Способ получения солей шестивалентного хрома Советский патент 1976 года по МПК C25B1/00 C01G3/02 C02F1/461 C02F1/461 C02F101/10 C02F101/22 C02F103/10 C02F103/16 

1

Изобретение относится к технологии получения солей шестивалентного хрома и может быть использовано в области очистки сточных вод или переработки хром содержащего сырья - феррохрома или хромитовых руд.

Известен способ извлечения хрома в виде хромата из сточных вод, содержащих также ионы железа и цветных металлов, с помощью ионообменных смол. Сточные воды последовательно проходят через песчаные, угольные, катионитовые и анионитовые фильтры. Регенерацию катионитовых фильтров проводят серной кислотой, анионитовых фильтров - едким натром, затем хлористым натрием. При этом образуются растворы, содержащие хлористый натрий и 22-27 г/л хромата (в пересчете на СгОз) 1.

Недостатками такого способа являются сложность аппаратурного оформления и высокая стоимость эксплуатации ионообменной установки.

Известен способ анодного растворения феррохрома в щелочной среде. Хром переходит в раствор в виде соединения шестивалентного хрома, железо - в виде гидрозакиси, которая шестивалентным хромом переводится в гидроокись. При этом эквивалентное количество шестивалентного хрома восстанавливается до трехвалентного и теряется в виде осадка Сг(ОН)з 2.

Известен способ получения соли шестивалентного хрома - хромата натрия путем электролиза с никелевыми электродами суспензии хромсодержащего соединения, например хромита, феррохрома и окиси трехвалентного хрома с использованием в качестве л ндкой фазы 6-18%-ного раствора едкого натрия при плотности тока 4 а/дм. После электролиза раствор хромата натрия отделяют от твердои фазы 3.

Целью изобретения является упрощение технологии, предотвращение потерь хрома и исключение использования дефицитного сырья. Это достигается тем, что по предлагаемому

способу электролизу подвергают суспензию в растворе хлористого натрия с концентрацией 10-200 г/л NaCl с использованием графитового анода и стального или свинцового катода при анодной плотности тока 10-60 а/дм.

Для повышения концентрации соединения шестивалентного хрома и дехлорирования его раствора последний может быть обработан хромсодержащим соединением трехвалентного хрома с последующей фильтрацией.

По предложенному способу очистку хромсодержащих сточных вод сначала ведут известными химическими методами. Полученный хромсодержащий осадок, содержащий соединение трехвалентного хрома, например гидроокись хрома, обрабатывают раствором хлористого натрия из расчета 10-20 г/л и подвергают электролизу. В процессе электролиза образуется гииохлорпт натрия, который полностью окисляет трехвалентный хром в шестиваленткый. В результате весь хром, связанный в гидроокиси, переходит 3 раствор, в то время как гидроокиси железа, меди, цинка, никеля, кадмия нрактичсски не растворяются, они лишь переходят и окиси. Вследствие образования окисей объем осадка знaч Eтeльнo уменьшается, а продолжительность фильтрации его сокращается в 5- iO раз. После электролиза осадок сразу же фильтруют. Полученный фильтрат содержит лишь шестивалептный хром. Концентрация его в фильтрате во столько раз больше, чем в исходной сточной воде, во сколько раз объем осадка после отстаивания меньше объема воды. В случае необходимости осадок предварлтельпо обезвоживают путем фильтрации и затем репульпируют небольшим количеством воды. Репульпнрованный осадок для уменьшеп;;я йязкости перед электролизом кинятят. При это. часть гидроокисей переходит в окись и объем твердой фазы сокращается. За счет зтого уменьшают количество воды при репульпации отфильтрованного осадка. Кроме того, электролиз горячих растворов идет быстрее, че.м холодных. В качестве анода при электролизе используют графит, в качестве катода - сталь. Элек1роды размещают на расстоянии 15-20 мм друг от друга. Нанряжение тока при электролизе Ю-12 в, аиодная плотность тока 16- 60 а/дм--, продолжительность электролиза 10- 60 мин. Полученный хромсодержащий раствор отделяют от осадка фильтрацией и после дехлорирования путем кипячения нанравляют на нспользование в технологический процесс. При нереработке хромита, феррохрома и окиси хрома раствор хлористого натрия вводят в суспензию из расчета 100-200 г/л NaCI. Электроды размещают на расстоянии 10- 20 м.м друг от друга. Электролиз ведут при плотности тока 10-20 а/дм, объемной плотности тока 5-10 а/л, напряжении 3-5 в. Электролизер, в котором проводят электролиз суспензии, оборудуют мещалкой для предотвращения осаждения твердой фазы. Практическое использование предложенного способа иллюстрируют следующие примеры. Пример 1. Хромитовую руду измельчают и приготавливают 2%-ную суспензию в растворе хлористого натрия, содержащего 100 г/л NaCl. 500 мл суспензии заливают в электролизер, сделанный из химического стакана. Графитовый анод (6,8X3,7X1,6 см) и стальной катод (6,8X3,7X0,15 см) размещены на расстоянии 20 мм друг от друга. Электролизер оборудован механической мещалкой. Сила тока равна 4 а, напряжение 2-4,5 в, анодная плотность тока 16 а/дм. объемная - 8 а/л. Концентрация Сг20з после электролиза суспензии в течение 1, 2 и 4 час соответственно равна 2,65, 4,47 и 4,82 г/л. Извлечение Сг2Оз из хромитовой руды при исходиом его содержании 32,5% соответственно равио 40,8, 68,8 и 74,2%. Пол ченный раствор хромата натрия выпаривают. Пример 2. Из сернокислых солей приготавливают 2 л раствора, содержащего по 83,5 мг/л меди, никеля, двухвалентного железа, цинка, трехвалентного железа и трехвалентного хрома. После подщелачивания 10%цым раствором едкого натрия до ,2 раствор делят на 2 части, которые затем отстаивают в литровых цилиндрах в течение 12 час. Объем осадка в каждом цилиндре равен по 170 мл. После декантации воды одну порцию осадка объемом 170 мл обрабатыва-ЮТ хлористым натрием (1,7 г) и подвергают электролизу в течение 30 мин. Анод графитовый 40X14X60 мм, катод стальной 45X1,2Х 60 мм. Они расположены на расстоянии 20 мм друг от друга. Толщина слоя суспензии в электролизере, выполненном из химического стакана, равна 30 мм. В процессе электролиза сила тока равна 2 а, напряжение 12 в, аиодная плотность тока 16,7 а/дм, температура электролита 64°С. Концентрация щестивалеитного хрома в растворе после 30 мин электролиза равна 510 мг/л. Ионы никеля, меди, железа и цинка в растворе не обнаружены. Осадок из светло-коричневого стал черным. По сравнению с исходным раствором концентрация хрома увеличена более чем в 6 раз. Пример 3. Вторая порция осадка (170мл), получение которого описано в примере 2, была обезвожена на воронке Бюхнера. Затем в осадок добавляют 50 мл воды и 1,7 г хлористого натрия. После этого осадок нагревают до кипения и нодвергают электролизу в течение 20 мин. Устройство электролизера такое же, как в примере 1. В процессе электролиза сила тока равна 2 а, напряжение 12 в, анодная плотность тока 33,3 а/дм, температура электролита 63°С. Объем раствора после электролиза равен 50 мл. Концентрация щестивалентного хрома в растворе после 20 мин электролиза равна 1675 мг/л. Осадок из светло-коричневого стал черным. По сравнению с исходным раствором концентрация хрома увеличена примерно в 20 раз. Формула изобретения 1. Способ получения солей шестивалентного рома путем электрохимического окисления успензии хромсодержащего соединения трехвалентного хрома, например хромита, ферророма, окиси и гидроокиси трехвалентного рома, с последующим отделением раствора естивалентного хрома от твердой фазы, отличающийся тем, что, с целью упрощения технологии, предотвращения потерь хрома и исключения использования дефицитного сырья, электролизу подвергают суспензию в растворе хлористого натрия с концентрацией 10- 200 г/л NaCl, с использованием графитового анода и стального или свинцового катода при анодной плотности тока 10-60 a/дм.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышения концентрации соединения шестивалентного хрома и дехлорирования его раствора, последний обрабатывают

хромсодержащим соединением трехвалентного хрома с последующей фильтрацией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе.

1.«Учен. зап. ЦНИИОлозо, Новосибирск, 1963, вып. 1, стр. 59-63.

2.Журн. «Прикладная химия, 1956, № 9, 29, 1365-1371.

3.Авербух Т. Д., Павлов П. Г. Технология соединений хрома. Л., «Химия, 1967, стр. 150-157.