一种高品质红矾钠的生产方法技术

本发明专利技术涉及一种生产红矾钠的方法，包括1)将含铬碳酸钠、铬铁、含钠碱和水的浆液水热氧化，得到铬酸钠和二氧化碳，移除二氧化碳；2)将所得反应混合物分离得到铬酸钠溶液和铁渣；3)将所得铬酸钠溶液浓缩至600-1400g/L；4)将铬酸钠浓缩液用步骤1)中移除的二氧化碳碳化酸化，得到重铬酸钠溶液和含铬碳酸氢钠；及5)将所得含铬碳酸氢钠分解成含铬碳酸钠和二氧化碳，含铬碳酸钠返回步骤1)，二氧化碳返回步骤4)。该方法将铬酸钠溶液制备和铬酸钠酸化两大工序有机结合，实现了Na+和CO2的循环综合利用，整个生产过程无废渣产生，大大降低三废排放，是红矾钠生产的低碳、循环、清洁型工艺，而且生产的红矾钠产品纯度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，更具体而言涉及一种高品质红矾钠的循环、低碳、清洁的生产方法。
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，铬盐工业中红矾钠生产主要由铬酸钠制备工段和铬酸钠酸化制红矾钠工段组成。在铬酸钠制备工段中，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1000-1300°C高温焙烧，焙烧熟料用水经过浸取后得到铬酸钠溶液。该生产工段采用有钙焙烧和无钙焙烧两种，其中有钙焙烧为国内大多数铬盐生产企业采用。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米用。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0.5-3.0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的废气。在铬酸钠酸化制备红矾钠工序中，吨红矾钠将产生550kg含铬芒硝和200kg含铬铝泥。整个红矾钠生产过程中具有排渣量大、工艺流程复杂、能耗高、劳动强度大等明显劣势，不仅制约铬盐行业发展，同时也是存在重大环保隐患，亟待改善。为改善铬盐工业生产条件，消除环保隐患，出现多种新铬酸钠制备工艺和铬酸钠酸化工艺。铬酸钠制备工艺 如中国科学院过程研究所专利CN1062528C及CN101659444A，重庆民丰化工责任有限公司专利CN102320661A，以及重庆昌元化工有限公司专利CN102139921A都是以铬铁矿为原料，采用过量、高浓度液碱作为碱源，虽能一定程度上解决铬渣堆存问题，但所得铬酸钠溶液杂质含量高，后续工段处理困难，无法满足制造高品质红矾钠要求，且副产的铬渣附加值较低，无法从根本上消除环保隐患。以铬铁为原料的铬酸钠制造方法见诸报道的有前苏联专利1235823、美国专利US3932598的高温焙烧法和天津派森科技有限责任公司专利CN101508466A的高温水热法，这些方法都能解决铬渣问题，但碱源单一，Na+离子利用率低，过程副产的CO2只能排放，与后工序生产无法达到物料综合利用。铬酸钠酸化工艺如四川省安县银河建化集团有限公司专利CN101693556A的碳化法制备红矾钠和中国科学院青海盐湖研究所专利CN101892490A的电解法制备红矾钠，上述两种方法都具有红矾钠产品质量优，无废渣排放等优点。但碳化法的CO2富集对气源要求高，一定程度上存在制约；电解法对铬酸钠溶液质量要求高，运行电耗大，生产成本高，仅适用于电费低廉地区。可见以上各种工艺虽在传统红矾钠制造工艺上取得了很大进展，各有优点，但基本是将铬酸钠制备工段和铬酸钠酸化工段分开进行，前后没有有机结合，难以实现物料的循环利用。
技术实现思路
鉴于红矾钠生产技术的现状，本专利技术的专利技术人综合研究了铬酸钠制备工艺和铬酸钠酸化工艺，以期开发一种循环利用Na+和CO2的生产高品质红矾钠的方法。结果发现，将铬铁先在加压富氧碱性水热条件下进行水热氧化产生铬酸钠和二氧化碳，然后将铬酸钠利用碱性水热氧化产生的二氧化碳进行碳化酸化制备红矾钠，再将碳化酸化产生的碳酸氢钠副产物分解得到碳酸钠和二氧化碳，而该碳酸钠再返回作为水热氧化原料，该二氧化碳返回作为碳化酸化的二氧化碳源，可以实现Na+和CO2的循环。不仅如此，本专利技术人还发现照此工艺制备的红矾钠品质好，纯度高，红矾钠含量可至少达到99重量％，通常至少为99.5%,符合GB/T1611-2003优等品要求，生产过程中产生的高铁渣可用于生产铁系颜料或含铬铁合金，总体废渣、废弃排放低，是一种环境非常友好的方法。因此，本专利技术的目的是提供一种循环利用Na+和CO2的生产高品质红矾钠的方法。该工艺突破了传统红矾钠生产工艺，将铬酸钠溶液制备和铬酸钠酸化两大工序有机结合起来，理论上Na+利用率达100%，过程副产的CO2基本上满足碳化酸化需要，可以无需外界补充，真正实现了 Na+和CO2的循环综合利用，整个生产过程无废渣产生，极大程度上降低了三废排放，是红矾钠生产的低碳、循环、清洁型工艺，此外所得红矾钠产品纯度高，可高达至少99重量通常至少99.5重量％。实现本专利技术上述目的的技术方案可以概括如下:1.一种红矾钠的生产方法，该方法包括如下步骤:I)将含铬碳酸钠、铬铁、含钠碱和水混合制成含水浆液，将该含水浆液与氧气在120-370°C的温度和0.5-25MPa的表压下，优选在200_300°C的温度和4_10MPa的表压下，接触进行水热氧化，得到铬酸钠和二氧化碳，其中将产生的二氧化碳移除；2)将步骤1)得到的反应混合物降温降压后进行固液分离，得到铬酸钠溶液和铁渣；3)将步骤2)中分离得到的铬酸钠溶液浓缩至以红矾钠计的含量达到600_1400g/L，优选达到 900-1100g/L ；4)将步骤3)得到的铬酸钠溶液通过碳化法生产重铬酸钠，经分离得到重铬酸钠溶液和含铬碳酸氢钠，其中碳化法使用的二氧化碳包含步骤I)中移除的二氧化碳；以及5)将步骤4)中得到的含铬碳酸氢钠进行分解，得到含铬碳酸钠和二氧化碳，其中该含铬碳酸钠返回步骤1)中作为含铬碳酸钠源，而二氧化碳返回步骤4)中作为碳化法生产重铬酸钠的二氧化碳源。2.如第1项的方法，其中步骤I)水热氧化排出的二氧化碳和步骤5)含铬碳酸氢钠分解产生的二氧化碳全部用作步骤4)的碳化法生产红矾钠的二氧化碳源，优选碳化法使用的二氧化碳由步骤I)水热氧化产生的二氧化碳和步骤5)中含铬碳酸氢钠分解产生的二氧化碳组成，和/或步骤I)中使用的含铬碳酸钠全部来自步骤5)中含铬碳酸氢钠分解产生的含铬碳酸钠。3.如第1或2项的方法，其中步骤3)中铬酸钠溶液的浓缩利用步骤2)中降温降压移除的气体混合物作为热源通过蒸发来进行。4.如第1-3项中任一项的方法，其中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。5.如第1-4项中任一项的方法，其中步骤I)的含水浆液中单质铬与钠离子的摩尔比为 1:0.1-1:10，优选为 1:1-1:4。6.如第1-5项中任一项的方法，其中水热氧化反应中使用的氧气量为将含水浆液中的单质铬全部转化成Cr6+所需氧气量的50-200%，优选100-150%。7.如第1-6项中任一项所要求的方法，其中氧气以纯氧形式或者含氧气体混合物如空气的形式供入。8.如第1-7项中任一项所要求的方法，其中步骤2)中的降温降压通过换热器降温降压、闪蒸降温降压或这两种方式的结合进行。9.如第1-8项中任一项所要求的方法，其中步骤4)中碳化法生产重铬酸钠在IO-1OO0C的温度和0.1-1.6MPa的表压下进行，优选在20_40°C的温度和0.5-1.2MPa的表压下进行。10.如第1-9项中·任一项所要求的方法，其中步骤5)中含铬碳酸氢钠的分解采用煅烧或者湿法分解进行，·当采用湿法分解时，优选固液重量比为0.优选0.2:1-0.8:1。11.如第1-10项中任一项所要求的方法，其中湿法分解于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红矾钠的生产方法，该方法包括如下步骤:1)将含铬碳酸钠、铬铁、含钠碱和水混合制成含水浆液，将该含水浆液与氧气在120?370℃的温度和0.5?25MPa的表压下，优选在200?300℃的温度和4?10MPa的表压下，接触进行水热氧化，得到铬酸钠和二氧化碳，其中将产生的二氧化碳移除；2)将步骤1)得到的反应混合物降温降压后进行固液分离，得到铬酸钠溶液和铁渣；3)将步骤2)中分离得到的铬酸钠溶液浓缩至以红矾钠计的含量达到600?1400g/L，优选达到900?1100g/L；4)将步骤3)得到的铬酸钠溶液通过碳化法生产重铬酸钠，经分离得到重铬酸钠溶液和含铬碳酸氢钠，其中碳化法使用的二氧化碳包含步骤1)中移除的二氧化碳；以及5)将步骤4)中得到的含铬碳酸氢钠进行分解，得到含铬碳酸钠和二氧化碳，其中该含铬碳酸钠返回步骤1)中作为含铬碳酸钠源，而二氧化碳返回步骤4)中作为碳化法生产重铬酸钠的二氧化碳源。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李先荣，陈宁，董明甫，王方兵，黄先东，
申请(专利权)人：四川省银河化学股份有限公司，
类型：发明
国别省市：