一种红矾钠的制备方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102649585 A (43)申请公布日 2012.08.29 CN 102649585 A *CN102649585A* (21)申请号 201110240965.4 (22)申请日 2011.08.22 C01G 37/14(2006.01) (71)申请人 四川省安县银河建化(集团)有限公 司 地址 622656 四川省绵阳市安县雎水镇 (72)发明人 李先荣 陈宁 张国庆 王方兵 郑远川 (74)专利代理机构 北京市中咨律师事务所 11247 代理人 李小梅 刘金辉 (54) 发明名称 一种红矾钠的制备方法 (57) 摘要 本发明提供了一种红矾钠的制备方法，

2、 包 括 ： 将 200-600gL-1的铬酸钠水溶液预碳化， 在将分离出碳酸氢钠晶体的预碳化液浓缩至 750-1250gL-1后， 于 0.01-1.5MPa 的二氧化碳分 压和 15-105的反应温度下再次碳化 0.5-8.0h 的时间， 将如此获得的经碳化的料液固液分离， 得到碳化液和碳酸氢钠晶体， 将该碳化液进行结 晶、 脱水， 得到红矾钠。通过本发明方法制备红矾 钠， 不仅铬酸钠到重铬酸钠的最终转化率可达到 95-100， 而且红矾钠质量高， 硫酸盐含量低于 0.1 重量。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明

3、专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 1/1 页 2 1. 一种碳化法制备红矾钠的方法， 包括如下步骤 ： (1) 将含有铬酸钠的水溶液加入第一级碳化反应器中， 该水溶液以 Na2Cr2O72H2O 计的 铬化合物浓度为 200-600gL-1； (2) 向第一级碳化反应器中连续供入二氧化碳进行预碳化， 控制第一级碳化反应器中 二氧化碳分压为 0.01-1.5MPa， 优选为 0.6-1.2MPa， 反应温度为 15-95， 优选为 30-75， 更优选为 30-65， 以及反应时间为 0.5-8.0h， 优选为 1.0-2.0h ； (3) 将步骤 (2) 得到的经预碳化的料液固液分

4、离， 得到预碳化液和碳酸氢钠晶体， 该预 碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 200-600gL-1； (4) 将步骤 (3) 所得预碳化液进行浓缩， 使得浓缩后的预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的 铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1； (5) 将步骤 (4) 所得浓缩后的预碳化液加入第二级碳化反应器中， 控制第二级碳化反 应器中料液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1， 向第二级碳化反应器中连续供入二氧化碳进行碳化， 控制第二级碳化反应器中二氧化碳分

5、 压为0.01-1.5MPa， 优选为0.05-1.2MPa， 更优选为0.8-1.2MPa， 反应温度为15-105， 优选 为 20-80， 更优选为 20-45， 以及反应时间为 0.5-8.0h， 优选为 1.0-4.0h ； (6) 将步骤 (5) 得到的经碳化的料液固液分离， 得到碳化液和碳酸氢钠晶体， 该碳化液 以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1； 以及 (7) 将步骤 (6) 中所得碳化液进行结晶、 脱水， 得到红矾钠。 2. 根据权利要求 1 所述的方法， 其中步骤 (5) 的碳化在碳酸氢钠晶种存在下

6、进行。 3. 根据权利要求 2 所述的方法， 其中所述碳酸氢钠晶种的平均粒径为 0.001-0.09mm。 4. 根据权利要求 2 或 3 所述的方法， 其中碳酸氢钠晶种来自步骤 (3) 和 / 或 (6) 中所 得碳酸氢钠晶体。 5. 根据权利要求 2-4 中任一项所述的方法， 其中晶种的添加量为步骤 (5) 中第二碳化 反应器中料液量的 0.5-20 重量。 6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法， 其中在步骤(2)和(5)中， 彼此独立地以二 氧化碳浓度为 1-100 体积的气体供入二氧化碳。 7. 根据权利要求 1-6 中任一项所述的方法， 其中第一级碳化反应器和第二级碳化反应 器彼

7、此独立地为单个反应器或多个串联连接的反应器， 例如 2-5 个串联连接的反应器。 8. 根据权利要求 1-7 中任一项所述的方法， 其中步骤 (3) 和 (6) 中的固液分离彼此独 立地采用板框压滤机如自动立式板框压滤机、 隔膜压滤机、 厢式压滤机、 真空带式过滤机或 离心机进行。 9. 根据权利要求 1-8 中任一项所述的方法， 其中步骤 (1) 中含有铬酸钠的水溶液是由 铬酸钠和水配制的水溶液， 或者是将铬铁矿和 / 或铬铁焙烧制铬酸钠工艺中得到的铬酸钠 碱性液经中和去铝得到的水溶液。 权 利 要 求 书 CN 102649585 A 2 1/8 页 3 一种红矾钠的制备方法 技术领域 0

8、001 本发明涉及一种采用碳化法制备红矾钠的方法。 背景技术 0002 红矾钠是一种基本的无机化工原料， 主要用于制造铬酸酐、 盐基性硫酸铬、 氧化铬 绿等铬盐产品， 广泛地应用于印染、 电镀等行业， 在国民经济中占有重要地位。 0003 目前， 国内红矾钠生产的主要方法有硫酸法、 硫酸氢钠法和电解法， 其中硫酸法是 主要采用的生产工艺。但硫酸法酸碱消耗量大， 钠离子利用率低且生产过程中排放大量含 铬硫酸钠， 环境污染严重。硫酸氢钠法采用铬酸酐生产的废渣硫酸氢钠代替硫酸酸化铬酸 钠， 但该法使红矾钠生产过程中的水分蒸发量加大， 并且废渣排出量大。 电解法生产红矾钠 的产品质量较高， 但其耗电量

9、大， 生产成本高， 难于推广应用。 0004 碳化法生产红矾钠工艺不仅无含铬硫酸钠产生， 而且附产的碳酸氢钠可循环利 用， 减少了二氧化碳排放， 实现了产品纯度高、 能耗低、 清洁化生产等目的。 0005 碳化法生产红矾钠是用二氧化碳代替硫酸使铬酸钠转变为重铬酸钠， 并获得副产 品碳酸氢钠， 后者可以代替纯碱循环利用， 基本反应可以简化为 ： 0006 0007 0008 0009 中国专利申请公开 CN 101892490A 采用离子膜电解法制备重铬酸钠， 在该方法 中， 在电场作用下阴、 阳离子分别向阳极和阴极迁移， 阳极室得到重铬酸钠酸化液， 将重铬 酸钠酸化液经蒸发浓缩、 冷却结晶，

10、得到红矾钠产品。该方法工艺流程控制复杂、 生产成本 高。中国专利申请公开 CN 1037495 采用硫酸和含铬硫酸氢钠将铬酸钠转化为重铬酸钠， 该 法生产过程中排放大量含铬芒硝和废渣， 环境污染严重。中国专利申请公开 CN 1070892 采 用 AlPO4或 CrPO4为晶种， 使用磷酸钠盐或磷酸和含铬硫酸氢钠进行酸化， 将铬酸钠转化为 重铬酸钠。该法也存在含铬芒硝和废渣对环境的污染问题， 并且引入磷酸盐对产品质量有 一定影响。 0010 对于碳化法制备红矾钠而言， 当含铬酸钠的水溶液浓度较低时， 通过供入二氧化 碳进行碳化的一次碳化法无法经济地获得较高的碳化率。 发明内容 0011 鉴于上

11、述现有技术状况， 本发明的发明人在红矾钠制备领域进行了广泛深入的研 究， 以期发现一种适于低浓度铬酸钠水溶液的具有高最终碳化率、 低能耗的清洁化生产红 矾钠的方法， 并且该方法所得红矾钠纯度高。结果发现， 在碳化法制备红矾钠的过程中， 如 说 明 书 CN 102649585 A 3 2/8 页 4 果将较低浓度的含铬酸钠的水溶液先预碳化， 然后对分离出碳酸氢钠晶体的预碳化液在特 定反应液浓度、 二氧化碳分压、 反应温度和反应时间条件下再进行碳化以使铬酸钠转变为 重铬酸钠可实现前述目的。本发明人正是基于上述发现完成了本发明。 0012 因此， 本发明的目的是提供一种具有高最终碳化率、 低能耗的

12、清洁化生产红矾钠 的方法， 并且该方法所得红矾钠可具有高纯度。 在该方法中， 通过使用二氧化碳代替硫酸或 硫酸氢钠， 可以实现低能耗和清洁化生产， 通过对碳化反应器中料液浓度、 反应温度以及二 氧化碳分压的控制， 使得反应液中铬酸钠转化为重铬酸钠的最终转化率可达到 95-100。 因此， 通过本发明方法， 解决了红矾钠生产过程中含铬芒硝和废渣对环境的污染问题， 而且 副产的碳酸氢钠可循环使用， 降低了生产成本， 生产的红矾钠质量高， 硫酸盐含量在 0.1 重 量以下。 0013 实现本发明目的的技术方案可以概括如下 ： 0014 1、 一种碳化法制备红矾钠的方法， 包括如下步骤 ： 0015

13、(1) 将含有铬酸钠的水溶液加入第一级碳化反应器中， 该水溶液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 200-600gL-1； 0016 (2) 向第一级碳化反应器中连续供入二氧化碳进行预碳化， 控制第一级碳化反 应器中二氧化碳分压为 0.01-1.5MPa， 优选为 0.6-1.2MPa， 反应温度为 15-95， 优选为 30-75， 更优选为 30-65， 以及反应时间为 0.5-8.0h， 优选为 1.0-2.0h ； 0017 (3) 将步骤 (2) 得到的经预碳化的料液固液分离， 得到预碳化液和碳酸氢钠晶体， 该预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 2

14、00-600gL-1； 0018 (4) 将步骤 (3) 所得预碳化液进行浓缩， 使得浓缩后的预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1； 0019 (5) 将步骤 (4) 所得浓缩后的预碳化液加入第二级碳化反应器中， 控制第二 级碳化反应器中料液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1， 向第二级碳化反应器中连续供入二氧化碳进行碳化， 控制第二级碳化反 应器中二氧化碳分压为 0.01-1.5MPa， 优选为 0.05-1.2MPa， 更优选为 0.

15、8-1.2MPa， 反应 温度为 15-105， 优选为 20-80， 更优选为 20-45， 以及反应时间为 0.5-8.0h， 优选为 1.0-4.0h ； 0020 (6) 将步骤 (5) 得到的经碳化的料液固液分离， 得到碳化液和碳酸氢钠晶体， 该碳 化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1； 以及 0021 (7) 将步骤 (6) 中所得碳化液进行结晶、 脱水， 得到红矾钠。 0022 2. 根据第 1 项所述的方法， 其中步骤 (5) 的碳化在碳酸氢钠晶种存在下进行。 0023 3. 根据第 2 项所述的方法

16、， 其中所述碳酸氢钠晶种的平均粒径为 0.001-0.09mm。 0024 4. 根据第 2 或 3 项所述的方法， 其中碳酸氢钠晶种来自步骤 (3) 和 / 或 (6) 中所 得碳酸氢钠晶体。 0025 5. 根据第 2-4 项中任一项所述的方法， 其中晶种的添加量为步骤 (5) 中第二碳化 反应器中料液量的 0.5-20 重量。 0026 6、 根据第 1-5 项中任一项所述的方法， 其中在步骤 (2) 和 (5) 中， 彼此独立地以二 氧化碳浓度为 1-100 体积的气体供入二氧化碳。 0027 7、 根据第 1-6 项中任一项所述的方法， 其中第一级碳化反应器和第二级碳化反应 说 明

17、书 CN 102649585 A 4 3/8 页 5 器彼此独立地为单个反应器或多个串联连接的反应器， 例如 2-5 个串联连接的反应器。 0028 8、 根据第 1-7 项中任一项所述的方法， 其中步骤 (3) 和 (6) 中的固液分离彼此独 立地采用板框压滤机如自动立式板框压滤机、 隔膜压滤机、 厢式压滤机、 真空带式过滤机或 离心机进行。 0029 9、 根据第 1-8 项中任一项所述的方法， 其中步骤 (1) 中含有铬酸钠的水溶液是由 铬酸钠和水配制的水溶液， 或者是将铬铁矿和 / 或铬铁焙烧制铬酸钠工艺中得到的铬酸钠 碱性液经中和去铝得到的水溶液。 具体实施方式 0030 根据本发明

18、， 提供了一种碳化法制备红矾钠的方法， 包括如下步骤 ： 0031 (1) 将含有铬酸钠的水溶液加入第一级碳化反应器中， 该水溶液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 200-600gL-1； 0032 (2) 向第一级碳化反应器中连续供入二氧化碳进行预碳化， 控制第一级碳化反 应器中二氧化碳分压为 0.01-1.5MPa， 优选为 0.6-1.2MPa， 反应温度为 15-95， 优选为 30-75， 更优选为 30-65， 以及反应时间为 0.5-8.0h， 优选为 1.0-2.0h ； 0033 (3) 将步骤 (2) 得到的经预碳化的料液固液分离， 得到预碳化液和碳酸氢钠晶

19、体， 该预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 200-600gL-1； 0034 (4) 将步骤 (3) 所得预碳化液进行浓缩， 使得浓缩后的预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1； 0035 (5) 将步骤 (4) 所得浓缩后的预碳化液加入第二级碳化反应器中， 控制第二 级碳化反应器中料液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1， 向第二级碳化反应器中连续供入二氧化碳进行碳化， 控制第二级碳化反 应器中二氧化碳分压为 0.0

20、1-1.5MPa， 优选为 0.05-1.2MPa， 更优选为 0.8-1.2MPa， 反应 温度为 15-105， 优选为 20-80， 更优选为 20-45， 以及反应时间为 0.5-8.0h， 优选为 1.0-4.0h ； 0036 (6) 将步骤 (5) 得到的经碳化的料液固液分离， 得到碳化液和碳酸氢钠晶体， 该碳 化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1； 以及 0037 (7) 将步骤 (6) 中所得碳化液进行结晶、 脱水， 得到红矾钠。 0038 对于碳化法制备红矾钠， 当铬酸钠的水溶液浓度较低时， 随铬

21、酸钠浓度的增加铬 酸钠转化为重铬酸钠的转化率也增加， 然而当铬酸钠的水溶液浓度较高时， 随铬酸钠浓度 的增加铬酸钠转化为重铬酸钠的转化率增长缓慢， 并且过高的铬酸钠浓度将使得料液粘度 增大不利于固液分离， 结果造成固液分离得到的碳酸氢钠中的红矾钠带损高和料液中总铬 损失增加。 而且， 在铬酸钠水溶液的较低浓度范围内， 铬酸钠转化为重铬酸钠的转化率主要 受二氧化碳气体溶解度的影响， 增加二氧化碳气体的分压可加快初期反应速度， 但二氧化 碳的溶解度却因碳化液浓度的增高而下降， 而不利于碳化反应。 因此， 在本发明方法的步骤 (1) 中， 供入第一级碳化反应器中的含铬酸钠的水溶液以 Na2Cr2O7

22、2H2O 计的铬化合物浓度 通常为 200-600gL-1， 优选为 300-500gL-1。 0039 作为本发明步骤 (1) 中使用的水溶液， 可以使用任何含有铬酸钠的水溶液， 它既 可以是例如由铬酸钠和水配成的水溶液， 也可以是将铬铁矿和 / 或铬铁焙烧制铬酸钠工 说 明 书 CN 102649585 A 5 4/8 页 6 艺中得到的铬酸钠碱性液经中和去铝得到的水溶液。通常， 在铬铁矿和 / 或铬铁焙烧制 铬酸钠的工艺中， 先将铬铁矿和 / 或铬铁进行氧化焙烧得到铬酸钠熟料， 然后用水浸滤该 熟料， 得到含铬酸钠的碱性液， 该碱性液经中和去铝， 例如用二氧化碳、 硫酸或重铬酸钠 母液中

23、和去铝， 即得到含铬酸钠的水溶液。含铬酸钠的水溶液例如是通过中国专利申请 201110153029.X 获得的提纯的铬酸钠水溶液。 0040 在铬酸钠水溶液的较高浓度范围内， 铬酸钠转化为重铬酸钠的转化率主要受碳酸 氢钠溶解度的影响， 因此增加铬酸钠在反应液中的浓度可降低碳酸氢钠在反应液中的溶解 度， 可加快反应后期速度， 并可获得碳化液的较高转化率。因此， 在本发明方法的步骤 (5) 中， 供入第二级碳化反应器中的浓缩后的预碳化液以Na2Cr2O7 2H2O计的铬化合物浓度通常 为 750-1250g L-1， 优选浓度为 900-1100g L-1。为此， 相应地需要在本发明方法的步骤 (

24、4) 中， 将步骤 (3) 中得到的预碳化液进行浓缩， 使得浓缩后的预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的 铬化合物浓度为 750-1250gL-1， 优选为 900-1100gL-1。该浓缩可以通过本领域的常规浓 缩方式进行， 例如蒸发浓缩。 0041 在本发明方法中， 碳化反应温度对碳化反应具有较大影响。由于碳酸氢钠的溶解 度随温度降低而降低， 二氧化碳的溶解度随温度降低而增加， 因此碳化反应温度越低越有 利于碳化反应的进行 ； 然而， 从反应动力学角度看， 反应温度越高， 反应进行得越快， 反应 温度越低， 反应进行得越慢。因此， 在本发明方法的步骤 (2) 中， 预碳化反应温度通常

25、为 15-95， 优选该反应温度为 30-75， 更优选该反应温度为 30-65 ； 在本发明方法的步骤 (5) 中， 碳化反应温度通常为 15-105， 优选该反应温度为 20-80， 更优选该反应温度为 20-45。 0042 在本发明方法中， 反应器内二氧化碳气体的分压增加， 能够促进碳化反应的进行， 但反应器内二氧化碳气体的分压过高， 对反应转化率的影响不大。因此， 在本发明方法的 步骤 (2) 中， 预碳化用的第一级反应器内二氧化碳分压通常为 0.01-1.5MPa， 优选该二氧 化碳分压为 0.6-1.2MPa ； 在本发明方法的步骤 (5) 中， 碳化用的第二级反应器内二氧化碳

26、分压通常为 0.01-1.5MPa， 优选该二氧化碳分压为 0.05-1.2MPa， 更优选该二氧化碳分压为 0.8-1.2MPa。 0043 在本发明方法中， 对于铬酸钠的碳化， 二氧化碳的浓度越高越有利于二氧化碳气 体在反应液中溶解， 从而越有利于碳化反应的进行。因此优选的是， 在本发明方法的步骤 (2)和(5)中， 彼此独立地以二氧化碳浓度为1-100体积的气体向第一级和第二级碳化反 应器中供入二氧化碳。 作为该含二氧化碳的气体， 通常可以提及纯二氧化碳， 二氧化碳与氮 气的混合气， 二氧化碳与空气的混合气， 工业二氧化碳， 工业二氧化碳与空气的混合气体， 或工业窑炉尾气， 如石灰窑尾气

27、、 水泥窑尾气等。 0044 在本发明方法中， 碳化时间越长铬酸钠转化为重铬酸钠转化率就越高， 但反应时 间过长， 其后期转化率增长缓慢。因此， 在本发明方法的步骤 (2) 中， 预碳化反应时间通常 为0.5-8.0h， 优选该反应时间1.0-2.0h ； 在本发明方法的步骤(5)中， 碳化反应时间通常为 0.5-8.0h， 优选该反应时间为 1.0-4.0h。 0045 对本发明方法有利的是， 步骤 (5) 的碳化在碳酸氢钠晶种存在下进行， 以利于碳 酸氢钠从碳化液中结晶析出， 进而有利于铬酸钠转化为重铬酸钠。晶种可在步骤 (5) 中供 入二氧化碳气体之前， 或者在供入二氧化碳气体的同时加入

28、。 无论在什么时候加入， 碳酸氢 说 明 书 CN 102649585 A 6 5/8 页 7 钠晶种的添加量应有利地为步骤 (5) 中碳化反应器中料液量的 0.5-20 重量。还有利的 是， 碳酸氢钠晶种的平均粒径为0.001-0.09mm。 更有利的是， 碳酸氢钠晶种是通过本发明方 法得到的碳酸氢钠晶体， 即步骤 (3) 和 / 或 (6) 中固液分离得到的碳酸氢钠晶体。 0046 在将含有铬酸钠的水溶液预碳化或碳化后， 其中的铬酸钠转化成重铬酸钠和碳酸 氢钠， 碳酸氢钠由于溶解度相对较小， 故从预碳化或碳化的反应液中结晶出来。因此， 经本 发明方法步骤(2)得到的预碳化料液为固-液混合物

29、， 经固液分离后， 得到预碳化液和碳酸 氢钠晶体 ； 经本发明方法步骤 (5) 得到的碳化料液也为固 - 液混合物， 经固液分离后， 得到 碳化液和碳酸氢钠晶体。 为了实现前述固液分离， 可以使用任何常规用于此目的的设备， 但 是优选采用板框压滤机例如自动立式板框压滤机、 隔膜压滤机、 厢式压滤机、 真空带式过滤 机或离心机。 0047 对于从步骤 (3) 和 / 或 (6) 分离得到的碳酸氢钠晶体， 其可以用作本发明方法步 骤 (5) 中使用的碳酸氢钠晶种， 尤其是将所述步骤得到的碳酸氢钠晶体筛分， 收集平均粒 径为 0.001-0.09mm 的那些作为本发明方法的晶种。 0048 对于本发

30、明方法步骤 (3) 中分离得到的预碳化液， 应当理解， 该预碳化液含有预 碳化产生的红矾钠。该预碳化液以 Na2Cr2O7 2H2O 计的铬化合物浓度仍旧为 200-600g L-1， 优选 300-500gL-1。通过本发明方法步骤 (2) 的预碳化处理， 在所得预碳化液中， 铬酸钠 转化为红矾钠的转化率通常可达到 5-60。 0049 对于本发明方法步骤 (6) 中分离得到的碳化液， 应当理解， 该碳化液含有大量红 矾钠。该碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的浓度为 750-1250gL-1， 优选 900-1100gL-1。通过 本发明方法步骤 (5) 的碳化处理， 在所得碳化液中，

31、 铬酸钠转化为红矾钠的转化率可高达 95-100。 之后， 将该碳化液进行结晶， 例如通过蒸发或冷却结晶， 析出红矾钠晶体， 然后脱 水， 例如通过离心脱除， 得到红矾钠。 0050 通过本发明的二次碳化方法制备红矾钠， 不仅使铬酸钠转化为重铬酸钠的最终转 化率可达到 95-100， 而且生产的红矾钠质量高， 硫酸盐含量在 0.1 重量以下。 0051 实施例 0052 以下实施例用于说明本发明， 但不用来限制本发明的范围。 0053 实施例 1 0054 将 0.5m3铬化合物浓度以 Na2Cr2O72H2O 计为 500gL-1的含有铬酸钠的水溶液 加入由两个反应器串联连接而成的第一级碳化

32、反应器中， 所述水溶液是将工业上铬铁矿焙 烧制铬酸钠工艺中得到的铬酸钠碱性液经二氧化碳中和去铝得到的含铬酸钠的水溶液 ； 0055 向第一级碳化反应器中连续通入含85体积二氧化碳和15体积空气的混合 气体进行预碳化， 控制第一级碳化反应器的两个反应器中二氧化碳分压均为 1.0MPa 和反 应温度均为 75， 并在此条件下保持 0.8h， 即从进入第一个反应器到流出第二个反应器的 总停留时间为 0.8h ； 0056 将步骤得到的经预碳化的料液采用真空带式过滤机进行固液分离， 得到预碳 化液和碳酸氢钠晶体， 该预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 500gL-1， 并且该 预

33、碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 42.13 ； 0057 将步骤所得预碳化液进行蒸发浓缩， 使得浓缩后的预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 1060gL-1； 说 明 书 CN 102649585 A 7 6/8 页 8 0058 将步骤所得碳酸氢钠晶体进行筛分， 收集粒径在 0.08mm 的碳酸氢钠作为晶 种 ； 0059 将步骤所得浓缩后的预碳化液和步骤所得碳酸氢钠晶种加入由三个反应 器串联连接而成的第二级碳化反应器中， 向第二级碳化反应器中连续地通入含 85 体积 二氧化碳和 15 体积空气的混合气体以进行碳化， 控制第二级碳化反应器的三个反应器 中二氧化碳

34、分压均为1.2MPa和反应温度均为80， 并在此条件下保持5.5h， 即从进入第一 个反应器到流出第三个反应器的总停留时间为 5.5h ； 0060 将步骤得到的经碳化的料液采用真空带式过滤机进行固液分离， 得到碳化液 和碳酸氢钠晶体， 该碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 1060gL-1， 并且该碳化 液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 96.25 ； 以及 0061 将步骤中所得碳化液进行蒸发结晶、 离心脱水， 得到红矾钠成品， 该成品中硫 酸盐含量为 0.08 重量。 0062 实施例 2 0063 将 0.5m3铬化合物浓度以 Na2Cr2O72H2O 计为 30

35、0gL-1的含有铬酸钠的水溶液 加入由两个反应器串联连接而成的第一级碳化反应器中， 所述水溶液是将工业上铬铁矿焙 烧制铬酸钠工艺中得到的铬酸钠碱性液经二氧化碳中和去铝得到的含铬酸钠的水溶液 ； 0064 向第一级碳化反应器中连续通入含25体积二氧化碳和75体积空气的混合 气体进行预碳化， 控制第一级碳化反应器的两个反应器中二氧化碳分压均为 0.05MPa 和反 应温度均为 30， 并在此条件下保持 8h， 即从进入第一个反应器到流出第二个反应器的总 停留时间为 8h ； 0065 将步骤得到的经预碳化的料液采用自动立式板框压滤机进行固液分离， 得到 预碳化液和碳酸氢钠晶体， 该预碳化液以 Na

36、2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 300gL-1， 并 且该预碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 38.07 ； 0066 将步骤所得预碳化液进行蒸发浓缩， 使得浓缩后的预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 950gL-1； 0067 将步骤所得浓缩后的预碳化液加入由三个反应器串联连接而成的第二级碳 化反应器中， 向第二级碳化反应器中连续地通入含 25 体积二氧化碳和 75 体积空气的 混合气体以进行碳化， 控制第二碳化反应器的三个反应器中二氧化碳分压均为 0.05MPa 和 反应温度均为 25， 并在此条件下保持 8h ； 0068 将步骤得到的经碳化的料液采

37、用自动立式板框压滤机进行固液分离， 得到碳 化液和碳酸氢钠晶体， 该碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 952gL-1， 并且该碳 化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 95.69 ； 以及 0069 将步骤中所得碳化液进行蒸发结晶、 离心脱水， 得到红矾钠成品， 该成品中硫 酸盐含量为 0.07 重量。 0070 实施例 3 0071 将 0.5m3铬化合物浓度以 Na2Cr2O72H2O 计为 300gL-1的含有铬酸钠的水溶液 加入由两个反应器串联连接而成的第一级碳化反应器中， 所述水溶液是将工业上铬铁矿焙 烧制铬酸钠工艺中得到的铬酸钠碱性液经二氧化碳中和去铝得到的含

38、铬酸钠的水溶液 ； 0072 向第一级碳化反应器中连续通入含80体积二氧化碳和20体积空气的混合 说 明 书 CN 102649585 A 8 7/8 页 9 气体进行预碳化， 控制第一级碳化反应器的两个反应器中二氧化碳分压均为 0.8MPa 和反 应温度均为 35， 并在此条件下保持 0.5h， 即从进入第一个反应器到流出第二个反应器的 总停留时间为 0.5h ； 以及 0073 将步骤得到的经预碳化的料液采用真空带式过滤机进行固液分离， 得到预碳 化液和碳酸氢钠晶体， 该预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 300gL-1， 并且该 预碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化

39、率为 52.15 ； 0074 将步骤所得预碳化液进行蒸发浓缩， 使得浓缩后的预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 1050gL-1； 0075 将步骤所得浓缩后的预碳化液加入作为单个反应器的第二级碳化反应器中， 向第二级碳化反应器中连续地通入含80体积二氧化碳和20体积空气的混合气体以进 行碳化， 控制第二级碳化反应器中二氧化碳分压为 1.2MPa 和反应温度为 25， 并在此条件 下保持 1.5h ； 0076 将步骤得到的经碳化的料液采用真空带式过滤机进行固液分离， 得到碳化液 和碳酸氢钠晶体， 该碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 1050gL-

40、1， 并且该碳化 液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 99.86 ； 以及 0077 将步骤中所得碳化液进行蒸发结晶、 离心脱水， 得到红矾钠成品， 该成品中硫 酸盐含量为 0.05 重量。 0078 实施例 4 0079 将 0.5m3铬化合物浓度以 Na2Cr2O72H2O 计为 500gL-1的含有铬酸钠的水溶液 加入由两个反应器串联连接而成的第一级碳化反应器中， 所述水溶液是将工业上铬铁矿焙 烧制铬酸钠工艺中得到的铬酸钠碱性液经二氧化碳中和去铝得到的含铬酸钠的水溶液 ； 0080 向第一级的碳化反应器中连续通入含75体积二氧化碳和25体积空气的混 合气体进行预碳化， 控制第一级碳化反应

41、器的两个反应器中二氧化碳分压均为 1.0MPa 和 反应温度均为 40， 并在此条件下保持 1.0h， 即从进入第一个反应器到流出第二个反应器 的总停留时间为 1.0h ； 0081 将步骤得到的经预碳化的料液采用真空带式过滤机进行固液分离， 得到预碳 化液和碳酸氢钠晶体， 该预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 500gL-1， 并且该 预碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 55.36 ； 0082 将步骤所得预碳化液进行蒸发浓缩， 使得浓缩后的预碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 1000gL-1； 0083 将步骤所得碳酸氢钠晶体进行筛分， 收

42、集粒径在 0.05mm 的碳酸氢钠作为晶 种 ； 0084 将步骤所得浓缩后的预碳化液和步骤所得碳酸氢钠晶种加入由三个反应 器串联连接而成的第二级碳化反应器中， 向第二碳化反应器中连续地通入含 75 体积二 氧化碳和 25 体积空气的混合气体以进行碳化， 控制第二级碳化反应器的三个反应器中 二氧化碳分压均为0.8MPa和反应温度均为60， 并在此条件下保持2.5h， 即从进入第一个 反应器到流出第三个反应器的总停留时间为 2.5h ； 0085 将步骤得到的经碳化的料液采用真空带式过滤机进行固液分离， 得到碳化液 和碳酸氢钠晶体， 该碳化液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 10

43、00gL-1， 并且该碳化 说 明 书 CN 102649585 A 9 8/8 页 10 液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 97.30 ； 以及 0086 将步骤中所得碳化液进行蒸发结晶、 离心脱水， 得到红矾钠成品， 该成品中硫 酸盐含量为 0.06 重量。 0087 对比例 5 0088 重复实施例 1， 不同之处在于 ： 步骤所用含有铬酸钠的水溶液以 Na2Cr2O72H2O 计的铬化合物浓度为 100gL-1， 而不是 500gL-1。结果， 步骤获得的预碳化液以 Na2Cr2O7 2H2O 计的铬化合物浓度为 100g L-1， 该预碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化 率为 13

44、.21 ； 步骤中获得的碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率仅仅为 71.32 ； 以及步骤获得的红矾钠成品含 0.12 重量的硫酸盐。 0089 对比例 6 0090 重复实施例2， 不同之处在于 ： 步骤所用的预碳化温度为135， 而不是30。 结 果， 步骤获得的预碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 9.35 ； 步骤中获得的 碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率仅仅为 46.84 ； 以及步骤获得的红矾钠成品 含 0.20 重量的硫酸盐。 0091 对比例 7 0092 重复实施例 3， 不同之处在于 ： 步骤所用的预碳化压力为 0.005MPa， 而不是 0.8MPa。结果， 步

45、骤获得的预碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率为 22.95； 步骤 中获得的碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转化率仅仅为 79.24 ； 以及步骤获得的 红矾钠成品含 0.09 重量的硫酸盐。 0093 对比例 8 0094 重复实施例 4， 不同之处在于 ： 步骤所用的预碳化时间为 0.2h， 而不是 1.0h， 并 且步骤所用的碳化时间为 0.4h， 而不是 2.5h。结果， 步骤获得的预碳化液中铬酸钠转 变为重铬酸钠的转化率为 28.26 ； 步骤中获得的碳化液中铬酸钠转变为重铬酸钠的转 化率仅仅为 72.59 ； 以及步骤获得的红矾钠成品含 0.10 重量的硫酸盐。 说 明 书 CN 102649585 A 10