[发明专利]利用电解法制备铬酸钠溶液的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及铬盐的制备方法，尤其涉及利用电解法制备铬酸钠溶液的装置和方法。 

背景技术

铬盐产品在国民经济和人民生活中起着相当重要的不可替代的作用，铬盐工业是世界上最具有竞争力的资源性原材料工业之一。铬酸盐作为铬盐的母系产品是国民经济发展中不可或缺的重要的化工原料。以铬酸盐为原料的铬盐产品有：重铬酸盐、铬酸酐、氧化铬、铬黄和铬盐精（碱式硫酸铬）等。这些产品广泛应用于冶金、颜料、制革、染料、香料、金属表面处理、电焊条、造币、催化剂、印染、医药等工业中，据统计，市场上的商品中有10%与铬盐有关。我国的铬盐工业自1958年开始起步，发展到2012年的生产能力300kt/a，已成为全球铬盐产量最大的国家。 

铬盐产品种类繁多，品种不下100种，我国生产30余种。红矾钠、铬酸酐、铬酸精（碱式硫酸铬）和氧化铬是铬盐消费量最大的四种产品。此外还有红矾钾、氯化铬、硝酸铬、氟化铬、铬砷酸铜、铬酸钠、二氧化铬、红矾铵、醋酸铬及其它多种含铬试剂，诸多的铬盐产品系列都是以铬酸盐为基本原料生产加工制得。 

目前，工业上生产铬酸盐的传统工艺是使用回转窑填充石灰质的焙烧法，按石灰质填充量多少分为有钙焙烧、少钙焙烧和无钙焙烧三种。 

我国铬酸盐企业大多采用有钙焙烧工艺，即以铬铁矿粉与纯碱混合，添加矿量两倍以上的防烧结含钙辅料，在回转窑内高温氧化，熟料浸取后得铬酸钠溶液。有钙焙烧法在得到铬酸盐溶液的同时排出大量含铬废渣，该生产工艺中每产一吨铬酸钠要排出铬渣2.5～3吨，同时还要产生大量的含铬废水、废气， 这些三废物尤其是含铬废渣是首要的重金属（Cr⁶⁺）污染源，铬盐行业也因此被列为重污染行业之首。 

为了降低有钙焙烧法中的铬排放，发展出无钙焙烧工艺，该工艺在生产铬酸盐的过程中不添加含钙辅料，每产一吨铬酸钠要排出铬渣0.6～1.0吨，渣中Cr⁶⁺含量由3～6％降至0.2％以下，不含铬酸钙，易解毒，得到的铬酸盐再加工成红矾钠后，红矾钠的综合成本明显降低。 

另外，中国科学院过程工程研究所发明了一种生产铬酸钾的新工艺，即钾碱液相氧化法，也称亚熔盐氧化法或碱熔法。该方法使用理论量数倍的氢氧化钾与铬铁矿进行反应，控制反应温度在320℃左右，氢氧化钾熔融形成液相，并与铬铁矿和空气形成悬浮体系，从而制备得到铬酸钾溶液。 

此外，天津派森科技有限公司发明了一种生产铬酸钠的新工艺，即水热碱溶氧化技术，利用高碳铬铁水热氧化法制备铬酸钠技术。例如将铬铁粉、氢氧化钠以及水在反应釜中混合、加热升温至110℃-130℃左右，向反应釜通入氧气，维持一定的反应温度、压力，持续反应预定时间后，自然降至室温，从而得到铬酸钠溶液。 

当前业内的各种制备铬酸盐的方法，在一定程度上降低或减少了铬渣中Cr⁶⁺的排放量，然而，为使铬盐工业趋于绿色、环保方向发展，铬酸盐的制备技术一直被作为业内不断研究开发的热点课题之一。 

发明内容

有鉴于此，提供利用电解法制备铬酸钠溶液的装置和方法实属必要。 

一种利用电解法制备铬酸钠溶液的方法，包括以下步骤： 

提供电解装置，包括电解槽、电源、工业铬铁、阴极及隔膜； 

将工业铬铁与阴极间隔设置在电解槽中，所述工业铬铁与电源的正极电连接，所述阴极与电源的负极电连接； 

将电解质溶液容置于电解槽中，所述电解质溶液为可溶性钠盐溶液或可溶 性钠碱溶液； 

接通电源，进行电解反应后，在电解槽中得到固液混合浆料，分离后得到铬酸钠溶液。 

一种利用电解法制备铬酸钠溶液的装置，其包括： 

电解槽，容置有电解质溶液，该电解质溶液为可溶性钠盐或可溶性钠碱溶液； 

阴极，设置于电解槽中，该阴极材质为不锈钢或镍； 

阳极，设置于电解槽中，该阳极为工业铬铁； 

隔膜，设置于电解槽中且位于阴极和阳极之间，用以将阴极和阳极产生的气体分隔； 

搅拌系统，设置于电解槽中，用以保持电解液的浓度均匀、温度均匀； 

温控系统，用以控制电解槽的温度；以及 

电源，所述电源的正极与工业铬铁电连接，所述电源的负极与阴极电连接。 

与现有技术相比，本发明具有以下优点： 

首先，本发明以工业铬铁为阳极材料，采用电解法进行铬酸钠溶液的制备，电解过程中产生无污染的氢气，渣相不含六价铬，不产生铬污染。