способ получения раствора бихромата натрия

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ РАСТВОРА БИХРОМАТА НАТРИЯ, включающий окислительную прокалку хромовой руды в щелочной среде, выщелачивание полученного спека водой или хроматсодержащим водным раствором с получением раствора монохромата, отделение фильтрацией нерастворимых компонентов, концентрирование раствора монохромата при повышенной температуре с его последующим подкислением диоксидом углерода под давлением для перевода в бихромат, охлаждение и отделение образовавшегося при подкислении бикарбоната натрия и обработку полученного раствора бихромата натрия, отличающийся тем, что, с целью упрощения способа при обеспечении высокой чистоты продукта, обработку полученного раствора бихромата натрия осуществляют путем охлаждения до температуры -15^oС в течение 60 мин и отделения выпавшего осадка.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии производства хромата, в частности к способу получения раствора бихромата натрия.

Известен способ получения бихромата натрия или его раствора путем щелочной обработки в окислительных условиях хромовой руды, выщелачивания получаемого спека водой или хроматсодержащим водным раствором, отделения фильтрацией нерастворимых компонентов, концентрирования фильтрата с последующим подкислением двуокисью углерода под давлением, осуществляемым в каскаде снабженных мешалками автоклавов, охлаждения продукта подкисления и последующего отделения образовавшегося при подкислении бикарбоната натрия путем фильтрации, предпочтительно под давлением, с получением раствора бихромата натрия, в котором максимально 90% монохроматных ионов переведено в дихроматные ионы.

Отделяемые путем фильтрации нерастворимые компоненты можно частично или полностью рециркулировать на щелочную обработку. Получаемый при подкислении бикарбонат натрия кальцинируют до карбоната натрия, который также рециркулируют на щелочную обработку. Для повышения степени переведения монохроматных ионов в бихроматные ионы предусматривается согласно известному способу то, что получаемый раствор бихромата натрия подвергают повторному концентрированию с последующим подкислением двуокисью углерода, осуществляемым в каскаде снабженных мешалками автоклавов, причем после охлаждения продукта подкисления образовавшийся бикарбонат натрия опять отделяют путем фильтрации. При этом получают раствор бихромата натрия, в котором до 99% хромата имеется в виде бихромата.

Недостаток известного способа заключается в том, что для получения высокочистного раствора бихромата натрия или высокочистого бихромата натрия относительно сложную технологию подкисления двуокисью углерода следует осуществлять по меньшей мере два раза.

Целью изобретения является упрощение процесса при обеспечении высокой чистоты продукта.

Цель достигается предлагаемым способом получения бихромата натрия путем окислительной прокалки хромовой руды в щелочной среде, выщелачивания получаемого клинкера водой или хроматсодержащим водным раствором, отделения фильтрацией нерастворимых компонентов, концентрирования фильтрата с последующим подкислением двуокисью углерода под давлением, охлаждения продукта подкисления, отделения образовавшегося при подкислении бикарбоната натрия и обработки получаемого раствора бихромата натрия за счет того, что обработку получаемого раствора бихромата натрия осуществляют путем охлаждения до температуры от 0 до -25^оС.

Обработку охлаждением проводят предпочтительно при температуре от -10 до -20^оС. Температуру обработки охлаждением поддерживают до тех пор, пока 97-99% хромата не будет иметься в виде бихромата. Обработку охлаждением предпочтительно проводят в течение 5-60 мин.

Получаемый при охлаждении монохромат натрия отделяют путем фильтрации и в случае необходимости после добавления воды рециркулируют на концентрирование фильтрата и/или на выщелачивание спека.

В случае, если исходная руда содержит ванадий, то его можно отделать известными приемами, т. е. путем добавления окиси кальция при значениях рН 10-13. Окись кальция добавляют после отделения нерастворимых компонентов. Оставшиеся в растворе после отделения ванадия кальциевые ионы затем осаждаются в виде карбоната путем добавления или получения на месте карбоната натрия. При этом отделяют также возможно имеющиеся еще другие щелочно-земельные ионы и многовалентные катионы. При этом осаждение осуществляют предпочтительно при 50-100^оС, значении рН от 8 до 12 и с использованием 2-10-кратного молярного избытка карбоната в пересчете на количество щелочноземельных ионов.

Концентрирование очищенного раствора монохромата натрия можно осуществлять путем одно- или многоступенчатого упаривания, причем раствор сгущают до содержания 500-1000 г/л Na₂CrO₄.

Подкисление концентрированного раствора двуокисью углерода осуществляют при давлении 0,5-1,5 МПа (5-15 бар) и при конечной температуре не выше 50^оС. При этом двуокись углерода можно подавать в газообразном или жидком виде. Если подачу двуокиси углерода осуществляют в несколько стадий, то на отдельных стадиях процесс может проводиться при температуре 50-100^оС. Важно лишь, то, что на последней стадии температуру доводят до величины ниже 50^оС.

Из получаемой суспензии при сохраняющемся давлении двуокиси углерода отделяют бикарбонат натрия или же после снятия давления бикарбонат натрия быстро отделяют до его обратной реакции с бихроматом натрия.

Отделившийся бикарбонат натрия прокаливают при 200-300^оС, в случае необходимости при добавлении натрового щелока, до соды, которую подают на вскрытие хромовой руды.

Часть освободившегося от бикарбоната натрия раствора монохромата натрия и бихромата натрия можно подавать на выщелачивание спека. При этом раствор используют в количестве, обеспечивающем доведение рН до 7-9,5.

П р и м е р. 100 частей измельченной хромовой руды с содержанием, мас. % : хрома 31,4; железа 21,0; алюминия 8,1; магния 5,7; ванадия 0,24, смешивают с 150 частями высушенного нерастворимого в воде остатка фильтрации прошедшего выщелачивание спека со стадии предварительной окислительной прокалки хромовой руды и 60 частями карбоната натрия, смесь нагревают до 1050^оС во вращающейся трубчатой печи в присутствии кислорода воздуха. Обогрев печи осуществляют пламенем природного газа, подаваемого противотоком. Получаемый при этом спек подвергают выщелачиванию водой с добавкой содержащего бихромат натрия раствора с содержанием 46,7 мас. % Na₂Cr₂O₇ 2H₂O и 9,3 мас. % Na₂CrO₄, после чего нерастворимые компоненты отделяют путем фильтрации. Остаток на фильтре можно частично или полностью рециркулировать на вскрытие. Получаемый при фильтрации раствор монохромата натрия имеет содержание 400 г/л Na₂CrO₄ и значение рН 8. К получаемому фильтрату добавляют окись кальция при 80^оС до тех пор, пока в растворе не будет достигнута концентрация щелочи, равная 2 г/л NaOH-эквивалентов. При этом рН раствора доводится до 12. Выпавшее ванадийсодержащее твердое вещество отфильтровывают. К оставшемуся фильтрату, содержащему 1,1 г/л кальциевых ионов, добавляют при температуре 80^оС 30 г/л карбоната натрия.

После отделения выпавшего карбоната кальция раствор монохромата натрия концентрируют в трехступенчатом испарителе и в трехступенчатом каскаде снабженных мешалкой автоклавов подвергают взаимодействию с двуокисью углерода при давлении 12 бар. Раствор в автоклавах ступенчато охлаждают до 90^оС, 60^оС и, наконец, до 25^оС. С раствора или последнего автоклава сбрасывают давление и быстро фильтруют суспензию. Отделившийся бикарбонат натрия прокаливают до карбоната натрия и подают на стадию окислительной прокалки хромовой руды. Получают фильтрат с содержанием 46,7 мас. % Na₂Cr₂O₇ 2H₂O и 9,3 мас. % Na₂CrO₄. В этом растворе степень подкисления составляет 84,4% (степень подкисления указывает, сколько % от общего содержания хромата, в пересчете на Na₂CrO₄-эквивалентов, имеется в виде бихромата).

Этот раствор охлаждают при перемешивании до температуры -15^оС и оставляют его стоять в течение 60 мин при этой температуре. Выпавшую при этом Na₂CrO₄ 10H₂O отделяют путем фильтрации, растворяют в воде и рециркулируют на трехстадийное упаривание. Оставшийся раствор имеет содержание 56,2 мас. % Na₂Cr₂O₇ 2H₂O и 1,1 мас. % Na₂CrO₄.

Степень подкисления составляет 98,3% .

(56) 1. Velmann s Encyclopedia of Inolustriol Chemistry, 5-oe изд. , т. А7, изд. ВЦХ Ферлагсгезильтафт мбХ, Вейнхейм, ДЕ, 1986, с. 72-75.