专利名称：一种制造三氧化二铬的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造三氧化二铬的方法，属金属氧化物制造技术领域。
三氧化二铬又称铬绿，为绿色粉末。由于稳定性好，而成为优良的绿色颜料，广泛用于油漆工业；也是铬铁及各种镍铬不锈钢、耐火材料的主要原料。又因其硬度大，而被用作研磨材料，亦用于陶瓷、搪瓷、玻璃、造纸、彩绘等的着色剂。三氧化二铬的传统制造可分为湿法及干法。湿法是将铬酸钠与硫黄或硫化钠在水溶液中还原，将六价铬还原成含水三氧化二铬(Cr2O3·nH2O)及硫代硫酸盐，再经过滤、洗涤、煅烧成三氧化二铬。特点是原料易得，但技术条件复杂，工序多，设备庞大，投资大。干法是重铬酸钾与硫黄高温焙烧，或用铬酐为原料直接高温煅烧分解成三氧化二铬；或用重铬酸钠制成重铬酸铵再低温分解成三氧化二铬。干法的工艺流程虽然较短，操作较简单，但所用原料皆为铬酸钠的深加工产品，所以成本高。
本发明的目的是，提供一种工艺简单，用重铬酸钠或铬酸钠、无机酸、含氮化合物等成本较低的原料制造三氧化二铬的方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来达到的。这种方法的特殊之处是，它包括混合1，热分解2，水浸3，过滤4，洗涤5，高温煅烧6，冷却粉碎7诸工序。在混合1中所用原料及原料的量是，1份重铬酸钠，0.15-0.4份无机酸，0.15-0.5份含氮化合物。在分解2中，反应温度为170℃-300℃。在高温煅烧6中，煅烧温度为950℃-1200℃。
在混合1中，所用的无机酸为硫酸，所用的含氮化合物为硫酸铵、氢氧化氨、尿素中的一种或它们的混合物。这里的混合物是指硫酸铵、氢氧化氨、尿素中的任两种或它们三种的混合物。
在混合1中，所用的无机酸为盐酸，所用的含氮化合物为氯化铵、氢氧化氨、尿素中的一种或它们的混合物。同样，这里的混合物是指氯化铵、氢氧化氨、尿素中的任两种或它们三种的混合物。
在洗涤5中增加适量硫酸或盐酸。这样有利于洗去含固体物质溶液中的钠盐及其它可溶性物质。
在过滤4、洗涤5之后设一回收工序8，这样既能节水、节酸，又能减少污染。
本发明的第二种技术解决方案是，它与第一种技术解决方案基本相同，区别有两点①将混合工序中的重铬酸钠原料换成了铬酸钠原料，其它原料和工序不变。②原料之间的份数发生了变化，这时1份铬酸钠与0.25-0.5份无机酸、0.25-0.5份含氮化合物混合。
在混合1中，所用的无机酸为硫酸，所用含氮化合物为硫酸铵、氢氧化铵、尿素中的一种或它们的混合物。含氮化合物的混合物是指硫酸铵、氢氧化铵、尿素中的任两种或它们三种的混合物。
在混合1中，所用的无机酸为盐酸，所用含氮化合物为氯化铵、氢氧化铵、尿素中的一种或它们的混合物。含氮化合物的混合物是指氯化铵、氢氧化铵、尿素中的任两种或它们三种的混合物。
在洗涤5中又增加了适量的硫酸或盐酸。这样有利于洗去含固体物质溶液中的钠盐及其它可溶性物质。
在过滤4、洗涤5之后，设一回收工序8，这样既能节水、节酸，又能减少污染。
各道工序的操作过程是在混合1中，是将重铬酸钠或铬酸钠先与含氮化合物混合，在搅拌状态下，缓慢加入无机酸，充分搅拌均化为浆状物。
在热分解2中，首先将混合的浆状物间歇或连续投入反应器中，再蒸发掉水份，并逐渐使反应器内物料的温度升高，直致达到其分解温度范围(170℃-300℃)。一旦物料中的某一点达到触发分解温度，则物料迅速分解膨胀，体积呈发泡式迅速增大，此时，靠自身放出的热量链锁式自发继续分解，直致全部完成。在热分解中，各反应物混合后发生反应，并生成钠盐和铬的化合物，其反应机理如下(均以重铬酸钠为例进行说明)1、重铬酸钠与硫酸、氢氧化铵混合后发生反应的机理2、重铬酸钠与硫酸、硫酸铵混合后的反应机理3、重铬酸钠与盐酸、氯化铵混合后的反应机理4、重铬酸钠与硫酸、尿素混合后的反应机理在水浸3中，趁热，将生成的物质量放入水中水浸，洗去混合物中的可溶性盐。也可以先进行研磨，然后放入水中浸，达到更多的盐溶于水中。
在过滤4中，将溶液与固体物质分离。
在洗涤5中，将固体物质用清水洗涤，进一步除去混杂在其内的可溶性盐。
在高温煅烧6中，先将物料烘干，再将温度升高到950-1200℃的温度，然后煅烧0.5-1小时，除去烧失物质，从而得到三氧化二铬。
需说明的是，在混合1中所用的无机酸，也可以是硝酸，含氮化合物也可以是硝酸铵。但因硝酸较硫酸、盐酸成本高；硝酸铵比硫酸铵、氯化铵成本高，所以一般不用这两种物质，而用硫酸、盐酸及对应的盐类替代。
由于本发明所用原料为重铬酸钠(或铬酸钠)，无机酸和含氮化合物，这些原料来源广，成本低，而且在低温下分解，反应条件容易达到，且控制方便。与目前干法生产三氧化二铬的方法相比，省略了用重铬酸钠制造铬酐或重铬酸钾或重铬酸铵等工艺的加工过程，而直接用重铬酸钠或铬酸钠及其它成本低的原料制造三氧化二铬。因此，具有工序少，生产设备大大简化，条件易控制，成本低等优点，仅原料费每吨成品节省近万元。与铬酸钠与硫黄湿洗蒸煮工艺相比，仅工序就减少了12个，按每年生产1000吨规模来计算，仅设备投资减少约50万元，正常生产中的材料消耗及用电量也大大降低。
附图及图面说明
图1-本发明的一种工艺流程2-本发明的第二种工艺流程图下面结合附图给出本发明的实施例，用来进一步说明技术解决方案。
实施例1，参考图1。在混合1中，取10份重铬酸钠，2份硫酸铵，倒入容器中，让其充分混合，然后缓缓加入3份硫酸，充分搅拌为浆状物；再将浆状物倒入反应器中，进入热分解2。在该工序中，先加热反应器，反应器中物料的水份先蒸发掉，待温度达到170℃时，反应物中的某一点触发分解，物料迅速分解膨胀，体积象发泡式迅速增大，并靠自身放出的热量链锁式自发继续分解，直至全部完成，生成含铬的黑色沉淀物。将生成的物料趁热放入盛水的容器中进行水浸，从而进入水浸工序3，在这里，钠盐等可溶性物质溶于水，其它不溶性物质沉淀。在过滤4中，用压虑设备使溶液与固体物质分离，然后进入洗涤5，在这里进一步除去固体物质所粘附的可溶性物质。在高温煅烧6中，将固体物质放入高温煅烧炉中，先进行烘干，再将温度至少加热到950℃，并煅烧1小时，即可得到三氧化二铬。然后将三氧化二铬进行冷却、粉碎，进入了冷却粉碎7。冷却粉碎后的三氧化二铬进行包装即可。所得到的三氧化二铬含量为95％，六价铬转化为三价铬的转化率为98.7％。
实施例2，参考图2。本实施例的制造方法与实施例1基本相同。不同处有以下几点1、过滤4和洗涤5之后增加了回收8，也就是对经过滤后的滤液和洗涤后的滤液都进行回收，回收后再将滤液引到水浸工序3中加以利用；2、在洗涤工序5中加入适量的硫酸，以便使固体物质中的可溶性成份能充分溶解在洗涤液中；3、在混合1中的原料为重铬酸钠10份，硫酸1.5份，氢氧化铵1.5份；4、热分解2时的温度为200℃，高温煅烧6时的温度为1000℃。其它部分的加工过程与实施例1相同。与实施例1相比，硫酸和氢氧化铵的用量较少，成本较低，热分解温度和煅烧温度更加适宜，反应速度加快。在过滤4和洗涤5之后增加了回收8，既节约了用水，又回收利用了在滤液中的有用组分，降低了成本，减少了环境污染。在洗涤5中，增加硫酸后，使固体物质中包含的可溶性物质全部溶解在洗涤液中，提高了三氧化二铬的质量和收率。
实施例3，参考图2。本实施例的制造方法与实施例2基本相同，不同点是1、在混合1中，所用的原料为重铬酸钠10份，硫酸4份，尿素3份；2、在热分解2中，加热温度为195℃；3、在高温煅烧6中，加热温度为1050℃。其它部分的加工过程与实施例2相同。与实施例2相比，硫酸和尿素用量较多，重铬酸钠与另两种物质反应更加充分，反应速度加快。产品质量与实施例2相仿。
实施例4，参考图2。本实施例的制造方法与实施例2基本相同，不同点是1、在混合1中，所用的原料为重铬酸钠10份，盐酸2份，氯化铵4份；2、在热分解2中，加热温度为205℃；3、在高温煅烧6中，加热温度为1100℃；4、在洗涤5中，注入的酸为盐酸。其它部分的加工过程与实施例2相同。由于用盐酸代替了硫酸，用氯化铵代替了硫酸铵，成本有所降低。产品质量与实施例2相仿。
实施例5，参考图2。本实施例的制造方法与实施例2基本相同，不同点是1、在混合1中，所用的原料为重铬酸钠10份，硫酸3份，氢氧化铵2份，尿素1份；2、在热分解2中，加热温度为250℃；3、在高温煅烧6中，加热温度为1200℃。其它部分的加工过程与实施例2相同。产品质量也类似。由于在加热分解、高温煅烧中的温度普遍较高，因此，反应速度较快。
实施例6，参考图2。同样，本实施例的制造方法与实施例2基本相同。不同点是1、在混合1中，所用原料为铬酸钠10份，硫酸3份，硫酸铵2.5份；2、在加热分解2中，加热温度为270℃；3、高温煅烧6中，加热温度为1150℃。其它部分的加工过程与实施例2相同。由于用铬酸钠代替了重铬酸钠，而铬酸钠的成本比重铬酸钠低，所以生产成本大大降低。用铬酸钠代替重铬酸钠，所用酸量相对增加，以便使铬酸钠处于酸性环境中。
实施例7，参考图2。本实施例的制造方法与实施例6基本相同。不同点是1、在混合1中，所用原料为铬酸钠10份，硫酸5份，氢氧化铵3份，尿素0.5份 2、在加热分解2中，加热温度为280℃；3、在高温煅烧6中，加热温度为1100℃，用氢氧化铵和尿素代替了硫酸铵。生产成本降低，产品质量提高。
实施例8，参考图2。同样，本实施例的制造方法也与实施例6基本相同。不同点是1、在混合1中，所用原料为铬酸钠10份，盐酸2.5份，氯化铵为3份 2、在加热分解2中，加热温度为300℃；3、在高温煅烧6中，加热温度为1000℃；4、在洗涤5中，加入的酸为盐酸。其它部分的加工过程与实施例6相同。与实施例6相比，成本略低。
实施例9，参考图2。本实施例的制造方法与实施例6基本相同。不同点是1、在混合1中，所用原料为铬酸钠10份，盐酸4份，氢氧化铵3份，尿素1份；2、在加热分解2中，加热温度为290℃；3、在高温煅烧6中，煅烧温度为1100℃；4、在洗涤5中所加酸为盐酸。其它部分的加工过程与实施例6相同。产品质量较高。
同理，根据权利要求限定的保护范围和所给定的技术解决方案，还可以给出，含氮化合物为氢氧化铵、尿素、硫酸铵混和物为一体的实施例；或含氮化合物为氢氧化铵、尿素、氯化铵混合为一体的实施例。这都属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，它包括混合(1)，热分解(2)，水浸(3)，过滤(4)，洗涤(5)，高温煅烧(6)，冷却粉碎(7)诸工序，在混合(1)中，所用原料及原料的量是1份重铬酸钠，0.15-0.4份无机酸，0.15-0.5份含氮化合物，在热分解(2)中，反应温度为170℃-300℃，在高温煅烧(6)中，煅烧温度为950℃-1200℃。
2.根据权利要求1所述的一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，所述的无机酸为硫酸，所述的含氮化合物为硫酸铵、氢氧化铵、尿素中的一种或它们的混合物。
3.根据权利要求1所述的一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，所述的无机酸为盐酸，所述含氮化合物为氯化铵、氢氧化铵、尿素中的一种或它们的混合物。
4.根据权利要求1所述的一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，在洗涤(5)中增加了硫酸或盐酸。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，在过滤(4)、洗涤(5)之后设一回收工序(8)。
6.一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，它包括混合(1)，热分解(2)，水浸(3)，过滤(4)，洗涤(5)，高温煅烧(6)，冷却粉碎(7)诸工序，在混合(1)中，所用原料及原料的量是，1份铬酸钠，0.25-0.5份无机酸，0.25-0.5份含氮化合物，在热分解(2)中，反应温度为170℃-300℃，在高温煅烧(6)中，煅烧温度为950℃-1200℃。
7.根据权利要求6所述的一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，所述的无机酸为硫酸，所述的含氮化合物为硫酸铵，氢氧化铵、尿素中的一种或它们的混合物。
8.根据权利要求6所述的一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，所述的无机酸为盐酸，所述的含氮化合物为氯化铵，氢氧化氨、尿素中的一种或它们的混合物。
9.根据权利要求6所述的一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，在洗涤(5)中，增加了硫酸或盐酸。
10.根据权利要求1、2、3或4所述的一种制造三氧化二铬的方法，其特征是，在过滤(4)、洗涤(5)之后设一回收工序(8)。
全文摘要
本发明公开了一种制造三氧化二铬的方法,属无机盐制造技术领域,它以重铬酸钠或铬酸钠,无机酸、含氮化合物为原料经混合1,热分解2,水浸3,过滤4,洗涤5,高温煅烧6,冷却粉碎7诸工序而制得。热分解温度为170℃－300℃,高温煅烧温度为950℃－1200℃。与现有技术相比,具有工艺简单,所用原料易得,成本低,投资少,生产出的产品质量高等优点。
文档编号C01G37/02GK1267639SQ9811032
公开日2000年9月27日 申请日期1998年6月29日 优先权日1998年6月29日
发明者张志礼, 马贵宦, 韩惠田, 孙忠寿 申请人:龙口市明光化工厂