Способы получения хрома – Хром и его соединения

Способы получения хрома.


Хром обычно получают в виде сплава с железом (феррохром). Для этого хромит восстанавливают углем: FeCr2O4 +4C –(t)àFe + 2Cr + 4CO
Относительно чистый хром получают методом алюмотермии: 2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3

 

Соединения хрома.

Соединения хрома (II) проявляют преимущественно основные свойства, хрома (III) – амфотерные, соединения хрома (VI) – кислотные.

+2 +3 +6
CrO – основный оксид Cr2O3 – амфотерный оксид CrO3 – кислотный оксид
Cr(OH)2 – основание Cr(OH)3 – амфотерный гидроксид H2CrO4 –кислота хромовая H2Cr2O7 – кислота двухромовая
Соли – с кислотами: CrSO4 Соли – с кислотами:CrCl3 Гидроксокомплексы: Na3[Cr(OH)6]. Хромиты: KCrO2 Соли — с основаниями: Хроматы: Na2CrO4 Дихроматы: K2Cr2O7

Соединения хрома (II)

Оксид хрома (II) CrO– основный оксид. при обычной температуре устойчив на воздухе, выше 100°С окисляется: 4CrO + O2 = 2Cr2O3.
Гидроксид хрома (II) Cr(OH)2 –проявляет основные свойства, медленно реагирует только с концентрированными кислотами, образуя соли хрома (II) синего цвета: Cr(OH)
2
+ H2SO4 = CrSO4 + 2H2O. С разбавленными кислотами и щелочами не взаимодействует. Хороший восстановитель, легко окисляется кислородом воздуха: 4Cr(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Cr(OH)3. Получается при взаимодействии солей хрома (II) со щелочами в отсутствии кислорода: CrCl2 + 2NaOH = Cr(OH)2 ¯+ 2NaCl.
Все соли хрома (II) – сильные восстановители в растворах окисляются кислородом воздуха: 4CrCl2 + O2 + 4HCl = 4CrCl3 + 2H2O

Cоединения хрома (III).

У хрома степень окисления +3 является наиболее устойчивой.

Оксид хрома (III) Cr
2
O3 – темно-зеленый порошок, в кристаллическом состоянии – черное с металлическим блеском вещество. Химически инертен. В воде, кислотах и щелочах не растворяется. С трудом растворяется в сильных кислотах при длительном нагревании.
Проявляет амфотерные свойства. При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами щелочных металлов образует хромиты, проявляя кислотные свойства: Cr2O3 + 2KOH –(t)à2KCrO2 + H2O; Cr2O3 + Na2CO3 –(t)à2NaCrO2 + CO2.
Оксид хрома (III) получается при термическом разложении дихромата аммония: (NH4)2Cr2O7 –(t)àCr2O3 + N2 + 4H2
O
Гидроксид хрома (III) Cr(OH)3 – вещество серо-зелёного цвета. Разлагается при температуре около 150°С: 2Cr(OH)3 –(t)àCr2O3 + 3H2O
Проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах: 2Cr(OH)3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O; Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6].
Соли хрома (III): бывают двух видов: соли хрома (III) с кислотами и хромиты. Хромиты устойчивы в щелочной среде, в кислой разрушаются: Соли хрома (III) в щелочной среде образуют гидроксид хрома (III), который сразу растворяется, образуя гидроксокомплексы: NaCrO2 + HCl + H2O = Cr(OH)3 + NaCl; в избытке кислоты: NaCrO
2
+ 4HCl = CrCl3 + NaCl + 2H2O.   CrCl3 + 3KOH(нед) à Cr(OH)3 + 3KCl CrCl3 + 6KOH(изб) à K3[Cr(OH)6] + 3KCl

Соединения хрома (VI)

Оксид хрома (VI) CrO3 – темно-красное кристаллическое вещество. Гигроскопичен, расплывается на воздухе, малоустойчив, разлагается при нормальных условиях. Проявляет кислотные свойства. Растворяется в воде, образуя хромовые кислоты: CrO3 + H2O = H2CrO4, 2CrO3 + H2O = H2Cr2O7. с основаниями образует соли — хроматы: CrO3 + BaO = BaCrO4, CrO3 + 2NaOH = Na
2
CrO4 + H2O Очень сильный окислитель: 4CrO3 + 3C –(t)à2Cr2O3 + 3CO2;
Образуется при разложении хромата натрия серной кислотой при 200°С: Na2CrO4 + 2H2SO4(конц) =CrO3 + 2NaHSO4 + H2O
Хромовые кислоты в свободном состоянии не выделены, в растворе проявляют свойства сильных кислот.
Хроматы – соли хромовой кислоты – имеют в своем составе анион CrO42- и обладают желтой окраской, дихроматы — соли дихромовой кислоты – содержат анион Cr2O72- оранжевого цвета. Хроматы устойчивы в щелочной среде, а дихроматы – в кислой. Соли хрома (VI) – сильные окислители. В нейтральной среде образуется гидроксид хрома (III): K
2
Cr2O7+3(NH4)2S+H2O=2Cr(OH)3¯+3S¯+6NH3­+2KOH в кислой — соли хрома (III): K2Cr2O7 + 3K2SO3 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 4H2O; в щелочной – гидроксокомплекс: 2K2CrO4 + 3(NH4)2S + 2KOH + 2H2O = 2K3[Cr(OH)6] + 3S¯ + 6NH3.

 

Железо.

Железо – d-элемент. Валентные электроны хрома имеют следующую конфигурацию: 3d64s2. Железо по распространенности в природе занимает четвертое место, уступая лишь кислороду, кремнию и алюминию. Минералы железа: магнетит (магнитный железняк) Fe
3
O4, красный железняк Fe2O3, пирит FeS2.
Степени окисления: +2, +3, +6, (+8). Наиболее стабильная +3. Железо имеет сероватый оттенок, обладает магнитными свойствами.

Свойства железа.

При нагревании на воздухе выше 200 °С железо взаимодействует с кислородом: 3Fe + 2O2 = Fe3O4.  
С неметаллами: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3,Fe+S =FeS.
В воде в присутствии кислорода железо медленно окисляется кислородом воздуха (корродирует): 4Fe + 3O
2
+ 6H2O = 4Fe(OH)3.  
При температуре 700–900 °С раскаленное железо реагирует с водяным паром: 3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2.  
Железо реагирует с разбавленными растворами соляной и серной кислот, образуя соли железа (II): Fe + 2HCl = FeCl2 + H2, Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2;
C разбавленной азотной кислотой образует нитрат железа (III): Fe + 4HNO3 = Fe(NO3)3 + NO + 2H2O.
При обычных условиях концентрированные (до 70%) серная и азотная кислоты пассивируют железо. При нагревании возможно взаимодействие с образованием солей железа (III): 2Fe + 6H2SO4 = Fe2(SO4)3 +3SO2 +6H2O, Fe + 6HNO3 = Fe(NO3)3 + 3NO2 + 3H2O.
Железо вытесняют металлы, которые расположены правее в электрохимическом ряду напряжений их растворов солей: Fe + SnCl2 = FeCl2 + Sn,  

Соединения железа (II). Соединения железа со степень окисления железа +2 малоустойчивы и легко окисляются до производных железа (III).

Оксид железа (II) – порошок черного цвета. Проявляет преимущественно основные свойства. В воде не растворяется, растворяется в неокисляющих кислотах: FeO+2HCl = FeCl2+H
2
O. Проявляет восстановительные свойства: 3FeO + 10HNO3 = 3Fe(NO3)3 + NO + 5H2O.
Получается в процессе восстановления оксида железа (III) водородом или оксидом углерода (II): Fe2O3 + H2 = 2FeO + H2O, Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2.
Гидроксид железа (II) Fe(OH)2 имеет серовато-зеленую окраску, в воде не растворяется. При температуре выше 150 °С разлагается, быстро буреет вследствие окисления: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3. Проявляет основные свойства, реагирует с неокисляющими кислотами: Fe(OH)2 + 2HCl = FeCl2 + 2H2O. При взаимодействии с азотной или концентрированной серной кислотой образуются соли железа (III): 2Fe(OH)
2
+ 4H2SO4 = Fe2(SO4)3 + SO2 + 6H2O.
Получается при взаимодействии солей железа (II) с раствором щелочи без доступа воздуха: FeSO4 + 2NaOH = Fe(OH)2 + Na2SO4.

Соединения железа (III). Степень окисления +3 – устойчивая и наиболее характерна для железа.

Оксид железа (III) Fe2O3 – вещество бурого цвета. Проявляет слабовыраженные амфотерные свойства с преобладанием основных. Проявляет окислительные и восстановительные свойства. Реагирует с кислотами: Fe2O3 + 6HCl = 2FeCl3 + 3H2O С растворами щелочей не реагирует, но при
сплавлении
образует ферриты: Fe2O3 + 2NaOH(спл) = 2NaFeO2 + H2O При нагревании восстанавливается водородом или оксидом углерода (II): Fe2O3 + H2 = 2FeO + H2O Fe2O3 + CO = 2FeO + CO2
Получается при термическом разложении гидроксида железа (III) или окислением пирита: 2Fe(OH)3 –(t)àFe2O3 + 3H2O 4FeS2 + 11O2 = 2Fe2O3 + 8SO2 пирит
Гидроксид железа (III) Fe(OH)3–вещество бурого цвета. Как и оксид, проявляет слабовыраженные амфотерные свойства с преобладанием основных. Легко реагирует с кислотами: Fe(OH)3 + 3HCl = FeCl3 + 3H2O При сплавлении со щелочами образует ферриты:Fe(OH)3+NaOH(спл)=NaFeO2+2H2O 2Fe(OH)3+Na2CO3(спл)=2NaFeO2+CO2+3H2O При нагревании разлагается: 2Fe(OH)3 –(t)àFe2O3 + H2O
Получается при взаимодействии солей железа (III) с растворами щелочей: Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 2Fe(OH)3 + 3Na2SO4

Качественная реакция на катион Fe2+ –взаимодействие с гексацианоферратом (III) калия (красной кровяной солью): FeSO4 + K3[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓ + K2SO4

осадок синего цвета

Качественная реакция на катион Fe3+ взаимодействие с гексацианоферратом (II) калия (желтой кровяной солью): FeCl3 + K4[Fe(CN)6] = KFe[Fe(CN)6]↓+ 3KCl

осадок синего цвета

 


Читайте также:


Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту



Поиск по сайту:

poisk-ru.ru

Способ получения хрома

 

Использование: химико-физическая переработка газообразных фторидов для получения хрома-51 по реакции 50Cr(n,)51Cr. Сущность изобретения: получение хрома металлотермическим восстановлением алюминием хромилфторида, который перед восстановлением сорбируют на фтористокислом фториде калия в течение 40 60 мин с получением твердого продукта кислого калия хромилфторида и затем восстанавливают при 750 800°С в течение 15 20 мин с последующим удалением примесей. 1 ил. 2 табл.

Изобретение относится к физико-химической переработке газообразных фторидов и может использоваться для получения хрома-51 по реакции 50Cr(n, )51Cr. Радиоактивный хром-51 широко используется как радиофармпрепарат в диагностических целях. В предлагаемом изобретении исходным хромсодержащим соединением был легколетучий хромилфторид (CrO2F2) и все проведенные операции по получению конечного продукта металлического хрома были проведены на изотопно-обогащенных препаратах 50,52,53,54CrO2F2. Известен способ получения элементарного хрома из хлорида калия-хрома (III) путем магнийтермического восстановления. Однако приходится получать смешанное соединение K2[CrCl5(H2O)] из бихромата калия. Следовательно, необходимо получить вначале бихромат калия из хромсодержащего соединения, что в итоге потребует значительных затрат на проведение двух трудоемких синтезов. Кроме того, проведение двух промежуточных синтезов осложняется при использовании изотопного материала хрома-50,52. Неизбежны потери дорогостоящего изотопа. Наиболее близким по технической сущности является способ металлотермического восстановления окиси хрома (III) металлическим алюминием. Однако исходным веществом является окись, а не легколетучий хромилфторид (Р CrO2F2 24 мм рт.ст. Hg при 0оС), поэтому вначале необходимо провести гидролиз хромилфторида, удалить плавиковую кислоту из реакционной смеси, частично восстановить хромовую кислоту до трехвалентного хрома, выделить в сухом виде окись хрома. В основе заложена реакция CrO2F2+2H2O _ H2HF Выход Cr2O3 при гидролизе 90% Далее высушенная окись хрома и алюминиевый порошок или мелкая стружка хорошо перемешиваются. Необходимо добавление СrО3 (или K2Cr2O7) для увеличения выхода тепла при восстановлении. Выход металлического хрома 60% Общий выход продукта 55% Подобный выход совершенно неприемлем при работе с изотопнообогащенной продукцией, такой как хром 50, 53, 54. Целью изобретения является получение хрома в виде изотопов из легколетучего хромилфторида с высоким выходом. Для достижения поставленной цели в способе получения хрома, включающем металлотермическое восстановление алюминием хромсодержащего соединения, перед восстановлением исходное соединение хромилфторид сорбируют на фтористокислом фториде калия в течение 40-60 мин с получением твердого продукта HKCrO2F2, а восстановление полученного HKCrO2F2 кислого калия хромилфторида проводят при 750-800оС в течение 15-20 мин с последующим удалением примесей алюминия и калия промывкой разбавленной азотной кислотой. Проведение сорбции хромилфторида за время, меньшее 40 мин приводит к потерям летучего продукта и снижению выхода хрома до 90% время сорбции более 60 мин бессмысленно, так как процесс завершен. Температура сорбции как оптимальная установлена комнатная (22оС). При проведении металлотермического восстановления алюминием количество восстановителя по весу относительно продукта сорбции дает значение 0,3, что соответствует стехиометрическому соотношению. Температура восстановления меньше, чем 750оС, снижает выход металлического хрома, в то время как температура более 800оС увеличивает энергетические затраты процесса, аналогичное действие дает увеличение времени восстановления до более 20 мин. Время восстановления менее 15 мин недостаточно для завершения процесса восстановления и снижает выход металлического хрома до 75% Примеры проведения процесса получения хрома из хромилфторида приведены в табл.1 и 2. На чертеже представлена аппаратурная схема для осуществления способа, где 1 исходный баллон с хромилфторидом, 2 калибровочная емкость, 3, 9 тефлоновые ампулы, 4, 5, 6, 8, 10, 11 вентили, 7 манометр. Предлагаемый способ осуществляют следующим образом. Снимают со стенда тефлоновые ампулы 3 и 9 и заполняют каждую 400 см3 сорбента HF KF. Устанавливают их вновь на стенд. Открывают вентили 4, 5, 6, 10 и 11 и вакуумируют всю систему до баллона 1 с CrO2F2 до давления 10-2 мм рт.ст. (1,3 Па), измеряемого манометром 7. Закрывают вентили 6, 10 и 11 и из баллона 1 напускают в калибровочный объем 2 при открытом вентиле 4 газ CrO2F2 до давления 3 атм по показаниям манометра 7. Открывают вентиль 10 и смораживают газ CrO2F2 в тефлоновую емкость 3 при -195оС. Закрывают вентиль 4 и размораживают емкость 3 до комнатной температуры и поддерживают сорбцию CrO2F2 на KF HF в течение 40-60 мин. Окончание сорбции проверяют по манометру 7. Закрывают вентиль 10. Открывают вентиль 4 и из баллона 1 наполняют калибровочную емкость 2 газом CrO2F2до давления 3 атм по показаниям манометра 7. Открывают вентиль 11 и смораживают газ CrO2F2 в емкость 9 при -195оС. Закрывают вентиль 4 и размораживают емкость 9 до комнатной температуры. Поддерживают сорбцию CrO2F2 на сорбенте KF HF при комнатной температуре в емкости 9 в течение 40-60 мин. Окончание сорбции фиксируют по показаниям манометра 7. После сорбции газа CrO2F2 на KF HF емкости 3 и 9 снимают. Сорбент с соединенным на нем газом в виде HF KFCrO2F2 высыпают и дополнительно определяют по весу количество сорбированного газа. По стехиометрии выбирают необходимое количество металлического алюминия для восстановления. Металлотермическое восстановление проводят в тиглях из стеклографита СУ-2000 при 750-800оС в течение 15-20 мин. После восстановления и охлаждения тигля содержимое промывают азотной кислотой (1:1) для удаления примесей калия и алюминия из металлического хрома. Затем отмывают азотную кислоту водой и порошкообразный хром подсушивают. Конечный продукт порошкообразный хром серо-стального цвета. Как было отмечено ранее, проведение работ по технологической схеме аналога и прототипа включает многие операции. Предлагаемый способ устраняет промежуточные операции по синтезу промежуточных соединений и гидролиз, удаление плавиковой кислоты, фильтрование осадков и так далее, что в 3 раза экономит время проведения процесса. При проведении работ с дорогостоящим изотопно-мечеными соединениями хрома-50,53,54 необходимым условием выбора технологии переработки газообразных продуктов является обеспечение высокого выхода. По предлагаемому способу выход конечного продукта увеличивается в 1,5 раза.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМА, включающий металлотермическое восстановление алюминием хромсодержащего соединения, отличающийся тем, что, с целью получения хрома в виде изотопов из легколетучего изотопного хромилфторида с высоким выходом, перед восстановлением исходное соединение хромилфторид сорбируют на фтористокислом фториде калия в течение 40 60 мин с получением твердого продукта кислого калия хромилфторида и восстановление его проводят при 750 — 800oС в течение 15 20 мин с последующим удалением примесей алюминия и калия промывкой разбавленной азотной кислотой.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

findpatent.ru

Способы получения.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 3Следующая ⇒

Хром обычно получают в виде сплава с железом (феррохром). Для этого хромит восстанавливают углем:

FeCr2O4 + 4C = Fe + 2Cr + 4CO

Относительно чистый хром получают методом алюмотермии:

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3

Необходимый для получения металлического хрома оксид выделяют из хромита. Вначале проводят обжиг исходного хромсодержащего сырья в смеси с карбонатом натрия и доломитом при 1100–1200 °С:

4 FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 = 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2;

образующийся при этом хромат натрия выщелачивают водой и после дополнительной обработки выделяют в щелочной раствор. Затем восстанавливают серой в процессе кипячения до оксида хрома (III).

Более чистый хром получают электролизом оксида хрома (VI) или хромкалиевых квасцов. Особо чистый хром образуется при термическом разложении органических хромсодержащих комплексных соединений.

Сегодня общий объем потребления чистого хрома (не менее 99% Cr) составляет около 15 тысяч тонн, из них около трети приходится на электролитический хром. Мировым лидером в производстве высокочистого хрома является английская фирма Bell Metals. Первое место по объемам потребления занимают США (50%), второе – страны Европы (25%), третье – Япония. Рынок металлического хрома довольно нестабилен, и цены на металл колеблются в широком диапазоне.

Соединения хрома.Хром образует множество химических соединений, в которых он может находиться во всех степенях окисления от 0 до +6. Соединения хрома очень разнообразны по цвету: белые, синие, зеленые, коричневые, красные, желтые, оранжевые, фиолетовые и черные.

У хрома степень окисления +3. +6 является наиболее устойчивой.

Оксид хрома (III) Cr2O3темно-зеленый порошок, в кристаллическом состоянии – черное с металлическим блеском вещество. Температура плавления 1990°С, плотность 5,21 г/см3. Химически инертен. В воде, кислотах и щелочах не растворяется. С трудом растворяется в сильных кислотах при длительном нагревании.

Проявляет амфотерные свойства. При сплавлении с оксидами, гидроксидами и карбонатами щелочных металлов образует хромиты, проявляя кислотные свойства:

Cr2O3 + 2KOH = 2KCrO2 + H2O;

Cr2O3 + Na2CO3 = 2NaCrO2 + CO2.

При сплавлении с кислотным реагентом – дисульфатом калия – образует сульфат хрома (III), проявляя основные свойства:

3K2S2O7 = 3K2SO4 + 3SO3;

Cr2O3 + 3SO3 = Cr2(SO4)3;

Cr2O3 + 3K2S2O7 = Cr2(SO4)3 + 3K2SO4

Оксид хрома (III) получается при термическом разложении дихромата аммония:

(NH4)2Cr2O7 = Cr2O3 + N2 + 4H2O

или при восстановлении дихромата калия коксом или серой:

2K2Cr2O7 + 3C = 2Cr2O3 + 2K2CO3 + CO2;

K2Cr2O7 + S = Cr2O3 + K2SO4

Гидроксид хрома (III) Cr(OH)3– аморфное или кристаллическое вещество, цвет зависит от условий осаждения и изменяется от голубого и зеленого до черно-фиолетового, разлагается при температуре около 150°С:

2Cr(OH)3 = Cr2O3 + 3H2O

Проявляет амфотерные свойства, легко растворяется в кислотах и щелочах:

2Cr(OH)3 + 6HCl = 2CrCl3 + 3H2O;

Cr(OH)3 + 3NaOH = Na3[Cr(OH)6].

Образуется при действии щелочей или водного раствора аммиака на растворы солей хрома:

CrCl3 + 3NH3 + 3H2O = Cr(OH)3 + 3NH4Cl

или при пропускании углекислого газа через щелочной раствор гексагидроксохромата (III) натрия:

Na3[Cr(OH)6] + 3СО2 = Cr(OH)3 + 3NaHCO3.

Соли хрома (III). Хром в степени окисления +3 образует два типа солей, в которые входит в состав катиона и аниона.

Хромиты устойчивы в щелочной среде, в кислой разрушаются:

NaCrO2 + HCl + H2O = Cr(OH)3 + NaCl;

в избытке кислоты:

NaCrO2 + 4HCl = CrCl3 + NaCl + 2H2O.

Соли Cr3+ проявляют все свойства солей, большинство из них хорошо растворимы в воде и гидролизуют.

Соединения хрома (III) проявляют окислительные и восстановительные свойства:

2CrCl3 + 3H2O2 + 10 KOH = 2K2CrO4 + 6KCl + 8H2O (Cr3+ – восстановитель)

2CrCl3 + 3Zn + 4HCl = 2CrCl2 + 3ZnCl2 + 2H2 (Cr3+ – окислитель)

 

Оксид хрома (VI) CrO3темно-красное кристаллическое вещество, имеет цепочечную структуру. Гигроскопичен, расплывается на воздухе, малоустойчив, разлагается при нормальных условиях. Очень сильный окислитель. Проявляет кислотные свойства.

Растворяется в воде, образуя хромовые кислоты:

CrO3 + H2O = H2CrO4,

2CrO3 + H2O = H2Cr2O7.

В растворе хромовых кислот существует равновесие:

2H2CrO4 = H2Cr2O7 + H2O.

При разбавлении раствора равновесие смещается в сторону образования хромовой кислоты.

Реагирует с основными оксидами и основаниями:

CrO3 + BaO = BaCrO4,

CrO3 + 2NaOH = Na2CrO4 + H2O

Оксид хрома (VI) – очень сильный окислитель, окисляет фосфор, углерод и серу, многие органические вещества, например:

4CrO3 + 3C = 2Cr2O3 + 3CO2;

4CrO3 + C2H5OH + 6H2SO4 = 2Cr2(SO4)3 + 2CO2 + 9H2O.

Образуется при разложении хромата натрия серной кислотой при температуре около 200°С:

Na2CrO4 + 2H2SO4 = CrO3 + 2NaHSO4 + H2O

Хромовые кислоты в свободном состоянии не выделены, в растворе проявляют свойства сильных кислот.

Хроматы – соли хромовых кислот. Хроматы – соли хромовой кислоты – имеют в своем составе анион CrO42- и обладают желтой окраской, дихроматы – соли дихромовой кислоты – содержат анион Cr2O72- оранжевого цвета. Хроматы устойчивы в щелочной среде, дихроматы – в кислой, в растворе существует равновесие :

2CrO42- + 2H+ = Cr2O72- + H2O.

При нагревании дихроматы разлагаются:

4K2Cr2O7 = 4K2CrO4 + 2Cr2O3 + 3O2.

Соли хрома (VI) – сильные окислители, восстанавливаются до соединений хрома (III). В нейтральной среде образуется гидроксид хрома (III):

K2Cr2O7 + 3(NH4)2S + H2O = 2Cr(OH)3 + 3S + 6NH3 + 2KOH

в кислой соли хрома (III):

K2Cr2O7 + 3K2SO3 + 4H2SO4 = Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 4H2O;

в щелочной – производные анионного комплекса [Cr(OH)6]3-:

2K2CrO4 + 3(NH4)2S + 2KOH + 2H2O = 2K3[Cr(OH)6] + 3S + 6NH3.

Наибольшее значение имеют соли натрия и калия, получить их можно при сплавлении хромистого железняка с соответствующими карбонатами при температуре выше 1000°С на воздухе:

4FeCr2O4 + 8Na2CO3 + 7O2 = 8Na2CrO4 + 2Fe2O3 + 8CO2.

mykonspekts.ru

Способ получения окиси хрома

Изобретение относится к способам получения окиси хрома, которая может быть использована для производства магнитных носителей, а также для производства грунтовок, эмалей, красок, полировальных паст, производства абразивного материала и металлического хрома. Способ включает разложение бихромата натрия и сульфата аммония, которое ведут в растворе с концентрацией 400-450 г/л по CrO3 при температуре 100-105°С в течение 45-60 минут при постоянном перемешивании с получением бихромата аммония и сульфата натрия. Сульфат натрия отделяют от раствора. Раствор, содержащий бихромат аммония, охлаждают до температуры его кристаллизации, после чего осуществляют термическое разложение кристаллов бихромата аммония при температуре 440-1400°С до образования окиси хрома. Техническим результатом изобретения является упрощение способа получения окиси хрома, повышение качества окиси хрома за счет уменьшения примесей и повышения содержания Cr2О3 в готовом продукте, а также возможность получения окиси хрома различного назначения.

 

Изобретение относится к способам получения окиси хрома, которая может быть использована для производства магнитных носителей, а также для производства грунтовок, эмалей, красок, полировальных паст, производства абразивного материала и металлического хрома.

Известные способы получения окиси хрома основаны, как правило, на термическом разложении CrO3 или восстановлении Na2CrO4 элементарной серой (хроматно-серный метод) — см. Авербух Т.Д., Павлов П.Г. Технология соединений хрома. Л.: Химия, 1973, с.216.

Известно получение пигментной окиси хрома термическим разложением CrO3 при температуре 900-1150°С (см. Авербух Т.Д., Павлов П.Г. Технология соединений хрома. Л.: Химия, 1973, с.217).

Недостатком данного способа получения пигментной окиси хрома является низкое качество готового продукта, обусловленное высокой температурой прокалки и получением частиц окиси хрома большого размера: средний размер частиц составляет около 5 мкм, при этом пигмент имеет темный цвет, причем содержание Cr2О3 в готовом продукте не превышает 99%.

Известно получение абразивной окиси хрома термическим разложением CrO3 (см. авторское свидетельство СССР №1701635, МПК C 01 G 37/02, приоритет от 15.11.89, опубликованное 30.12.1991 г. «Способ получения оксида хрома для полирования»).

Недостатком данного способа получения абразивной окиси хрома является низкое качество готового продукта, обусловленное низким содержанием Cr2O3, не превышающим 98%, и наличием примесей, которые не позволяют получить однородные по размеру частицы окиси хрома и обеспечить высокие потребительские свойства окиси хрома для полирования.

Известно получение окиси хрома для магнитных носителей термическим разложением CrO3 (см. авторское свидетельство СССР №1570996, МПК C 01 G 37/027, приоритет от 20.07.87., опубликованное 15.06.1990 г. «Способ получения порошка двуокиси хрома для носителей магнитной записи»).

Получаемая известным способом окись хрома содержит большое количество примесей серы, углерода, кремния SiO2, железа FeO, что не позволяет получить высокоплотную, высокочастотную запись из-за неоднородности зернового состава и величины среднего удельного объема частиц, лежащего в разнодоменной области.

Известен способ получения пигментной окиси хрома восстановлением хромата натрия серой (см. авторское свидетельство СССР №226573, МПК C 01 G 37/02, приоритет от 28.04.1966 г., опубликованное 03.06.1970 г. «Способ получения окиси хрома»).

Известен способ получения абразивной окиси хрома восстановлением хромата натрия серой (см. авторское свидетельство СССР №236447, МПК C 01 G 37/02, приоритет от 20.07.1964 г., опубликованное 05.08.1969 г. «Способ получения окиси хрома для полирования»).

Известен способ получения пигментной и металлургической окиси хрома путем восстановления соединений шестивалентного хрома Na2CrO4 в щелочном растворе серой (см. авторское свидетельство СССР №343567, МПК C 01 G 37/02, приоритет от 06.04.1970 г., опубликованное 03.11.1972 г. «Способ получения окиси хрома»).

Известно также получение металлургической окиси хрома хроматно-серным методом (см. Авербух Т.Д., Павлов П.Г. Технология соединений хрома. Л.: Химия, 1973, с.216-217).

Вышеперечисленные способы получения окиси хрома хроматно-серным методом достаточно сложны, а конечный продукт содержит большое количество примесей, что ухудшает потребительские свойства окиси хрома, например, пигментная окись хрома имеет неудовлетворительные цветовые качества и физико-малярные свойства, а абразивная окись хрома имеет неудовлетворительные полирующие свойства.

Наиболее близким по совокупности существенных признаков к заявляемому изобретению является способ получения окиси хрома путем восстановления бихромата натрия сульфатом аммония, заключающийся в том, что смесь бихромата натрия и сульфата аммония подвергают термическому разложению в течение 6 часов при температуре 700-800°С с дальнейшим вымыванием сульфатов до получения готового продукта — окиси хрома, причем в качестве соли аммония используют сульфат аммония (см. патент Германии №728233, НПК 22 f 7, приоритет от 03.04.1940 г., опубликованный 23.11.1942 г. «Способ получения пигментной окиси хрома»).

Известный способ получения окиси хрома является трудоемким, так как требует нескольких стадий выщелачивания (отмывки) готового продукта от сульфата натрия Na2SO4, которого в готовом продукте содержится до 50%.

Кроме того, с помощью известного способа невозможно получить окись хрома иного назначения, кроме пигментной, так как повышение температуры термического разложения свыше заявленной (700-800°С) ведет к плавлению сульфата натрия и образованию намотов в барабанных печах, в которых осуществляют термическое разложение, а также образованию агломератов готового продукта, затрудняющих его термическое разложение и снижающих качество получаемой окиси хрома, содержание которой в готовом продукте не превышает 98%.

Техническим результатом заявляемого изобретения является упрощение способа получения окиси хрома, повышение качества окиси хрома за счет уменьшения примесей и повышения содержания Cr2О3 в готовом продукте, а также возможность получения окиси хрома различного назначения.

Заявляемый технический результат достигается тем, что в способе получения окиси хрома, включающем разложение бихромата натрия и сульфата аммония с последующим вымыванием полученной окиси хрома, согласно изобретению первоначально осуществляют обменное разложение бихромата натрия и сульфата аммония, которое ведут в растворе с концентрацией 400-450 г/л по CrO3 при температуре 100-105°С в течение 45-60 минут при постоянном перемешивании с получением бихромата аммония и сульфата натрия, причем последний затем отделяют от раствора, а раствор, содержащий бихромат аммония, охлаждают до температуры его кристаллизации, после чего осуществляют термическое разложение кристаллов бихромата аммония при температуре 440-1400°С до образования окиси хрома.

Обменное разложение бихромата натрия Na2Cr2O7 и сульфата аммония (NH4)2SO4 в растворе с концентрацией 400-450 г/л по CrO3 при температуре 100-105°С в течение 45-60 минут при постоянном перемешивании позволяет весь бихромат натрия перевести в бихромат аммония за счет прохождения следующей химической реакции:

Образующийся при этом сульфат натрия Na2SO4 кристаллизуется и выпадает в осадок.

При концентрации раствора бихромата натрия Na2Cr2O7 и сульфата аммония (NH4)2SO4 менее 400 г/л по CrO3 кристаллизация сульфата натрия Na2SO4 не происходит; при концентрации раствора бихромата натрия Na2Cr2O7 и сульфата аммония (NH4)2SO4 более 450 г/л по CrO3 обменное разложение бихромата натрия Na2Cr2O7 и сульфата аммония (NH4)2SO4 затрудняется в связи с преждевременной кристаллизацией сульфата натрия Na2SO4, в результате чего реакция (1) протекает не в полном объеме.

Химическое разделение продуктов реакции и отделение сульфата натрия Na2SO4 от раствора бихромата аммония исключает необходимость многостадийного вымывания сульфатов и упрощает способ получения окиси хрома.

Охлаждение очищенного от кристаллов сульфата натрия раствора бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 до температуры его кристаллизации позволяет перевести бихромат аммония (NH4)2Cr2O7 в кристаллическое состояние.

Термическое разложение кристаллического бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 при температуре 440-1400°С до образования окиси хрома обеспечивает возможность получения окиси хрома различного назначения в зависимости от конкретной температуры, лежащей в защищаемых пределах, а именно:

— при термическом разложении бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 при температуре 440-450°С образуется окись хрома, которая используется для магнитных носителей;

— при термическом разложении бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 при температуре 800-900°С образуется мелкокристаллическая пигментная и абразивная окись хрома;

— при термическом разложении бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 при температуре 1200-1400°С образуется крупнокристаллическая металлургическая окись хрома.

Вымывание полученной окиси хрома Cr2O3 позволяет окончательно отмыть окись хрома Cr2O3 от водорастворимых солей, что способствует уменьшению примесей до минимальных величин.

В результате заявляемый способ позволяет упростить процесс получения окиси хрома за счет исключения многостадийной отмывки готового продукта от сульфата натрия Na2SO4, повысить качество окиси хрома за счет исключения примеси сульфата натрия и повышения содержание окиси хрома Cr2O3 в готовом продукте, составляющем более 99%, а также обеспечить возможность получения окиси хрома различного назначения.

Технических решений, совпадающих с совокупностью существенных признаков заявляемого изобретения, не выявлено, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности как «новизна».

Заявляемые существенные признаки, предопределяющие получение указанного технического результата, явным образом не следуют из уровня техники, что позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого изобретения такому условию патентоспособности, как «изобретательский уровень».

Условие патентоспособности «промышленная применимость» подтверждается примерами конкретного выполнения, изложенными в разделе «Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения».

Для получения окиси хрома используют следующее сырье:

1. Раствор бихромата натрия Na2Cr2O7, концентрации 800-1000±100 г/л по CrO3;

2. Сульфат аммония кристаллический (NH4)2SO4 с содержанием азота не менее 21%.

Исходный раствор готовят следующим образом.

В раствор бихромата натрия Na2Cr2O7 концентрации 800-1000 г/л по CrO3 добавляют упаренный до концентрации 300-350 г/л по CrO3 маточный раствор бихромата аммония (NH4)2Cr2O7, возвращаемый в процесс после стадии отделения кристаллов бихромата аммония (NH4)2Cr2O7. Компоненты смешивают в баке до получения раствора с концентрацией 400-450 г/л по CrO3, после чего в приготовленный раствор добавляют сульфат аммония (NH4)2SO4, который задают по расчету в стехиометрических количествах к заданному количеству бихромата натрия Na2Cr2O7.

Концентрация раствора бихромата натрия Na2Cr2O7 и сульфат аммония (NH4)2SO4, в котором происходит обменное разложение, составляет 400-450 г/л по CrO3.

Затем осуществляют обменное разложение бихромата натрия Na2Cr2O7 и сульфата аммония (NH4)2SO4 при температуре 100-105 в течение 45-60 минут при постоянном перемешивании с образованием бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 и сульфата натрия Na2SO4, происходящим по химической реакции (1), при этом весь бихромат натрия Na2Cr2O7 переводится в бихромат аммония (NH4)2Cr2O7.

Сульфат натрия Na2SO4 в растворах бихроматов обладает ограниченной растворимостью, поэтому значительная его часть сразу же выпадает в осадок.

Далее отделяют сульфата натрия Na2SO4 от раствора, для чего пульпу сульфата натрия Na2SO4 в растворе бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 направляют в отстойник, где происходит осаждение основного количества кристаллов сульфата натрия Na2SO4.

Осветленный раствор бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 после отстойника направляют на контрольную фильтрацию на патронном фильтре, где от него отделяют оставшуюся часть сульфата натрия Na2SO4. Осадок сульфата натрия Na2SO4 из отстойника и патронного фильтра подают на центрифугу, где происходит его обезвоживание.

Кристаллы сульфата натрия Na2SO4 после центрифуги направляют в производство белого сульфата натрия Na2SO4. Маточные растворы после центрифуги возвращают в отстойник. Весь процесс отделения сульфата натрия Na2SO4 осуществляют при температуре раствора не ниже 90°С.

Затем раствор, содержащий бихромат аммония (NH4)2Cr2O7 с концентрацией по CrO3 400-450 г/л и температурой 90°С, охлаждают до температуры 35-40°С, являющейся температурой кристаллизации бихромата аммония (NH4)2Cr2O7.

При этом в осадок выпадают кристаллы бихромата аммония (NH4)2Cr2O7, которые затем отделяют от маточного раствора на барабанном вакуум-фильтре.

Влажность осадка составляет 10-15%, содержание сульфатов до 1,5%.

Маточный раствор отправляют в голову процесса на упаривание, что способствует более полному вовлечению бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 в процесс получения окиси хрома Cr2О3, что, в свою очередь, способствует увеличению содержания окиси хрома Cr2O3 в готовом продукте до 99,5%.

Далее кристаллы бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 подвергают термическому разложению в барабанной вращающейся печи при температуре 440-1400°С. При этом происходит следующая химическая реакция с образованием окиси хрома Cr2О3:

При термическом разложении бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 при температуре 440-450°С образуется окись хрома Cr2O3, которая используется для магнитных носителей;

При термическом разложении бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 при температуре 800-900°С образуется мелкокристаллическая пигментная и абразивная окись хрома Cr2О3;

При термическом разложении бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 при температуре 1200-1400°С образуется крупнокристаллическая металлургическая окись хрома Cr2О3.

После получения окиси хрома Cr2О3 осуществляют ее вымывание водой при отношении Т:Ж=1:4-1:6.

Полученную при этом пульпу фильтруют на барабанном вакуум-фильтре, в результате чего осуществляется окончательная отмывка окиси хрома Cr2О3 от водорастворимых солей, что способствует уменьшению примесей и повышению содержания Cr2О3 в готовом продукте до 99,5% и выше.

Осадок окиси хрома Cr2O3 с фильтра подают в барабанную вращающуюся сушилку, где он подвергается сушке при температуре 100-150°С.

Пример.

Бихромат натрия Na2Cr2O7 с концентрацией 1000 г/л по CrO3 в количестве 1,8 м3 раствора смешивают с 10 м3 упаренного маточного раствора бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 с концентрацией 350 г/л по CrO3 и получают раствор с концентрацией 450 г/л по CrO3 в количестве 11,8 м3.

В 1,8 м3 раствора бихромата натрия Na2Cr2O7 с концентрацией 1000 г/л по CrO3, содержится 1,8×1000×1,31=2358 кг сухого бихромата натрия Na2Cr2O7, где 1,31 — пересчетный коэффициент из CrO3 в Na2Cr2O7. По химической реакции (1) устанавливают, что на 2358 кг бихромата натрия Na2Cr2O7 необходимо задать 1188 кг сульфата аммония (NH4)2SO4. Это количество отвешивают на весах и задают в раствор.

Затем согласно химической реакции (1) осуществляют обменное разложение бихромата натрия Na2Cr2O7 и сульфата аммония (NH4)2SO4.

По окончании обменного разложения от раствора отделяют кристаллы сульфата натрия Na2SO4 в количестве 1278 кг, которые направляют на производство белого сульфата натрия Na2SO4.

После отделения сульфата натрия Na2SO4 получают 11 м3 очищенного раствора бихромата аммония (NH4)2Cr2O7, который затем охлаждают до температуры его кристаллизации — 35°С.

Полученные таким образом кристаллы бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 отделяют на вакуум-фильтре, при этом концентрация маточного раствора по CrO3 составляет 250 г/л, что обеспечивает получение кристаллов бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 в количестве (450-250)×11,8×1,26=2973 кг.

Маточный раствор и промывные воды с вакуум-фильтра направляют в голову процесса на упаривание.

Далее кристаллы бихромата аммония (NH4)2Cr2O7 загружают в барабанную вращающуюся печь для термического разложения. После термического разложения по химической реакции (2) образуется 1794 кг окиси хрома Cr2O3.

Для получения окиси хрома Cr2O3, используемой для магнитных носителей, задают температуру термического разложения 440-450°С.

Для получения мелкокристаллической пигментной и абразивной окиси хрома Cr2О3 задают температуру термического разложения 800-900°С.

Для получения крупнокристаллической металлургической окиси хрома Cr2O3 задают температуру термического разложения 1200-1400°С.

Окись хрома Cr2O3, полученная заявляемым способом, содержит Cr2О3 в количестве 99,5% при минимальном количестве примесей: содержание серы S — 0,005%, содержание углерода С — 0,005%, содержание кремния SO2 — 0,07%, содержание железа FeO — 0,1%.

Таким образом, заявляемое изобретение позволяет упростить способ получения окиси хрома Cr2О3, повысить качество окиси хрома Cr2О3 за счет уменьшения примесей и повышения содержания Cr2О3 в готовом продукте, а также получать окись хрома Cr2O3 различного назначения.

Способ получения окиси хрома, включающий разложение бихромата натрия и сульфата аммония с последующим вымыванием полученной окиси хрома, отличающийся тем, что первоначально осуществляют обменное разложение бихромата натрия и сульфата аммония, которое ведут в растворе с концентрацией 400-450 г/л по CrO3 при температуре 100-105°С в течение 45-60 мин при постоянном перемешивании с получением бихромата аммония и сульфата натрия, причем последний отделяют от раствора, а раствор, содержащий бихромат аммония, охлаждают до температуры его кристаллизации, после чего осуществляют термическое разложение кристаллов бихромата аммония при температуре 440-1400°С до образования окиси хрома.

findpatent.ru

Способ получения модифицированного оксида хрома для полирования. Получение оксида хрома


Синтез 4. Получение оксида хрома(III)

 

Посуда, приборы и реактивы:

фарфоровая ступка, фарфо­ровый тигель, фарфоровый треугольник, прибор для фильтрова­ния, дихромат калия, сера.

На листе бумаги смешайте 3-5 г измельченного в ступке дихромата калия и порошкообразную серу, взятую в трехкрат­ном избытке по отношению к количеству, найденному по урав­нению реакции:

 

К2Сr2О7 + S K2SO4 + Сr2О3

 

Смесь поместите в ступку, еще раз тщательно перемешайте и разотрите. Перенесите смесь в фарфоровый тигель, поставьте его на фарфоровый треугольник и осторожно нагрейте на газо­вой горелке в вытяжном шкафу. Когда загорится сера и появит­ся голубое пламя, нагревание тигля прекратите, восстановление дихромата пойдет самопроизвольно. Затем содержимое тигля охладите, разотрите в ступке с 30 мл воды. При этом соедине­ния калия перейдут в раствор, а оксид xpoмa останется в виде взвеси твердой фазы болотно-зеленого цвета. Полученный оксид хрома отфильтруйте на воронке Бюхнера и на фильтре промойте два раза небольшими порциями дистиллированной воды. После этого осадок высушите. Затем определите выход продукта в процентах от теоретического, исходя из количества дихромата калия. Проведите термодинамический анализ возможности про­цесса восстановления дихромата серой, укажите интервал тем­ператур, в котором он выгоден. Испытайте отношение получен­ного оксида к кислотам (h4SO4, HCI) и раствору щелочи. Запи­шите свои наблюдения.

 

 

Контрольные вопросы и задачи

 

1.Какими способами можно получить оксиды хрома? За­пишите уравнения реакций.

2.Запишите уравнения реакций, характеризующих амфо­терные свойства оксида хрома (III). В чем причина малой реак­ционной способности прокаленного Сr2О3?

3.Как изменится устойчивость, кислотно-основные свой­ства в ряду оксидов и гидроксидов хрома: СrО – Сr2O3 – СrО3. Сr(ОН)2 — Сr(ОН)3 — Н2СrО4 — Н2Сr2O7?

4.Используя значения стандартных окислительно-восстановительных потенциалов электродных равновесии:

 

Cr2O27 + 14H+ + 6е = 2СrЗ+ + 7Н2О;

CгО24 + 4Н2О + 3е = Сr(ОН)3 + 5ОН-;

сопоставьте окислительные свойства Сr (+6) в кислой и щелоч­ной средах. В какой среде термодинамически выгоднее прово­дить процесс окисления СгЗ+.

5.При каких температурах следует сушить оксид Сr2О3, каково его отношение к кислороду воздуха?

6.К какому типу процессов — экзо- или эндотермическим относится реакция, используемая в данной работе? Почему не­обходимо нагревать смесь К2Сr2O7 с серой в процессе получения Сr2O3 в настоящей работе?

7.Для чего нужно измельчать исходные продукты?

8.Почему для проведения реакции используется фарфоро­вый тигель, а не стеклянный стакан?

9.Почему нагревание необходимо проводить в вытяжном шкафу?

10.Для чего промывают полученный оксид хрома (III) во­дой?

11.Почему для реакции, используемой в работе, необходим избыток серы?

 

Гродненский государственный аграрный университет.

Практикум по неорганической химии.

Отчет студента____ курса___группы

 

Лабораторная работа:_________________________________________________

 

Количество получаемого вещества:_______

 

Описание вещества (цвет, агрегатное состояние, отношение к воде и воздуху) Замечания по ТБ
   
Схема прибора Используемая посуда
Уравнение реакций и расчеты
   
Ионно-молекулярные уравнения реакции
   
Наблюдаемый эффект реакции. Вывод о свойствах.
   

 

 

Виза преподавателя о допуске к работе:__________________________________

 

Выход продукта: ___________ грамм; ________ процентов;

 

Перечень операций в данном синтезе:

 

Методика синтеза
 
Другие способы получения вещества
 
Защита работы
 

 

Дата:____________

 

Список литературы:

Основная

1. Р.А.Лидин, В.А.Молочко, Л.Л.Андреева. Химические свойства неорганических веществ. М.: «Колос», 2006.

2. Глинка Н.Л. Общая химия.-Л.:Химия, 1990.И.Г. Новиков, И.М. Жарский. Общая и экспериментальная химия. Мн., «Современная школа», 2007.

3. И.М.Жарский, А.Л. Кузьменко, С.Е.Орехова. Теоретические основы химии. Сборник задач., Мн., 2004.

4. И.М.Жарский, А.Л. Кузьменко, С.Е.Орехова. Лабораторный практикум по общей и неорганической химии. Под редакцией Г.И. Новикова. Мн., изд-во «Дизайн ПРО», 1998.

5. Н.С. Ахметов. Общая и неорганическая химия. М.: «Высшая школа», 1998.

6. М.Х. Карапетьянц, С.И.Дракин. Общая и неорганическая химия. М.: «Химия», 1992.

7. Общая химия в формулах, определениях, схемах./Под ред. В.Ф.Тикаво

www.consei.ru

Способ получения водонерастворимых соединений хрома

 

Настоящее изобретение относится к новому способу для восстановления шестивалентного хрома, содержащегося в остаточных продуктах после производства хрома, при этом, для того чтобы обеспечить преобразование из водорастворимых соединений в водонерастворимые соединения, способ включает этапы смешивания упомянутых остаточных продуктов с серой и косвенного нагрева упомянутой смеси без присутствия кислорода при температуре 510-520oC в течение 25-30 мин в герметичных условиях. 4 з.п. ф-лы, 1 ил.

Настоящее изобретение относится к новому способу восстановления шестивалентного хрома, содержащегося в остатках, полученных от производства хрома с тем, чтобы обеспечить преобразование водорастворимых соединений в нерастворимые соединения.

Известно, что в способе экстракции шестивалентного хрома путем обжига хромита и его последующего выщелачивания, невозможно извлечь весь шестивалентный хром, чтобы получить щелочной хромат. В действительности, после выщелачивания, получают твердое вещество, которое обычно называют «остаток выщелачивания» или «образованные земли», которое еще содержит разные количества шестивалентного хрома. Существуют три различных обстоятельства, связанных с результатом выщелачивания. А) Смеси с высоким содержанием извести (или доломита). В) Смеси с низким содержанием извести (или доломита). С) Смеси без извести (или доломита). Проблема выделения шестивалентного хрома, который растворяется в воде, легко разрешается для процессов переработки, которые не включают известь, поскольку относительные остаточные продукты не содержат частично растворимых соединений хрома, благодаря комплексам, образованным между солями кальция и шестивалентным хромом. В этом случае достаточно добавить к остаточным продуктам стандартный восстановитель, например сульфат железа, хлорид железа и т. п. который восстанавливает хром от CrO3 до Cr2O3, который является нерастворимым. При технологиях, которые включают кальций, происходит еще образование соединений, содержащих шестивалентный хром в форме, которая является труднорастворимой в короткий промежуток времени, например хромата кальция. Эти производные следовательно не могут быть выщелочены сразу же в течение обычного процесса и остаются в образованных землях. Однако с течением времени, если земли подвергаются вымыванию под воздействием дождевой воды, например шестивалентный хром выщелачивается и высвобождается. Отсюда становится ясным, что эти твердые остаточные продукты от переработки хромовых руд создают серьезные проблемы, поскольку эти продукты классифицируются и обрабатываются как очень токсичные отходы и их нельзя просто разместить в соответствующим образом оборудованном хранилище. Следует также иметь в виду, что количество этих остаточных продуктов очень велико, примерно в 2,8-0,5 раз больше, чем полученное количество твердого щелочного бихромата. Для осуществления восстановления шестивалентного хрома, присутствующего в образованных землях, с помощью органических и неорганических восстановителей предлагались различные способы. В патенте США N 3803032 фирмы Nippon Denko Co. Ltd. описан способ восстановления, согласно которому увлажненные образованные земли смешивают с веществами, способными подвергаться карбонизации (древесные опилки, отруби, лигнит и т.п.), и затем нагревали до температуры не выше 700oC в восстановительной среде и с любой скоростью в атмосфере, содержащей не более 2% кислорода. При выполнении этого способа необходимо контролировать состав атмосферы реактора для того, чтобы избежать сгорания материала вместо требуемого образования активированного угля, при этом существует риск взрыва, вызванного образованием CO. Известен способ получения водонерастворимых соединений хрома из остаточных продуктов от переработки хромовых руд, включающий реакцию восстановления путем смешивания исходного сырья с углеродистым восстановителем и непрерывного пропускания смеси во вращающейся трубчатой печи через зону косвенного нагрева до температуры реакции (600-900o). Для создания восстановительной среды доступ воздуха ограничен (см. патент ПНР N 61540, кл. C 01 G 37/00, 1971). Недостатком является то, что реакция не может быть завершена технически и включает высокую стоимость. Техническим результатом настоящего изобретения является разрешение вышеуказанных проблем посредством способа, который способен осуществлять восстановление соединений шестивалентного хрома, присутствующих в образованных землях, в щелочной среде простым, экономичным и эффективным образом. Этот технический результат достигается посредством настоящего изобретения, которое относится к способу восстановления шестивалентного хрома из остаточных продуктов от переработки хромовых руд, отличающемуся тем, что он включает этапы смешивания упомянутых остаточных продуктов с одним или более восстановителей и косвенный нагрев упомянутой смеси по существу без присутствия кислорода. Согласно изобретению в качестве восстановителя используют серу, которую смешивают с остаточными землями, предварительно высушенными, и затем нагревают до температуры 510-520o в течение 25-30 мин в герметичных условиях в отсутствии кислорода. Способ осуществляют непрерывно посредством косвенного нагрева во вращающейся герметичной печи и без циркуляции газов. Преимущества изобретения заключаются в следующем: использование серы сильно упрощает конструкцию установки за счет того, что исключает риск взрыва, кроме того, стоимость обработки не увеличивается, и главным образом обеспечивается полное восстановление всего хрома, присутствующего в образованных землях, как это будет далее показано на примерах. Далее изобретение описано более подробно со ссылкой на приложенный чертеж, который приведен только для неограничивающей иллюстрации, где единственный чертеж является очень схематичной технологической схемой этапов способа согласно изобретению. Согласно этой схеме остаточные продукты 1 выщелачивания (или образованные земли) высушивают (А) уже известным образом до тех пор, пока они по существу не становятся высушенными и затем смешиваются в смесителе 2 (этап В) с серой, с соединениями, содержащими серу, с соединениями восстановителей, которые способны вызвать желаемую окислительно-восстановительную реакцию, описанную ниже. Конечно, могут быть также использованы и другие типы неорганических восстановителей, которые способны выполнить функцию серы, например метабисульфиты, сульфиты, сульфиды, сульфат железа, хлорид железа и т.п. Однако предпочтительным восстановителем является сера. Отношение остаточные земли: сера находится в основном между 100:0,1 — 100: 5 и обычно относится к процентному содержанию шестивалентного хрома, и обычно присутствует в остаточных продуктах выщелачивания с любыми другими восстанавливаемыми соединениями. Сухую смесь, полученную таким образом, подают в реактор 3, который предпочтительно является вращающейся печью с косвенным обогревом, имеющей герметизирующие средства 4 и 5, расположенные на ее концах, а также, в любом случае, на каждом из возможных отверстий с тем, чтобы исключить или уменьшить до минимума попадание в печь воздуха, и для того, чтобы проводить процесс обработки, по существу, без присутствия кислорода. Этапы сушки, смешивания и подачи в реактор 3 могут осуществляться в любой последовательности по времени, несмотря на то, что вышеописанный порядок является одним из наиболее предпочтительных. Система наружного обогрева 6, которая показана очень схематично, в виде ряда горелок, обеспечивает реактор теплом для сублимирования серы, которая в этот момент способна реагировать за счет удаления кислорода из соединений, присутствующих в остаточных продуктах, и восстанавливать шестивалентный хром. Предполагается, что имеют место следующие реакции 4Na2CrO4+3S _ 2Cr2O3+3SO2+ … Для того, чтобы получить хорошие результаты в короткий промежуток времени, минимальной температурой является температура сублимации серы, и предпочтительнее, температура реакции составляет около 500-550oC. Как вкратце упоминалось ранее, процесс осуществляют в отсутствии кислорода и в отсутствии циркуляции газов, поскольку атмосфера серы и SO2, создаваемая за счет реакции, является достаточной для обеспечения необходимой восстановительной атмосферы. Использование серы, таким образом, позволяет «подготовить» реактор перед подачей реакционной смеси: в действительности, достаточно вначале загрузить только серу в реактор и испарить ее для того, чтобы израсходовать присутствующий кислород в реакторе и обеспечить требуемый состав атмосферы. Выходящие из реактора 3 обработанные остаточные продукты 7 не содержат сколько-нибудь значительного количества шестивалентного хрома. В любом случае, прореагировавшая сера оказывается связанной в веществе в форме восстановительных солей (сульфитов, сульфатов и т.п.), которые обладают способностью восстанавливать следы шестивалентного хрома, которые вследствие трудности контактирования с ними, например из-за высокой гранулометрии остаточных продуктов, не были восстановлены в процессе реакции. Пример 1. Тридцать частей остаточных продуктов от переработки хромита (CrO3 общ. раств. 2,8% шестивалентный Cr, экстрагируемый холодной водой 7280 ppm (частей на миллион), шестивалентный хром, экстрагируемый горячей водой 9880 частей на миллион, Cr2O3 2,8% CaO 26,2% Fe2O3 17,8%) были тонко размолоты в лаборатории (98% oC (внутренняя температура) в течение 2 ч. Этапы введения и извлечения образца проводили в потоке азота для исключения увеличения окисления из-за присутствия воздуха. Содержание шестивалентного хрома в конечном продукте всегда было ниже, чем 5 частей на миллион. Пример 2. Тридцать частей остаточных продуктов от переработки хромита (CrO3 общ. раств. 3,7% шестивалентный Cr, экстрагируемый холодной водой 4160 частей на миллион, шестивалентный хром, экстрагируемый горячей водой 6450 частей на миллион: Cr2O3 2,4% CaO 28,5% Fe2O3 9,4%) были тонко размолоты, в лаборатории (98% oC (внутренняя температура) в течение 2 ч. Этапы введения и извлечения образца проводили в потоке азота для исключения увеличения окисления, вызываемого присутствием воздуха. Содержание шестивалентного хрома в конечном продукте всегда было ниже, чем 5 частей на миллион. Пример 3. Тридцать частей остаточных продуктов от переработки хромита (CrO3 общ. раств. 2,8% шестивалентный хром, экстрагируемый холодной водой 7280 частей на миллион, шестивалентный хром, экстрагируемый горячей водой 9880 частей на миллион: Cr2O3 2,8% CaO 26,2% Fe2O3 17,8%) были тонко размолоты в лаборатории (98% oC (внутренняя температура) в течение 30 мин. Этапы введения и извлечения образца проводили в потоке азота для исключения окисления, вызываемого присутствием воздуха. Содержание шестивалентного хрома в конечном продукте всегда было ниже, чем 5 частей на миллион. Пример 4. Двадцать килограммов остаточных продуктов от переработки хромита (CrO3 общ.раств. 2,8% шестивалентный хром, экстрагируемый холодной водой 7280 частей на миллион, шестивалентный хром, экстрагируемый горячей водой 9880 частей на миллион, Cr2O3 2,8% CaO 26,2% Fe2O3 17,8%) были тонко размолоты в лаборатории (95% oC, после чего избыток воздуха удаляли из печи и выдерживали в таких условиях в течение 30 мин, поддерживая скорость вращения печи, равной 3 об/мин. После охлаждения продукт выгружали и исследовали. Содержание шестивалентного хрома в конечном продукте всегда было ниже, чем 5 частей на миллион. Пример 5. Смесь, образованную из 10 частей остаточных продуктов от переработки хромита (CrO3 общ. раств. 2,8% шестивалентный хром, экстрагируемый холодной водой 7280 частей на миллион, шестивалентный хром, экстрагируемый горячей водой 9880 частей на миллион, Cr2O3 2,8% CaO 26,2% Fe2O3 17,8%) тонко размалывали (95% oC и времени выдержки 25-30 мин. Испытания продолжались несколько дней с любыми вариантами проблемы. В полученном продукте шестивалентный хром всегда составлял менее 5 частей на миллион.

Формула изобретения

1. Способ получения водонерастворимых соединений хрома из остаточных продуктов переработки хромовых руд, содержащих шестивалентный хром, включающий подачу сырья и восстановителя во вращающуюся трубчатую печь и восстановление при косвенном нагреве, отличающийся тем, что перед восстановлением исходное сырье подвергают сушке, и восстановление ведут элементарной серой при 510 520oС в течение 25 30 мин в герметичных условиях в отсутствии кислорода. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что весовое отношение исходного сырья и серы составляет 100 0,1 5,0 и восстановление ведут до отношения в частях на миллион шестивалентного хрома в полученном продукте и шестивалентного хрома в исходном сырье менее 0,05/100. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что продукт получают в виде порошка. 4. Способ по п.1, отличающийся тем, что восстановление ведут непрерывно. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед восстановлением до подачи исходного сырья в печь подают серу и нагревают до температуры восстановления в отсутствии кислорода.

РИСУНКИ

Рисунок 1

findpatent.ru

Получение металлического хрома — Справочник химика 21

    Электролитическое получение металлического хрома [c.230]

    В настоящее время процессу получения металлического хрома электролизом хромо-аммонийных квасцов (Nh5)2804 Сгг (804)3 уделяется большое внимание. Этот электролит значительно более доступен и дешев по сравнению с хромовокислым и может быть приготовлен переработкой феррохрома с высоким содержанием примесей, полученного из низкокачественных хромитовых руд. [c.108]


    Получение. Металлический хром получают восстановлением оксида хрома (П1) при нагревании с алюминием, т. е. методом металлотермии  [c.196]

    Реакции на катоде могут быть различными. Из схемы на рис. 237 видно, что для получения металлического хрома исходными валентностями в растворе могут быть Сг +, Сг + и Сг +. Растворы, содержащие ионы Сг » и Сг , охвачены треугольником B D, причем здесь возможны реакции  [c.518]

    Получение металлического хрома [c.186]

    Для получения металлического хрома непригоден процесс восстановления СггОз углем, так как неизбежно значительное загрязнение его карбидами. [c.377]

    Получение. Металлический хром получают восстановлением оксида хрома (И1) при нагревании с алюминием  [c.254]

    Как н при электролизе хромовой кислоты, рентабельное получение металлического хрома из растворов хромо-аммонийных квасцов становится возможным только при наличии достаточно дешевого электролита. [c.110]

    Для гидрометаллургического получения металлического хрома использованы ванны нагрузкой / = 5000 А с раствором хромовой кислоты в качестве электролита. Среднее напряжение на ванне V = 4,5 В. При электролизе 15 % катодного тока расходуется на процесс перехода Сг + Сг, 15%—на процесс Сг +->Сг +, 70% — на выделение водорода 2Н+ На, 15% анодного тока идет на реакцию окисления Сг +- -Сг +, остальное расходуется на выделение кислорода. [c.253]

    В электролизере для получения металлического хрома в качестве электролита применен раствор хромовой кислоты с добавкой серной кислоты. Нагрузка на ванну 5000 А аноды нерастворимые катодный выход по току 15 % среднее напряжение на ванне 4,5 В. [c.276]

    ПОЛУЧЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО ХРОМА [c.229]

    Соли Сг(1И) как товарный продукт производят пока в СССР в недостаточных количествах. Потребители этих солей вынуждены готовить их у себя из бихроматов. Очевидно, однако, в кожевенной промышленности, например, удобнее и выгоднее получать готовые дубители, производство которых (основного сульфата хрома) начато в СССР в 1971 г. В перспективе возможна организация производства хлоридов и (или) сульфатов хрома в качестве исходных продуктов для получения металлического хрома. За рубежом в больших количествах производили только основной сульфат хрома, хромо-калиевые квасцы и ацетат хрома [7]. [c.247]


    Существуют и другие способы получения металлического хрома, среди которых электролиз является наиболее простым [c.400]

    Для гидрометаллургического получения металлического хрома использованы ванны нагрузкой / = 5000 А с раствором хромовой кислоты в качестве электролита. Среднее напряжение на ванне 1/=4,5 В. При электро- [c.242]

    В одном из способов получения металлического хрома заключительной стадией является сплавление оксида хрома(1П) с кремьием при высокой температуре  [c.146]

    Имеются литературные указания о получении металлического хрома из аммиачных растворов [702, 414]. [c.163]

    Применение хлоридов хрома для получения металлического хрома высокой степени чистоты описано в работе [П5]. Чистый хром предлагается получать хлорированием электролитического хрома с последующей перегонкой хлорида в токе хлора и последующим восстановлением его щелочными или щелочноземельными металлами. [c.47]

    Окись хрома служит сырьем для получения металлического хрома (обычно алюмотермическим путем), карбида хрома, шлифовальных паст и красок, стойких к свету, огню и кислороду воздуха. Ее применяют также для окрашивания стекла и керамики. Окись хрома является компонентом весьма часто применяемых в неорганическом и особенно органическом синтезе хромовых катализаторов (для дегидрогенизации алифатических углеводородов, ароматизации парафиновых углеводородов, гидрирования и крекинга, конверсии нефтяных газов и проч., а также для реакций изотопного обмена) Для производства металлического хрома в последнее время все шире стали использовать в качестве полупродукта хлорный хром. 5 [c.571]

    Водные растворы каких солей хрома (II, III или VI) можно использовать для электролитического получения металлического хрома  [c.203]

    Получение хрома. Известно много методов получения металлического хрома восстановление окиси хрома углеродом, водородом, щелочными металлами, кальцием, магнием, алюминием (алю-мотермический метод), кремнием (силикотермический метод), силицидами кальция или алюминия, ферросилицием, карбидом [c.7]

www.chem21.info

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *