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7789-00-6 / 關于鉻酸鉀的應用

【背景及概述】[1][2][3]

鉻鹽工業是無機鹽工業的重要分支,鉻酸鉀廣泛應用于搪瓷、電鍍、鞣革、染料、分析 試劑和防腐蝕等領域,鉻酸鉀還可作為鉻酐和氧化鉻系列化工產品的原料。鉻酸鉀化學式K2CrO4,其中鉻的氧化數為+Ⅵ。俗名鉻鉀石,為黃色晶體。相對密度為2.732,熔點為968℃,有毒。易溶于水,溶解后鉻酸根離子水解溶液呈堿性。向黃色的鉻酸鉀溶液中加入酸,溶液變為橙色,這是重鉻酸根的顏色。向鉻酸鉀溶液中加酸時,平衡向生成重鉻酸鉀的方向移動,向重鉻酸鉀溶液中加堿時,平衡向生成鉻酸鉀的方向移動。

鉻酸鉀具有氧化性,在堿性介質中它與還原劑反應本身被還原為四羥基合鉻 (Ⅲ) 離子Cr(OH)-4 (即亞鉻酸根離子CrO-2)。向鉻酸鉀溶液中分別加入含有鋇離子、鉛離子及銀離子的溶液,可生成相應的難溶鉻酸鹽: 鉻酸鋇BaCrO4 (黃色),鉻酸鉛pbCrO4(黃色),鉻酸銀Ag2CrO4(磚紅色)。可通過這些難溶鉻酸鹽的特征顏色,證明鉻酸根離子的存在。鉻酸鉀可用做分析試劑、氧化劑、媒染劑、金屬防銹劑,還可用于鞣革、醫藥等方面。用鉻鐵礦Fe(CrO2)2粉為原料,與氫氧化鉀、石灰石 (白云石) 一起在空氣中煅燒,再用硫酸鉀溶液萃取,便可制得鉻酸鉀。

【應用】[2][3]

鉻酸鉀廣泛應用于搪瓷、電鍍、鞣革、染料、分析 試劑和防腐蝕等領域,鉻酸鉀還可作為鉻酐和氧化鉻系列化工產品的原料。其應用舉例如下:

1. 由鉻酸鉀制備鉻酸酐。鉻酸酐是鉻鹽系列的主要產品之一,是重要的無機化工原料,是制造氧化鉻綠、鋅鉻黃的原料;是生產高低溫變換催化劑以及高壓甲醇合成催化劑的原料;在化工、印染等行業作氧化劑使用;可用于木材防腐、電解拋光、電解制造金屬鉻,在國民經濟中起著重要的作用。所述的方法包括以下步驟:

1) 將鉻酸鉀溶解并進行酸化,得到飽和重鉻酸鉀溶液;

2) 將濃硫酸加入到步驟1)中的重鉻酸鉀溶液,使重鉻酸鉀和濃硫酸的摩爾比為1∶1~7,攪拌,在溫度20~150℃下反應0.5~2h,析出鉻酸酐晶體,過濾,得到鉻酸酐粗晶和母液;

3) 將步驟2)中的母液部分40%~60%返回到步驟1)中用于鉻酸鉀的酸化,剩余部分通過結晶、還原制備氧化鉻;

4) 將步驟2)中鉻酸酐粗晶用鉻酸酐飽和溶液進行漂洗、過濾,得到鉻酸酐晶體和濾液,將濾液循環用于鉻酸酐粗晶的漂洗,將得到的鉻酸酐晶體干燥,包裝得到鉻酸酐。

2.制備氧化鉻。氧化鉻又稱為三氧化二鉻或氧化鉻綠,是鉻鹽工業的主導產品之一, 其廣泛地用作綠色顏料、冶煉金屬鉻的原料及有機合成中的催化劑,其 生產的目的也主要是圍繞這兩方面用途而進行的。做為顏料,對氧化鉻的粒度與晶型有較高的要求,而對純度的要求要差一點,有時為了改善其顏料性能如著色力還需引入其他物質;而做為冶金原料用的氧化鉻,則對其純度有較高的要求,其中尤以硫的含量要求最嚴。在冶金工業中氧化鉻用作冶煉金屬鉻的原料,金屬鉻用于生產超耐熱合金,而硫的存在對合金性能有嚴重的危害,因此,商家對氧化鉻中硫含量的要求是越低越好,甚至不含硫。采用預碳酸化濕法還原鉻酸鉀或鉻酸鈉制備氧化鉻的方法,該方法的步驟為:

(1) 配制鉻酸鉀或鉻酸鈉的水溶液,其濃度分別為20-45wt%;

(2) 將鉻酸鉀或鉻酸鈉水溶液與還原劑置于熱壓反應釜中,通入 CO2氣體進行碳酸化,其中,按化學計量比,還原劑用量是鉻酸鉀或鉻酸 鈉的100-150摩爾%;

(3) 將碳酸化后得到的混合溶液的溫度加熱至180-220℃進行反 應,得到氧化鉻水合物料漿;

(4) 將氧化鉻水合物料漿過濾分離得到氧化鉻水合物的濾餅;

(5) 氧化鉻水合物的濾餅于110-150℃進行干燥,得到氧化鉻水合物;

(6) 在惰性氣體保護下進行氧化鉻水合物高溫煅燒,煅燒溫度為 700-1100℃;

(7) 將步驟(6)得到的煅燒后物料,經逆流水洗后干燥至恒重, 即得到三氧化二鉻產品。

【制備】[4]

一種鉻鐵礦加壓浸出制備鉻酸鉀的新工藝,原理是在高壓釜中一定濃度的KOH溶液中鉻鐵礦與氧化性氣體反應,在 200℃~400℃下使鉻鐵礦中鉻從尖晶石中溶出氧化成六價鉻酸鉀,其中涉及的化學反應有:

關于鉻酸鉀的應用

包括以下幾個步驟:

1)、鉻鐵礦在KOH溶液中與氧化性氣體進行氧化性反應,反應后得到含K2CrO4、KOH及富鐵尾渣的混合反應產物;

2)、用清水或后續工序返回的富鐵尾渣洗渣液或兩者混合液對步驟1)得到的混合反應產物進行稀釋溶解,使反應生成的鉻酸鉀全部進入液相,得到含K2CrO4、KOH及富鐵尾渣的稀釋料漿;

3)、將步驟2)得到的稀釋料漿進行固液分離,分別得到富鐵尾渣和含K2CrO4、KOH及水溶性雜質組分的稀釋溶液;

4)、向步驟3)得到的稀釋溶液中加入氧化鈣除雜,并經固液分離后得到含鉻酸鉀的凈化液和含鈣廢渣;

5)、將步驟4)得到的含鉻酸鉀的凈化液蒸發結晶,得到鉻酸鉀晶體與結晶母液,固液分離后鉻酸鉀晶體用飽和鉻酸鉀溶液淋洗,經干燥后即可得合格的鉻酸鉀產品。

【主要參考資料】

[1] 中國中學教學百科全書·化學卷

[2] 徐紅彬;張懿;李慧慧;李平;肖清貴;尤海俠;徐誠;王世君;郭慶華.一種由鉻酸鉀制備鉻酸酐的方法.CN201010622887.X,申請日2010-12-29

[3] 姚芝茂;張懿;李佐虎.采用預碳酸化濕法還原鉻酸鉀或鉻酸鈉制備氧化鉻的方法. CN01136315.0,申請日2001-10-09

[4] 鄭詩禮;陳剛;王曉輝;杜浩;王少娜;張懿.一種鉻鐵礦加壓浸出制備鉻酸鉀的新工藝. CN201310316632.4

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