河建化集团有限公司，
类型：发明
国别省市：