CN102020317A - 一种以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法 - Google Patents

一种以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法。本发明所述的方法包括以下步骤：1)将K2CrO4和BaO按1∶0.5～2的摩尔比混合，得到BaCrO4沉淀和KOH溶液，进行固液分离；2)将步骤1)得到的KOH溶液回收；3)将步骤1)中所得的BaCrO4与钠盐按1∶0.5～2的混合，搅拌，调节pH值为1～7，得到钡盐沉淀和Na2Cr2O7溶液，进行固液分离；4)将步骤3)中的钡盐沉淀进行焙烧得到BaO，返回的步骤1)中循环使用；5)将步骤3)中得到的Na2Cr2O7蒸发，得到Na2Cr2O7浓缩液，结晶，得到Na2Cr2O7晶体和母液，将母液返回到步骤3)循环反应。本发明的优点在于以K2CrO4产品为原料，通过条件的控制，实现了从铬酸钾产品向重铬酸钠产品的转化，转化条件温和，可操作性强，设备要求简单。

Description

一种以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法
技术领域
本发明属无机盐生产技术领域，具体地，本发明涉及一种以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法。
背景技术
铬盐是无机盐的主要产品之一，我国国民经济中约15％的产品与铬盐有关。2010年我国铬盐生产能力达40万吨，占全世界总产能的50％以上，成为世界铬盐生产第一大国。铬盐具有广泛应用，主要应用于仪器、仪表、机床、日用五金的电镀，制革工业中的鞣革，纺织印染行业的媒染剂及氧化剂，金属制品的抛光、磷化处理以及火柴、油墨、塑料等行业，还应用于医药工业、合成香料、合成纤维、颜料、染料、化工、玻璃、陶瓷生产，在国民经济中起着重要的作用。常见的铬盐产品包括重铬酸钠(红矾钠)、铬酸酐、碱式硫酸铬、氧化铬、重铬酸钾等。
目前我国铬盐行业所采用的生产技术资源能源利用率低，而且排放大量含有高毒性铬的铬渣、烟尘、废液等。铬渣给生态环境和人民健康带来了极大的危害。开发铬盐清洁生产新技术具有迫切的社会需求，绿色过程清洁生产是21世纪化学工业可持续发展的科学基础，它将原有的“先污染、后治理”的生产路线改变为“从源头上根除污染”。绿色过程工程清洁生产传统工业可持续发展的出路，是研究与自然环境相容的资源高效-清洁-合理利用的物质转化过程。不仅节省了资源和能源，而且尽量不采用有毒有害原材料，减少废弃物排放的数量和毒性，使生产过程对人类和环境的影响减小到最低程度。
中国科学院过程工程研究所开拓的低温亚熔盐液相氧化-反应/分离耦合强化-介质再生循环-资源全组分深度利用的铬化工清洁生产集成技术，已在河南义马建成万吨级示范装置并实现了良好的运行效果：主元素铬转化率从传统有钙焙烧工艺的75％提高到99％，反应温度从传统有钙焙烧工艺的1200℃降至300℃，铬渣削减80％，并副产脱硫剂高附加值产品，首次实现了铬渣零排放。
亚熔盐液相氧化法生产铬盐产品的清洁生产新工艺，其核心技术的母产品为铬酸钾(K2CrO4)和重铬酸钾(K2Cr2O7)。但与钾盐相比，钠盐来源广泛，价格低廉，因此重铬酸钠产品为当前铬盐市场的主流产品，亚熔盐清洁工艺从钾盐产品向钠盐产品的转化就成为一个重要的研究课题。
亚熔盐清洁工艺实现铬酸盐从钾盐产品向钠盐产品的转化，有两个主要途径：一是将反应介质由氢氧化钾转变为氢氧化钠；二是将中间产品铬酸钾转化为铬酸钠或重铬酸钠产品。但在第一个途径中，反应介质的改变会引起反应条件、分离工艺路线及工程设备等一系列调整，并且前期研究结果表明，氢氧化钾作为反应介质时反应条件更温和，和氢氧化钠相比优势明显。采用常规化学化工的方法实现铬酸钾中间产品向铬酸钠或重铬酸钠产品的转化，就成为值得深入研究的方向之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法。
根据本发明的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，该方法包括以下步骤：
1)将K2CrO4和BaO按1∶0.5～2的摩尔比混合，得到BaCrO4沉淀和KOH溶液，进行固液分离；
2)将步骤1)得到的KOH溶液回收；
3)将步骤1)中所得的BaCrO4与钠盐按1∶0.5～2的混合，搅拌，调节pH值为1～7，得到钡盐沉淀和Na2Cr2O7溶液，进行固液分离；
4)将步骤3)中的钡盐沉淀进行焙烧、氧化得到BaO，返回的步骤1)中循环使用；
5)将步骤3)中得到的Na2Cr2O7蒸发，除杂，得到Na2Cr2O7浓缩液，升温，保温结晶，得到Na2Cr2O7晶体和母液，将得到的母液返回到步骤3)循环反应。
根据本发明的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，所述的步骤3)中钠盐为与钡生成难溶性钡盐的钠盐。
根据本发明的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，所述的步骤3)中反应温度为20～200℃。
根据本发明的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，所述的步骤3)中搅拌速率为100～500rpm。
根据本发明的一实施例，该方法具体的包括以下步骤：
1)将K2CrO4和BaO按摩尔比1∶0.5～2的比例在水溶液中反应，生成BaCrO4沉淀和KOH溶液，进行固液分离；
2)将步骤(1)所得的KOH分离回收；
3)将步骤(1)所得的BaCrO4与钠盐按摩尔比1∶0.5～2的比例在水溶液中反应，加入酸或者酸性气体调节溶液pH值在1～7，生成难溶钡盐和Na2Cr2O7溶液，进行固液分离；
4)将步骤(3)得到的Na2Cr2O7溶液在60～90℃，真空度为-0.10～0.07MPa进行蒸发，除杂；
5)对步骤(4)得到的Na2Cr2O7浓缩液升温至60～90℃，然后降温至0～50℃后恒温保持30～60min，分离固液两相，得到Na2Cr2O7晶体，液相返回步骤(2)中参与反应。
本发明利用氧化钡和铬酸钾生成铬酸钡沉淀，利用铬酸钡在酸性溶液中转化为重铬酸钡，重铬酸钡溶于水，和钠盐(如Na2SO4、NaHSO4、Na2CO3、NaHCO3等)反应，生成重铬酸钠和不溶于酸性水溶液的钡盐沉淀(如BaSO4、BaCO3等)，对重铬酸钠溶液进行先蒸发浓缩同时除杂，再冷却结晶得到Na2Cr2O7晶体。
本发明与已有技术生产铬酸钠的工艺相比的优点在于：
本发明以K2CrO4产品为原料，利用铬酸钡不溶于水溶于酸性水溶液的特殊性质，实现了从铬酸钾产品向重铬酸钠产品的转化，转化条件温和；并且可操作性强，设备要求简单，工程放大容易。
附图说明
图1为本发明的重铬酸钠制备方法的第一流程示意图，其中BaCrO4的酸化使用硫酸、硫酸钠或硫酸氢钠；
图2为本发明的重铬酸钠制备方法的第二流程示意图，其中BaCrO4的酸化使用二氧化或碳酸钠。
具体实施方式
实施例1：
将K2CrO4和BaO按摩尔比1∶2的比例放入水中反应，生成BaCrO4沉淀和KOH，进行固液分离；将所得的BaCrO4沉淀与钠盐按摩尔比1∶2的比例放入水中反应，加酸调节pH在1，生成难溶钡盐和Na2Cr2O7，进行固液分离；将得到的Na2Cr2O7溶液在80℃，真空度为-0.09MPa进行蒸发，除杂；把得到的Na2Cr2O7浓缩液升温至90℃，然后降温至0℃后恒温保持30min，分离固液两相，得到Na2Cr2O7晶体。
实施例2：
将K2CrO4和BaO按摩尔比2∶1的比例放入水中反应，生成BaCrO4沉淀和KOH，进行固液分离；将所得的BaCrO4沉淀与钠盐按摩尔比2∶1的比例放入水中反应，加酸调节pH在3，生成难溶钡盐和Na2Cr2O7，进行固液分离；将得到的Na2Cr2O7溶液在90℃，真空度为-0.07MPa进行蒸发，除杂；把得到的Na2Cr2O7浓缩液升温至80℃，然后降温至20℃后恒温保持40min，分离固液两相，得到Na2Cr2O7晶体。
实施例3：
将K2CrO4和BaO按摩尔比1∶1的比例放入水中反应，生成BaCrO4沉淀和KOH，进行固液分离；将所得的BaCrO4沉淀与钠盐按摩尔比1∶1的比例放入水中反应，加酸调节pH在2，生成难溶钡盐和Na2Cr2O7，进行固液分离；将得到的Na2Cr2O7溶液在80℃，真空度为-0.097MPa进行蒸发，除杂；把得到的Na2Cr2O7浓缩液升温至90℃，然后降温至20℃后恒温保持30min，分离固液两相，得到Na2Cr2O7晶体。
实施例4：
将K2CrO4和BaO按摩尔比1∶1的比例放入水中反应，生成BaCrO4沉淀和KOH，进行固液分离；将所得的BaCrO4沉淀与钠盐按摩尔比2∶3的比例放入水中反应，加酸调节pH在4，生成难溶钡盐和Na2Cr2O7，进行固液分离；将得到的Na2Cr2O7溶液在90℃，真空度为-0.090MPa进行蒸发，除杂；把得到的Na2Cr2O7浓缩液升温至80℃，然后降温至0℃后恒温保持40min，分离固液两相，得到Na2Cr2O7晶体。
实施例5：
将K2CrO4和BaO按摩尔比2∶3的比例放入水中反应，生成BaCrO4沉淀和KOH，进行固液分离；将所得的BaCrO4沉淀与钠盐按摩尔比1∶1的比例放入水中反应，加酸调节溶液pH在7左右，生成难溶钡盐和Na2Cr2O7，进行固液分离；将得到的Na2Cr2O7溶液在60℃，真空度为-0.098MPa进行蒸发，除杂；把得到的Na2Cr2O7浓缩液升温至70℃，然后降温至10℃后恒温保持50min，分离固液两相，得到Na2Cr2O7晶体。

Claims (7)

1.一种以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤：
1)将K2CrO4和BaO按1∶0.5～2的摩尔比混合，得到BaCrO4沉淀和KOH溶液，进行固液分离；
2)将步骤1)得到的KOH溶液回收；
3)将步骤1)中所得的BaCrO4与钠盐按1∶0.5～2的混合，搅拌，调节pH值为1～7，得到钡盐沉淀和Na2Cr2O7溶液，进行固液分离；
4)将步骤3)中的钡盐沉淀进行焙烧、氧化得到BaO，返回的步骤1)中循环使用；
5)将步骤3)中得到的Na2Cr2O7蒸发，除杂，得到Na2Cr2O7浓缩液，升温，降温并保温结晶，得到母液和Na2Cr2O7晶体，将得到的母液返回到步骤3)循环反应。
2.根据权利要求1所述的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，其特征在于，所述的步骤3)中钠盐为与钡生成难溶性钡盐的钠盐。
3.根据权利要求2所述的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，其特征在于，所述的步骤3)中钠盐为Na2SO4、NaHSO4、Na2CO3或NaHCO3中一种或多种。
4.根据权利要求1所述的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，其特征在于，所述的步骤3)中反应温度为20～200℃。
5.根据权利要求1所述的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，其特征在于，所述的步骤3)中搅拌速率为100～500rpm。
6.根据权利要求1所述的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，其特征在于，所述的步骤5)中保温温度为0～50℃，保温时间为30～60min。
7.根据权利要求1所述的以铬酸钡为中间体由铬酸钾制备重铬酸钠的方法，其特征在于，所述的步骤5)中蒸发温度为60～90℃，真空度为-0.10～-0.07MPa。
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