發展史
1850年,俄國組建規模較大的(年產1000~1500t)重鉻酸鹽廠。1885年,美國的巴爾的摩鉻工廠開始生產重鉻酸鈉,同期歐洲的一些國家也進行鉻化合物的生產。鉻礦有30多種,其中有工業價值的主要是
鉻鐵礦。1981年世界鉻礦石開採量約為9Mt,其中在化學工業中的消費量占總消費量的20%左右。南非是最大開採地區,1981年開採量為3.09Mt。
加工方法
鉻是兩性物質,以多價態存在。鉻鐵礦的化學加工方法有鹼性氧化法、還原鉻鐵法。前者是工業上普遍採用的方法。兩法都是先製取
鉻酸鈉,再進一步加工成一系列鉻化合物(見圖)。
鹼性氧化法
分為鈉鹼法和鉀鹼法,以鈉鹼法為主(主要用純鹼)。在實際生產中為了減少純鹼的消耗及減輕焙燒時的燒結現象,可加鈣質填料焙燒。純鹼石灰氧化焙燒法雖產生的廢渣量大、處理困難,但因耗鹼量少、經濟合理、生產穩定等因素,目前被廣泛採用。此法要求鉻鐵礦中
三氧化二鉻的含量應不低於35%,矽、鋁等雜質含量越少越好,因這些雜質的存在會增加鹼耗、降低爐料的熔點、影響轉化率和產品質量。將經選礦除去大部分雜質的200目左右的礦粉與
純鹼、石灰質填料,按一定比例在混料器中混合,造粒後送入迴轉窯(見窯),在1100~1200℃的高溫下,於氧化氣氛中焙燒約1~4h,冷卻後粉碎,再用水浸取、過濾、精製得到鉻酸鈉溶液。焙燒過程中的主要反應為:
4(FeO·Cr2O3)+8Na2CO3+7O2─→8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2
在 加工過程中控制各種物料的配比及焙燒條件很重要,配比由礦石的質量、有害雜質的含量而定,同時物料配比也影響焙燒條件的選擇。氧化焙燒是該法的關鍵工序,直接影響鉻的轉化率、收率及經濟效益。
還原鉻鐵法
先將鉻鐵礦還原得到鉻鐵。再由鉻鐵加工成鉻酸鈉。有煅燒氧化和電解氧化兩種方法:煅燒氧化是將鉻鐵和純鹼(或燒鹼)在800℃下進行氧化煅燒,使鉻鐵中的鉻氧化成六價,生成鉻酸鈉,與鐵分離;電解氧化是以鉻鐵作陽極、鉛為陰極,在鹼溶液中電解氧化,陽極不斷消耗而氧化成鉻酸鈉。
產品用途
在鉻化合物中最有工業價值的是鉻酸的鈉鹽和鉀鹽,特別是
重鉻酸鈉和鉻酐,此外還有重鉻酸鉀(K
2Cr
2O
7)、硫酸鉻鉀、鹼式硫酸鉻等,它們的用途十分廣泛(見表)。