CN1907865A - 一种用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种氧化铬的制备方法，其为以铬盐为原料，以还原性气体作为还原剂，于300～850℃，将铬盐与过量的还原气体一起反应0.5～3h；冷却后，将反应混合物用水洗涤、干燥后，在400～1100℃煅烧1～3h，得到本发明的超细氧化铬粉体。所述的铬盐为铬酸盐或重铬酸盐；所述的还原气体为氢气、天然气、煤气或者是它们的混合物。与现有技术相比，本发明的优点在于：生产工艺简单，易于工业化；制备的氧化铬纯度高，粒度分布均匀，粒径小；整个工艺过程不产生含铬废弃物，是一种对环境清洁友好的清洁制备氧化铬的方法；反应的副产物可以循环利用，大大地降低了生产成本；反应温度低，大大降低了反应能耗。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化铬的制备方法，具体地说是涉及一种用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法。
背景技术
氧化铬是铬盐工业的主导产品之一，被广泛用在颜料，磨料，耐火材料，冶炼金属铬的原料及有机合成中的催化剂等领域。根据不同的用途，对于氧化铬产品的要求也不同。例如，用于颜料时，对氧化铬的颜色性能和粒度有较高的要求，而对其纯度的要求就相对较低，有时为了改善其颜色性能，还需要添加一些其它助剂。作为冶金原料用时，对氧化铬的纯度有较高的要求，尤其对碱金属离子，硫的含量要求很高。
目前，工业上生产氧化铬的主要方法为：铬酐热分解法，铬酸钠碱性液硫磺还原法，重铬酸钾硫磺还原法，以及重铬酸钠与硫酸铵热分解法等。
其中，铬酐热分解法虽然工艺简单，适用于小规模的生产，但是该方法生产成本很高，而且由于铬酐是由重铬酸钠和浓硫酸反应得到，反应过程中副反应很多，会产生很多的有毒气体和酸雾，对环境危害很大。而使用铬酸钠碱性液硫磺还原法制备氧化铬，得到的产物纯度低，晶体有缺陷，颜色灰绿，不适于做颜料和磨料。重铬酸钾硫磺还原法成本过高。
重铬酸钠和硫酸铵热分解法是常见于国外大规模生产氧化铬的一种方法，该方法的缺陷在于所得氧化铬含硫量高，颜料性能差，要想得到合格的产品需要进一步处理，所以工艺条件比较复杂。
在美国专利US4052225中公开了一种氢还原制备低硫颜料级氧化铬的方法，其为在900～1600℃，用氢气还原添加了0.1～2wt％超细二氧化硅的超细碱金属铬酸盐制备氧化铬。但是这种方法反应温度太高，使得能耗很大；而且，还需要通入能和反应副产物成盐的气体，反应设备很复杂。
在比利时专利BE768724中公开了一种在900～1600℃下，使用氢气还原超细碱金属铬酸盐，然后将反应产物直接水冷，得到氧化铬在水中的悬浮液，来制备氧化铬的方法。该方法中的反应原料金属铬酸盐需在500um以下，同时要通入氯气或氯化氢来和反应的副产物碱金属氧化物形成盐。该方法和US4052225的美国专利工艺基本相同，同样存在反应温度高，能耗大，反应设备复杂等问题。
还可通过微乳反应法，或化学沉淀法方法等来制备氧化铬，这些方法可以很好地控制粒度范围，但是这些方法有的用到有机溶剂，有的工艺复杂很难适合工业化生产。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的制备氧化铬的方法中，使用铬酐热分解法生产成本很高，且会产生很多的有毒气体和酸雾，对环境危害很大；使用铬酸钠碱性液硫磺还原法得到的产物纯度低，晶体有缺陷，颜色灰绿，不适于做颜料和磨料；使用重铬酸钾硫磺还原法成本过高；使用重铬酸钠和硫酸铵热分解法时，所得氧化铬含硫量高，颜料性能差；使用前面两个专利公开的氢还原法，反应温度太高，能耗很大，且反应设备复杂等缺陷，从而提供一种成本低廉、不会生成对环境污染的有毒气体和酸雾、产物纯度高、反应能耗低且设备简单的用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法。
本发明的目的是通过如下的技术方案实现的：
本发明提供一种用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法，如图3所示的示意图，其为以铬盐为原料，以还原性气体作为还原剂进行还原反应，具体包括如下的步骤：
于300～850℃，将铬盐与过量的还原气体一起反应0.5～3h；冷却后，将反应混合物用水洗涤、干燥后，在400～1100℃煅烧1～3h，得到本发明的超细氧化铬粉体。
所述的铬盐为铬酸盐或重铬酸盐，包括铬酸钠、铬酸钾、重铬酸钠和重铬酸钾。
所述的还原气体为氢气、天然气、煤气或者是它们的混合物。
与现有技术相比，本发明提供的方法先用气体还原剂在低温还原铬盐，然后再将反应中间产物水洗后煅烧来制备氧化铬，其优点在于：
1)生产工艺简单，所需的设备简单，易于工业化；
2)制备的氧化铬纯度高，粒度分布均匀，粒径小，约在0.5微米左右；
3)整个工艺过程不产生含铬废弃物，也不会生成对环境污染的有毒气体和酸雾，是一种对环境清洁友好的清洁制备氧化铬的方法；
4)反应的副产物可以循环利用，大大地降低了生产成本；
5)反应温度低，大大降低了反应能耗。
附图说明
图1为实施例1制备的氧化铬粉体的扫描电镜照片；
图2为实施例2制备的氧化铬粉体的扫描电镜照片；
图3为本发明提供的制备方法的工艺流程示意图。
具体实施方式
实施例1、
称取15g重铬酸钾于物料舟中，放入管式炉中，升温到300℃，通入氢气，所通入的氢气量为60L/h，反应2h，自然降温后，将反应混合物取出，用水洗涤过滤，将滤饼干燥后，在马弗炉中以400℃煅烧2h进行热分解，得到了纯度97.9％，粒度在0.2um左右的超细氧化铬粉体，其扫描电镜照片如图1所示。
实施例2
称取15g铬酸钠于物料舟中，放入管式炉中，升温到850℃，通入天然气，所通入的天然气的量为60L/h，反应30min，自然降温后，将反应混合物取出，用水洗涤过滤，将滤饼干燥后，在马弗炉中1100℃下煅烧1h，得到了纯度99.1％，粒度在0.2～0.4um的氧化铬粉体，其扫描电镜照片如图2所示。
实施例3、
称取15g重铬酸钾于物料舟中，放入管式炉中，升温到400℃，通入煤气，所通入的煤气的量为60L/h，反应3h，自然降温后，将反应混合物取出，用水洗涤过滤，将滤饼干燥后，在马弗炉中700℃下煅烧3h，得到了纯度98.5％，粒度在0.5um的氧化铬粉体。
实施例4、
称取15g重铬酸钠于物料舟中，放入管式炉中，升温到600℃，通入氢气和一氧化碳的混合气体(体积比1∶1)，所通入的混合气体的量为60L/h，反应1.5h，自然降温后，将反应混合物取出，用水洗涤过滤，将滤饼干燥后，在马弗炉中900℃下煅烧1h，得到了纯度99.5％，粒度在0.5um的氧化铬粉体。
实施例5、
称取15g铬酸钾于物料舟中，放入管式炉中，升温到700℃，通入氢气和甲烷的混合气体(体积比1∶1)，所通入的混合气体的量为60L/h，反应1h，自然降温后，将反应混合物取出，用水洗涤过滤，将滤饼干燥后，在马弗炉中800℃下煅烧2h，得到了纯度96.9％，粒度在0.8um的氧化铬粉体。
Claims (5)
1、一种用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法，包括如下的步骤：
于300～850℃，将铬盐与过量的还原气体一起反应0.5～3h；冷却后，将反应混合物用水洗涤、干燥后，在400～1100℃煅烧1～3h，得到本发明的氧化铬粉体。
2、如权利要求1所述的用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法，其特征在于：所述的铬盐为铬酸盐或重铬酸盐。
3、如权利要求1或2所述的用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法，其特征在于：所述的铬盐为铬酸钠或铬酸钾。
4、如权利要求1或2所述的用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法，其特征在于：所述的铬盐为重铬酸钠或重铬酸钾。
5、如权利要求1所述的用气体还原剂低温还原铬盐制备氧化铬的方法，其特征在于：所述的还原气体为氢气、天然气、煤气或者是它们的混合物。
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