Способ получения хромово-аммонийных квасцов

Способ получения хромово-аммонийных квасцов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЬП ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ щ994415

Союз Советских

Социапиетичееиих

Рве убпни

К АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (Ol») Дополнительное к авт. с вид-ву (5t)M; Кл.

C 01 О37/10

{22) 3a s e o 11.05,79 (21) 2775085/23-26 с присоединением. заявки М

Гееудеретеещвй кеиетет

СССР

Io аелам изеерттееее и етеритнй (23) П риоритет

Опубликовано 07.02.83. Бюллетень М 5

Дата опубликования описания 09.02.83 (53)-УД К661.876. . 532.9 (088.8)Д. Ф.Гвелесиани, P.È.Àãëåäçå, А.М.Жбанов, О.

Е.С. Кемоклндзв н В. Ф. Балашов . р.--;.-:.-"-, « -""-"- - -- . -: - „: .. 1

Институт неорганической химии и влектрохимни АН Грузинской БАСФ,, и Научно-производственное объединение Тул че Й»: :.

»»

»Ф (72) Авторы иообрете ни.я (7 l ) Заявители (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ХРОМОВО-АММОН ЛЙНЫХ,KBACUOB

Изобретенйе относится к технологии получения хромово-аммонийных кваспов (ХАК) и электролитического хрома .

Известен способ получения из беднойхромовой руды (r 30% С12О ) путем растворения ве в 40%.серной кислоте с добавкой, 3% хромового ангидрида в виде анолита. Растворение ведут в автокжве при 130-160 С. Раствор после введения избытка:сульфата аммония ei ü: билазируют в течение 4-5 ч при 60 C c последующей одночасовой выдержкой прм

80 С. Затем охлаждают s вакуумкристал лизаторе до 3 С-s течение часа и выпавшие кристаллы жвлвзваммоиийных кваспов (ЖАК) отфильтровывают, а маточный раствор ставят- на старение, при котором происходит - выпадение крис.таллов ХАК..Старение - щвпесс про-.должительный и среди ускоряющих фак - 2о торов указано и введение двухвалентного хрома. Первичные крисъ.аллы ХАК пеуэ,кристаллизовывают. Тем не менее хрбм, полученный из этих кваспов, содеркит .-.

2 около 0,5% железа, что указывает на со держание в XAK железа в отношвнйн к хрому 1: 200. ХАК содержит примеси и некоторых металлов, находящихся в руде pig

Известен также способ получения ХАК путем растворения феррохрома в смеси оборотных растворов, содержащих сер-ную кислоту. После растворения в раствоР добавляют маточный раствор от рвкрнс таллизацин сырых ЖАК, содержапцй . 80гlл НН в виде сульфата, и охлажденный ниже 80 С,фильтруют. Фнльтрат стабилизируют s течение нескольких часов при температуре вьппе 80еС, а затем в течейав .90 мнн охлаждают до

8 С s вакуум-кристаллизаторв. Выпавшие кристаллы сырых ХАК отфильтровывают, а маточный раствор направляют в бак старения, куда добавляют часть отработанного католита, содержащего около 12 гlл двухвалентного хрома. Старение проводят в течение 10 сут при температуре 30 С и около 80% хрома извле

3 9944 1 кают в виде XAK с отношением железа к хрому 1: 200-1:400 2. .

Вышеописанные способы характеризуются сложностью, длительностью отдель» ных стадий и не обеспечивают высокой частоты продукта.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ получения хромово-аммонийных квасцов, заключающийся в том, что хромо ф вую руду в количестве 1 кг (содержание хрома - 34%) вышелачивают в 80% серной кислоте с добавкой бихромата, аммвI ния. В раствор вводят 300 г/л сульфата аммония, охлаждают и фильтруют от М примесей. Фильтрат. содержащий (Г/л):

62 СГ " Fe+ 300 (М Н ) SO4 и около

700 Н 5О4 используют в качестве электролита, в котором при 20-22 С, плот ности тока 1 А/дм и напряжении 2,5В 2э проводят электролиз в течеине 3 суток.

В результате получают 420 г кристаллов

ХАК. Извлечение хрома в виде XAK сосътавляет около 25% 3 .

2$

Недостатком спосооа является невысокая степень извлечения хрома в продукт (25%) и сложность процесса, обусловленная необходимостью исполызования концентрированных кислых окиспительных раотворов, а также сложность процесса филь-

3О трации нз-оа вязкости растворовя подученных при вышепччивании руды.

Целью изобретения является повышение степени извлечения крома в продукт и упрощение процесса.

Поставленная цель достигается описываемым способом получения хромовоаммонийньцс квасцов, включаюцпм вышепачивание хромсодержашего сырья - фер рохрома, серной кислотой в присутствии сульфата аммония, взятого с избытком, охлаждение раствора с выделением примесей, кристаллизацию хромово-аммннийных квасцов из раствора при одновременном электролнзе этого раствора и рекрио 4 талпизацию хромово-аммонийных квасцов.

Целесообразно электродиз вести при

25-43ГРС, обьемной плотности тока 0,050 1 А/л н катодной плотности тока2-3 А-дм . Сульфат аммония целесооб- 1ч разно использовать с избытком, равным

10-15 гlп раствора.

Замена руды на феррохром заметно упрощает процесс. Феррохром легко и почти беэ остатка растворяется с полу 33

: чением смеси сульфатов трехвалентного

xpoIvIa н двухвалеитного _#_(6Jlesa содержа »» цасй низкую концентрацию свободной сер5 4 ной кислоты 5-50 г/л. После отделения

ЖАК мйточный раствор содержит вйсокую концентрацию трехвалентного хрома. Элек» тролиэ этого раствора обеспечивает высокий выход по току двухвалентного хро- ма, т.е. высокий эффект действия катализатора. Росту скорости кристаллизации и степени извлечения хрома в продукт способствует также оптимальный режим электролиза. Пои катодной плотности тока менее 2 А/дм скорость образования, двухвалентногс хрома не обеспечивает поддержания в растворе ощутимой концентрации двухвалентного хрома, а прн более 3 А/дм заметно возрастает скорость параллельной реакции выделения водорода и появляется воэможность разряда двухвалентного хрома до металла.

Не менее важную роль играет и температура кристаллизации. Скорость кристаллизации зависит от скорости перехода зеленой модификации сульфата хрома в фиолетовую, который характеризуется высокой энергией активации и заметно зависит от температуры. Однако повышеО ние температуры выше 35 С не выгодно, так как заметно возрастает растворимость ХАК и степень извлечения хрома снижается. Оптимальным температурным пределом является 25-35 С, которые обеспечивают извлечение хрома в виде

ХАК в пределах 80-85%. Все это приводит к сокращению продолжительности п1оцесса кристаллизации до 20-24 ч.

По сравнению с известным способом скорость кристаллизации возрастает примерно в 10 раз.

Содержание железа в первичных ХАК зависит от глубины охлаждения раствора при дробной кристаллизации ХАК, а также от степени отжатия н отмывки кристаллов ХАК и находится в пределах 0,020,08% при содержании хрома 10%. Это не обеспечивает получение из них чистоге металлического хрома.

Согласно изобретению, первичные ХАК. растворяются в дистиллированной воде при температуре 70-75©С. При этом ооновная часть сульфата хрома остается в вне фиолетовой модификации, что при рекристаплнзацин обеспечивает erne более высокую скорость кристаллизации ХАК.

В данном случае кристаллизация в отм ченных выше условиях заканчивается с

80% извлечением крома за 12-15 ч. Содержание железа во вторичных XAK составляет 0,001-0,002%. Однако для того, чтобы достичь 80% извлечения хрома, 5 99 141 необходимо перед рекристаллкзацией в раствор внести избыток сульфата аммония в количестве 10-15 г/л.

Пример. Тонко измельченный yr леродистый феррохром (69% Ф) В коли- 5 честве 3,5 кг подвергают аыщелачиванию

30 л раствора следующего состава (г/л}:

280 H<5 oq, 235 (h qq 604 ?? 15 ???? 2 ???? +?? ???????? ??????????????????. ????????????????????we ???????????????? ?????? 103 ?? ?? ?????????????? ??.>о

После выщелачивания раствор фильтруют и за 90 мин охлаждают до 13 С в теплообменнике с водяным охлаждением. Полученную пульпу фильтруют на нутч-фильтре и получают 23 л фильтрата состава (г/л):

105 О-, 4,5 Fe, 220 (ЙНд) SOg и 40 Н1 О4. Фильтрат заливают в к иоталлизатор и в течение 24 ч при 30 С ведут кристаллизацию в условиях перемешивания и работы электролиэной ячейки, 20 помещенной в кристалпиэующемся растворе, в режиме: 2,3 А/дм катодной и

0,1 А/л объемной плотностей тока. Образующуюся пульпу фильтруют на нутчфильтре и получают 20 кг кристаллов 2Ю квасцов состава (%): 10,25 Q., 0,06

Fe, 3,5 ЙН . Полученные кристаллы растворяют в дистиллированной воде, добавляют 15 г/л (Й Н4) 5О4 и проводят кристаллизацию в течение 12 ч в 30 том же режиме, что и при первичной кристаллизации. Пульпу отфильтровывают и получают 17 кг вторичных кристаллов хромово-аммонийных квасцов состава (%):

10,4 Су,-0,001 Ре, 3,88 НН>

Согласно изобретению положительный аффект достигается за счет упрощения процесса выщелачивания хрома (невысокая концентрация кислых растворов) и процесса фильтрации (цолучают после вы- go щелачивания невяэкие растворы). Степень извлечения хрома в продукт возрастает в 3,4 раза.

Способ экономичен, так как значительно сокращает необходимое для ведения технологического процесса рборудова ние в виде реакторов - стабилизаторов, баков для старения, емкостей, насосов и др., предназначенных в известном спосо1

5 6 бе дл обработки и содержания 10-ти дневного запаса производства, соответственно, сокращается число обслуживающего персонала и производственная площадь.

Формула изобретения

l. Способ получения хромово-аммонийных квасцов, включающий выщелачивание хромсодержащего сырья серной кислотой sприсутствии сульфата аммония,,взятого с избытком, охлаждение раствора с выделением примесей и кристаллизацию хромово-аммонийных квасцов из- раствора при одновременном электролизе этого раствора, отличающийся тем, что, с целью повышения степени извлечения хрома в продукт и упрощения процесса, в качестве хромсодержащего сырья испсяпюуют феррохром и после стадии кристаллизации осуществляют рекристаллизацию хромово-аммонийных квасцов.

2. Способ по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что электролиэ ведут при 25-38 С, объемной плотности тока

0,05-0,1 А/л и катодной плотности тока

2-3 А/дм..

Ъ

3. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что сульфат аммония используют с избытком, равным 1015 г/л раствора.

Источники . информации, принятые во внимание при акспертизе

1. F.P.Ëëîéäà, Дж.Б.Хоумм и

Л. P. Девиса Опытная установка для получения электролитического хрома,Тгои .

Нес1госЬ ю. 6ос. 94, 122, 1948.

2. М.К.Кароселла и Дж.Д.Меттлер

Первый промышленный завод для электроосаждения хрома из трехвалентных. растворов"2осЫЕ Cbrовмо н. РоЫ, Ä ùÅгарсию 5ос. %оv e4oRs ° Салеме Ынд.ОМо.

1 957.

3.,Н. Киеясу и др. Метод быстрой кристаллизации хромовокалиевых и хромово-аммониевых KBBcUoB Патент

Японии 14 2164, опубл. 12.03.60 (PKX %6, 6К 197, 1961) (прототип).

Составитель С. Лотхова

Редактор Е. Зубиетова Техред M. Тепер Корректор E. Рощко

Заказ 734/12 Тираж 469 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4