Способ получения хромово-аммонийных квасцов

ЬП ИСАНИЕ ИЗЬБРЕТЕН ИЯ оц 994415 Свез СоветскихСоциапиетичесиихРеспубпии Н АВТОРСХОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(22) Заявлено 1105,79 (21) 2775085/23-26 с присоединением заявки М Гееуаератаеюн 4 кеметет СССР ае илам изаеретееее и етаемтнй(23) П риоритет Опубликовано 07.02.83. Бюллетень М 5 Дата опубликования описания 09.02.83(53 ). УД К 661.876. .532.9 (088.8)Д. Ф.Гвелесиани, Р.И.Агладзе, А.М.Жбанов, О.Е.С.Кемоклндзе и В. ф. Балашов . р. - -,ут рохимии АН Груэинскбй СС .;учн Тул чермйф: м.", ";(7) Заявители неорганической химии и електо-производственное объединение ОВО-АММОН 4 Й 54) СПОСОБ ПОЛУЧ,КВАСЦОВ ввто 1Иэобретенйе относится к технологии получения хромово-аммонийных квасцов (ХАК) и электролитического хрома.Извесген способ получения из бедной хромовой руды (г 30% С 20) путем растворения ее в 40%серной кислоте с добавкой и 3% хромового ангидрида виде анолита. Растворение ведут в а клаве при 130-160 С. Раствор после введения избыткасульфата аммония ста: биавируют в течение 4-5 ч при 60 С с последующей одночасовой выдержкой при 80 фС. Затем охлажщцот в вакуумкристал лизаторе до 3 С в течение часа и выпавшие кристаллы железоаммоиийиых квасцов (ЖАК) отфильтровывают, а ма. точный раствор ставят на старениеф, при котором происходит - выпадение крис- .таллов ХАК. Старение . - щвпесс про-. должительный и среди ускоряющих фак - 2 о торов указано и введение двухвалентного хрома. Первичные кристаллы ХАК пеуе.кристаллизовывают Тем не менее хрОИ полученный из этих квасцов, содеркит . около 0,5% железа, что указывает на содержание в ХАК железа в отношенйн к хрому 1: 200. ХАК содержит примеси и некоторых металлов, находящихся в руде 1.Известен также способ получения ХАК путем растворения феррохрома в смеси оборотных растворов, содержащих сер ную кислоту. После растворения в раствоР добавлнют маточный раствор от рекрна таллизацин сырых ЖАК, содержащий м 80 г/л НН в виде сульфата, и охлажденный ниже 80 оС,фильтруютфнльтрат стабилизируют в течение нескольких часов при температуре вьппе 80 С, а затем в течью 90 мнн охлаждают до 8 С в вакуум-крнсталлизаторе. Выпав. шие кристаллы сырых ХАК отфильтровывают, а маточный раствор направляют в бак фстаренияф, куда добавляют часть отработанного католита, содержащего око- . ло 12 г/л двухвалентного хрома, Старе- нием проводят в течение 10 сут при температуре 30 С и около 80% хрома извлек3 99441 кают в виде ХАК с отношением железа к хрому 1: 200-1:400 2Вышеописанные 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 1 О вую руду в количестве 1 кг (содержание хрома - 34%) выщелачивают в 80% серной кислоте с добавкой бихромата, аммвния. В раствор вводят 300 г/л сульфата аммония, охлаждают и фильтруют от Мпримесей. фильтрат, содержащий (Г/л):62 Сгф, Геф, 300 (М Н) 04 и около 700 Н 6 О используют в качестве электролита, в котором при 20-22 С, плотности тока 1 А/дм и напряжении 2,5 В 2 апроводят электролиз в течеиие 3 суток.В результате получают 420 г кристаллов ХАК. Извлечение хрома в виде ХАК составляет около 25% Г 33ЮНедостатком способа является невысокая степень извлечения хрома в продукт (25%) и сложность процесса, обусловленная необходимостью исполызоваиия концентрированных кислых окиспительных растворов, а также сложность процесса филь-ЭО трении из-оа вязкости растворов полученных при выщепччивании руды.Целью изобретения является повышение степени извлечения хрома в продукт и упрощение процесса.Поставленная цель достигается описываемым способом получении хромовоаммонийных квасцов, включающею выщепачивание хромсодержащего сырья - фер рохрома, серной кислотой в присутствии ф сульфата аммония, взятого с избытком, охлаждение раствора с выделением примесей, кристаллизацию хромово-аммвнийных квасцов из раствора при одновременном электролизе этого раствора и рекрио фф таллизацию хромово-аммонийных квасцов.Целесообразно электропиз вести при 25-35 фС, объемной плотности тока 0,05- 0 1 А/л и катодной плотности тока 2-3 А-дм . Сульфат аммония целесооб разно использовать с избытком, равным 10-15 г/и раствора.Замена руды на феррохром заметно упрощает процесс. Феррохром легко и почти беэ остатка растворяется с попу 3 : чением смеси сульфатов трехвалентного хрома и двухвалеитного железа, содержаццй низкую концентрацию свободной сер 5 аной кислоты 5-50 г/л. После отделенияЖАК мбточиый раствор содержит вйсокуюконцентрацию трехвалентного хрома. Электролиэ этого раствора обеспечивает высокий выход по току двухвалентного хра-ма, т.е. высокий эффект действия катализатора. Росту скорости кристаллизациии степени извлечения хрома в продуктспособствует также оптимальный режимэлектролиза. При катодной плотности токаменее 2 А/дм скорость образования,двухвалентногс хрома не обеспечиваетподдержания в растворе ощутимой концентрации двухвалентного хрома, а приболее 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 вфиолетовую, который характеризуется высокой энергией активации и заметно зависит от температуры, Однако повышеОние температуры выше 35 С не выгодно,так как заметно возрастает растворимость ХАК и степень извлечения хромаснижается. Оптимальным температурнымпределом является 25-35 С, которыеобеспечивают извлечение хрома в видеХАК в пределах 80-85%. Все это приводит к сокращению продолжительности процесса кристаллизации до 20-24 ч,По сравнению с известным способомскорость кристаллизации возрастает примерно в 10 раз,Содержание железа в первичных ХАКзависит от глубины охлаждения растворапри дробной кристаллизации ХАК, а такжеот степени отжатия и отмывки кристаллов ХАК и находится в пределах 0,020,08% при содержании хрома 10%, Этоне обеспечивает получение иэ них чистого металлического хрома.Согласно изобретению, первичные ХАК.растворяются в дистиллированной водепри температуре 70-75 С. При этом ооновная часть сульфата хрома остаетсяв виде фиолетовой модификации, что прирекристаллизации обеспечивает еще болеевысокую скорость кристаллизации ХАК.В данном случае кристаллизация в отмченных выше условиях заканчивается с80% извлечением хрома за 12-15 ч. Содержание железа во вторичных ХАК составляет 0,001-0,002%, Однако дпя того,чтобы достичь 80% извлечения хрома,5 99 141необходимо перед рекриствллкзацией враствор внести избыток сульфата аммония в количестве 10-15 г/л.П р и м е р. Тонко измельченный урлеродистый феррохром (69% б) В колиф 5честве 3,5 кг подвергают аыщелачиванию30 л раствора следующего состава (г/л):280 Н 6 04, 235 ( Н Н 4,) 0, и 15 С+и 2 Ре +в виде сульфатов. Выщелачивание проводят при 103 С в течение 15 ч. 10После выщелачивания раствор фильтруюти за 90 мин охлаждают до 13 С в тепло-обменнике с водяным охлаждением. Полученную пульпу фильтруют на нутч-фильтреи получают 23 л ильтрата состава (г/л):5105 Сг, 4,5 Ге, 220 (ЙНд) 60,и 40 Н 1 504. Фильтрат заливают в киоталлизатор и в течение 24 ч при 30 Сведут кристаллизацию в условиях перемешивания и работы электролиэной ячейки, 20помещенной в кристалпиэующемся растворе, в режиме: 2,3 А/дм катодной и0,1 А/л объемной плотностей тока, Образующуюся пульпу фильтруют на нутчфильтре и получают 20 кг кристаллов 25квасцов состава (%): 10,25 О., 0,06Ре, 3,5 ЙН. Полученные кристаллырастворяют в дистиллиромнной воде,добавляют 15 г/л (й Н) 504 и проводят кристаллизацию в течение 12 ч в 30том же режиме, что и при первичнойкристаллизации, Пульпу отфильтровываюти получают 17 кг вторичных кристалловхромово-аммонийных квасцов состава (%):10,4 С, 0,001 Ре, 3,88 ЙЧ.35Согласно изобретению положительныйэффект достигается за счет упрощенияпроцесса выщелачивания хрома (невысокая концентрация кислых растворов) ипроцесса фильтрации (получают после вы- ощелачивания невязкие растворы). Степеньизвлечения хрома в продукт возрастаетв 3,4 раза,Способ экономичен, так как значительно сокращает необходимое для ведениятехнологического процесса рборудова ниев виде реакторов - стабилизаторов, баков для старения, емкостей, насосов идр., предназначенных в известном спосо 1 5 ббе дл обработки и содержания 10-ти дневного запаса производстм, соответственно, сокращается число обслуживающего дерсонала и производственная площадь,Формула изобретения1. Способ получения хромово-аммонийных квасцов, включающий выщелвчивание хромсодержащего сырья серной кислотой в присутствии сульфата аммония, взятого сизбытком, охлаждение раствора свыделением примесей и кристаллизациюхромово-аммонийных квасцов из растворапри одновременном электролизе этогораствора, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью повышения степени извлечения хрома в продукт и упрощения процесса, в качестве хромсодержащего сырьяисполюуют феррохром и после стадиикристаллизации осуществляют рекристаллизвцию хромово-аммонийных кмсцов.2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что электролиз ведутпри 25-38 С, объемной плотности тока0,05-0,1 А/л и катодной плотности тока2-3 А/дм3. Способ по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что сульфат аммонияиспользуют с избытком, равным 1015 г/л раствора,Источники . информации,принятые во внимание при экспертизе1. Р,Р.Ллойда, Дж.Б.Хоумм иЛ, Р, Девиса "Опытная установка для получения электролитического хрома,чаи.Нес 1 госЬе. Ьос. 94, 122, 1948,2. М.К.Кароселла и Дж.Д.МеттлерПервый промышленный завод для электроосаждения хрома иэ трехвалентныхрастворов 2 оСЫЕ СЬГов 1 он. РОЫ. ЬМ,псов 5 ос, %ог ееоСь СВечеЕаа,ойдо,1957.ЗН. Киеясу и др. Метод быстройкристаллизации хромовокалиевых и хромово-вммониевых квасцов, ПатентЯпонии Мо 2164, опубл. 12.03.60Составитель С. ЛотховаРедактор Е, Зубиетова Техред М, Тепер Корректор Е, РошкоЗаказ 734/12 Тираж 469 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4