PL18222B1 - Sposób otrzymywania chromianów i dwuchromianów. - Google Patents

Description

Chromiany otrzymuje sie przewaznie przez prazenie rud chromowych z alkalja- mi w piecu w wysokiej temperaturze.W tym cedu miesza sie zazwyczaj silnie sproszkowana rude chromowa z weglanem sodu i wapnem, a otrzymana mieszanine od¬ grzewa w strumieniu powietrza do 1000°C, a nastepnie otrzymany jednochromian al¬ ka!j i przemienia przy pomocy kwasu siar¬ kowego w dwuchromian.Inny sposób otrzymywania chromianów polega na prazeniu rudy w piecu cemento¬ wym wraz ze znaczna iloscia wapna az do temperatury 1200 — 1300°C i na nastep- nem dodawaniu do mieszaniny chromianu wapnia i wapna dwusiarczanu sodowego.Wielka wada pierwszego procesu pole¬ ga na tern, ze nie mozna uniknac strat al- kalji przez ulatnianie. Poza tern przy naste¬ pujacym potem rozkladzie jednochromianu zapomoca kwasu siarkowego traci sie rów¬ nowaznik alkalji pod postacia bezwarto¬ sciowego siarczanu sodowego.Sposób, w którym stosuje sie chromian wapniowy, jest nieoszczedny, gdyz rozklad bogatego w wapno produktu prazenia chro¬ mianu wymaga stosowania nadmiernych ilosci: dwusiarczanu sodowego, który od czasu otrzymywania kwasu azotowego spo¬ sobem Caro staje sie produktem coraz rzadszym i nie mozna go nabyc w dosta¬ tecznej ilosci i po niskiej cenie. Wskutek tego ten sposób przestal byc realny.Oprócz tego, oba wspomniane sposoby posiadaja równiez i te niedogodnosc, ze do ich przeprowadzania potrzebny jest piec,co pociaga za soba znaczne kaszta. W obu tych, sposobach zuzywa sie wielkie ilosci \ Wapna, *które&Q ostateczny produkt zupel¬ nie nie zawiera. Z tych powodów usilowa¬ no otrzymywac chromiany z metalicznego chromu lub ze stopu zelazo-chromowego, który otrzymuje sie w przemysle na wiel¬ ka skale.Wiadomo, ze chromian alkaliczny moz¬ na otrzymywac, traktujac stop zelazo-chro¬ mowy stopionym lugiem zracym. W innych sposobach stosuje sie utlenianie elektroli¬ tyczne stopu zeilazo-chromowego w obecno¬ sci alkalji ldb ich soli, celem otrzymywania jednochromianu lub dwuchromianu, jed¬ nak wysoka cena enengji elektrycznej czy¬ ni sposób ten bardzo nieekonomicznym.Próbowano równiez utleniac bogate w wegiel stopy zelaza i chromu w obecnosci weglanu alkalji i saletry, jako czynnika utleniajacego. Reakcje tej mieszaniny, bar¬ dzo egzotermiczna, zapoczatkowuje sie przy pomocy zapalu, poczem utlenianie za¬ chodzi dalej samoczynnie bez doprowadza¬ nia ciepla. W koncu jednak nalezy do sto¬ pionej masy doprowadzic powietrze albo tez utlenianie ozywiac zapomoca pradu e- lektrycznego.Wedlug innego sposobu przemienia sie stop zelazo-chromowy na chromian przez ogrzewanie w obecnosci weglanu alkalji do temperatury powyzej 1000°C.Jednakze wszystkie te sposoby, w któ¬ rych stosuje sie stop zelazo-chromowy, sa nieoszczedne, gdyz utlenianie srodkami e- lektrolityczmemi lub zapomoca utleniaja¬ cych substancyj, takich jak saletra, jest zibyt kosztowne. W ostatnim z wymienio¬ nych sposobów wskutek wysokiego cisnie¬ nia par weglanu sodowego powstaja straty alkalji, które nalezy równiez wziac pod u- wage. Poza tern wszystkie wymienione spo¬ soby, w których stosuje sie stop zelazo- chrodnowy, oprócz sposobu elektrolityczne¬ go, maja i te wspólna niedogodnosc, ze otrzymuje sie tylko jednochromian, wsku¬ tek czego traci sie przy nastepnej przemia¬ nie jednochromianu kwasem siarkowym w dwuchromian równiez równowaznik al¬ kalji pod postacia bezwartosciowego siar¬ czanu.Wedlug niniejszego wynalazku chrom metaliczny, jego stopy lub mieszaniny, za¬ wierajace chrom utlenia sie w latwy i o- szczedny sposób, poddajac te substancje utlenianiu w stanie wilgotnym zapomoca cial utleniajacych, a zwlaszcza gazów utle¬ niajacych pod cisnieniem, przyczem w ten sposób otrzymuje sie, w zaleznosci od ilo¬ sci stosowanych alkalji, albo jedno- lub dwu-chromian, albo ich mieszanine. Ponie¬ waz najpierw otrzymuje sie jednochromian, wiec przy utlenianiu, celem otrzymania dwuchromianu, mozna stosowac jednochro¬ mian zamiast alkalji.Utlenianie materjalu wyjsciowego, naj- odpowiedniej silnie sproszkowanego, w po¬ staci czystego metalicznego chromu lub za¬ wierajacych go substancyj, zachodzi bar¬ dzo latwo i calkowicie. W tym przypadku nalezy stosowac stechjometryczne ilosci materjalów wchodzacych do reakcji, lecz korzystniejszem jest uzycie pewnego nie¬ wielkiego nadmiaru alkalji lub chromu, ce¬ lem calkowitego zuzycia chromu lub alkalji.Jesli chce sie otrzymac dwuchromian, nalezy zuzyc calkowicie ilosc stosowalnych alkalji lub jednochromianu, celem otrzy¬ mania roztworu dwuchromianu, wolnego od jednochromiami. W tym przypadku na¬ lezy wiec stosowac niewielki nadmiar chro¬ mu. Zawarte w pozostalosciach niewielkie ilosci chromu mozna latwo i calkowicie zregenerowac przez dodatkowe alkaliczne traktowanie. Lugi alkaliczne zawierajace chromian, stosuje sie ponownie do nastep¬ nego utleniania.Nalezy zaznaczyc, ze jesli chodzi o latwosc utleniania* to chrom metaliczny oraz jego stopy i mieszaniny zachowuja sie w jednakowy sposób w rasie stosowania ich w postaci dokladnie sproszkowanej, co — 2 —jest równiez konieczne przy stosowaniu rud chromowych. Okazalo sie, ze stopy ze- lazo-chromowe bogate w wegiel, które sa najtanszym surowcem, najlatwiej sie tez proszkuja. Wegiel ten zwiazany chemicz¬ nie ulega równiez utlenianiu podczas opi¬ sanego procesu utleniania rudy i przemie¬ nia sie w kwas weglowy, który korzystnie mozna usuwac podczas procesu lub wiazac go chemicznie, aby nie zwiekszac cisnienia w urzadzeniu. , Jako srodki alkaliczne mozna stosowac potasowee zrace, weglany, dwuweglany, jednochromiany allbo wapniowce lub ich mieszaniny, nalezy jednak zaznaczyc, ze wapniowfce me nadaja sie zbyt dobrze do otrzymywania dwuchromianów. Stosuje sie je najkorzystniej w roztworach wodnych lub zawiesinach.Jednochromian otrzymuje sie bardzo latwo i szybko w temperaturach stosunko¬ wo niskich, podczas gdy przy otrzymywa¬ niu dwuchromianu temperature nalezy podniesc ponad 200°C. W razie utleniania zapomoca powietrza w temperaturze od 250° do 300°C, szybkosc reakcji jest tak wielka, ze po kilkugodzinnem utlenianiu otrzymuje sie czysty dwuchromian.Jako czynnik utleniajacy stosuje sie najkorzystniej tlen lub zawierajacy go gaz albo tez inny gaz utleniajacy.W praktyce sposób ten polega na tern, ze wodna alkaliczna zawiesine chromu ogrzewa sie pod cisnieniem do odpowied¬ niej temperatury, a gaz utleniajacy prze¬ tlacza sie przed lub podczas ogrzewania.Utlenianie przebiega tern szybciej, im tem¬ peratura jest wyzsza. Cisnienie czasifeowe czynnika utleniajacego posiada mniejsze znaczenie, niz wysokosc temperatury. Wy¬ starcza usunac lub zwiazac chemicznie wy¬ twarzajacy sie kwas weglowy, np. przez dodanie niewielkiej ilosci wapna (w przy¬ padku stalego cisnienia), aby uniknac czastkowego cisnienia kwasu weglowego.Przyklad 1, 82,5 czesci stopu zelazo- chromowego, zawierajacego 63% Cr i 2 do 4% C, proszkuje sie dokladnie celem u- laitwienia utleniania, nastepnie miesza z 210 do 220 czesciami 40% lugu sodowego i ogrzewa w ciagu kilku godzin w autokla¬ wie z mieszadlem do temperatury 150 — 250°C w obecnosci tlenu lub powietrza. Po oziebieniu otrzymanego lugu chromowego filtruje sie go celem oddzielenia czesci nie¬ rozpuszczalnej (która zazwyczaj stanowi tlenek zelaza), a nastepnie traktuje w zna¬ ny sposób, celem otrzymania chromianu lub dwuchromianu.Przyklad 2. 80 kg stopu zelazo-chro- inowego, zawierajacego 68*2% Cr i 8 do 10% C, dokladnie sie proszkuje i ogrzewa w obecnosci 100 kg 40% lugu sodowego i 900 kg wody w autoklawie z mieszadlem w ciagu 6 godzin do temperatury 250 — 300°C, przepuszczajac jednoczesnie tlen lub powietrze. Po oziebieniu otrzymany lug chromowy filtruje sie, celem oddzielenia pozostalosci, i nastepnie traktuje w znany sposób.Wydajnosc w stosunku do ilosci uzy¬ tych alkalji jest prawie teoretyczna. Pozo¬ stalosci, które zawieraja nieco chromu, na¬ wraca sie zpowrotem do procesu.Przyklad 3. 54,5 czesci pylu chromo¬ wego, zawierajacego 95 — 96% Cr, ogrze¬ wa sie z 210 do 220 czesciami 40% lugu so¬ dowego i okolo 200 czesciami wody w autoklawie z mieszadlem w ciagu 4 — 6 godzin pod cisnieniem do temperatury 150 — 250°C w obecnosci' tlenu lub powie¬ trza. Po oziebieniu otrzymanego lugu chro¬ mowego filtruje sie go celem oddzielenia od pozostalosci, która zazwyczaj stanowi grafit lub inne zanieczyszczenia, a nastep¬ nie traktuje w znany sposób. Wydajnosc jest praktycznie teoretyczna.Przyklad 4. 7,7170 kg stopu zelazo- chromowego, zawierajacego 72,5% Cr i 6 do 8% C, rozpyla sie dokladnie i ogrzewa ze 100 litrami normalnego lugu sodowego w autoklaWie z mieszadlem w ciagu 4 — 6 — 3 —godzin pod cisnieniem do temperatury 200 — 280°C w obecnosci tlenu lub powie¬ trza. Po oziebieniu oddziela sie pozosta¬ losc od rozcienczonego lugu chromowego, który traktuje sie nastepnie w znany spo¬ sób.Zamiast roztworu lugu zracego mozna stosowac roztwór jednochromianu w ilosci równowaznej. Wydajnosc wynosi okolo 95%.Przyklad 5. 152,5 czesci stopu zelazo- chromowego, zawierajacego 68,2% Cr i 8 do 10% C, rozpyla sie dokladnie i ogrzewa ze 125 czesciami 95 — 98% tlenku wapnia lub z równowazna iloscia wodorotlenku wapnia i okolo 400 czesciami wody w ciagu 5 do 6 godzin do temperatury 150 — 250°C w obecnosci tlenu. Po oziebieniu otrzymuje sie nieco chromianu w roztworze, wieksza jednak czesc produktu znajduje sie w o- sadzie, a oprócz tego uzyskuje sie równiez nieco tlenku zelaza i nieco grafitu.Wymienione w powyzszych przykla¬ dach warunki moga ulec zmianom w szero¬ kich granicach, w zaleznosci od rodzaju traktowanego surowca. Zasadniczo jednak utlenianie musi przebiegac w srodowisku wodnem, a temperatura i cisnienie musza byc dobrane najodpowiedniej w ten spo¬ sób, aby uzyskac pozadana w praktyce szybkosc reakcji.Jakkolwiek wieksze stezenie alkalji sprzyja naogól reakcji, to jednak utlenia- i nie zachodzi równiez wydajnie w roztwo¬ rach rozcienczonych, jak to wynika z przy¬ kladu 4, Utworzony podczas reakcji kwas weglo¬ wy mozna utetinac w odpowiedni sposób.Jest to szczególnie waztie, o ile stosuje sie weglany alkaliczne.Przy utlenianiu zapomoca strumienia powietrza kwas weglowy zostaje usuniety samoczynnie.Do utleniania w srodowisku wodnem mozna stosowac i inne srodki utleniajace, dzialajace w obecnosci alkalji, takie jak woda utleniona, tlen lub powietrze ozoni- zowane, chlorowce, zelazocjanki i inne a- nalogiczne substancje, lecz stosowanie tle¬ nu i powietrza jest ekonomiczniejsze. PL

Claims (1)

1. Zastrzezenie patentowe. Sposób otrzymywania chromianów i dwuchromianów przez utlenianie w obec¬ nosci alkalji chromu metalicznego lulb in¬ nych zawierajacych chrom substancyj, zna¬ mienny tern, ze reakcja zachodzi w srodo¬ wisku wodnem, na goraco, w temperaturze powyzej 100°C pod cisnieniem. B o z e 1 - M a 1 e t r a S ociete Industrielle de Produits Chimiaues, Zastepca: Inz. S. Pawlikowski, rzecznik patentowy. Pruk L. Boguslawskiego i Ski, Warszawa. PL