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whl19881005(zyz666888代发): 金币+5, 辛苦了~ 2013-10-12 23:37:41
冶炼方法钢铁工业中广泛应用的铬铁合金和硅铬合金是用电炉冶炼的。金属铬生产则采用金属热还原（铝热）法及电解法。
铝热法生产包括从铬矿制取氧化铬和铝还原氧化铬制得金属铬两道工序。
氧化铬制取铬铁矿磨细至160～200目，配加纯碱和白云石，于1050～1150℃下氧化焙烧，再用水逆流浸出（见浸取）和过滤，获得含Na2CrO4大于 200克/升的溶液。加硫酸中和铬酸钠溶液，使其pH为7～8，滤出氢氧化铝等杂质后蒸发到含Na2CrO4大于 450克/升，滤出Na2SO4结晶。溶液用硫酸调整pH为4±0.2,再滤出Na2SO4结晶，获得重铬酸钠(Na2Cr2O7)溶液。浓缩溶液到约含Na2Cr2O71100克/升时，冷却滤出Na2SO4结晶，再将溶液浓缩到含Na2Cr2O71500～1550克/升，并于90～100℃保温8小时，然后冷却到35℃以下，结晶出重铬酸钠。铬酸钠转化成重铬酸钠也可用碳酸法，即在15～16大气压下通入含50%CO2的气体,析出的沉淀为碳酸氢钠：2Na2CrO4+2CO2+H2O─→Na2Cr2O7+2NaHCO3碳酸氢钠可以回收使用。此法可把在焙烧中配加的纯碱重新回收一半，较硫酸法获得硫酸钠为有利，但铬酸钠不能完全转化为重铬酸钠。
三氧化二铬的制备可用：①氯化铵还原法。即在重铬酸钠晶体中配入一定量的氯化铵，混匀后在还原炉中于700～800℃还原，然后洗去NaCl，过滤获得三氧化二铬滤饼，经过干燥、破碎，在回转窑中于1150～1200℃煅烧。用此法获得的三氧化二铬呈墨绿色，颗粒较大,纯度高，但生产工序多，并产生有害气体 HCl。②煅烧铬酸酐法。即把重铬酸钠加入反应锅中，注入浓硫酸，在200℃下重铬酸钠与硫酸反应生成铬酸酐：
Na2Cr2O7+2H2SO4─→2CrO3+2NaHSO4+H2O静置后铬酸酐和硫酸氢钠沉积成两层。将上部的硫酸氢钠舀出，留在锅中的铬酸酐再加热，用水洗去残留的硫酸钠，从底部放出铬酸酐。铬酸酐在800～950℃下煅烧分解，用水洗去未分解的铬酸酐，过滤获得三氧化二铬。用此法工序少，但产品杂质含量较高。③煅烧氢氧化铬法。即将含Na2CrO4大于 200克/升的溶液加温至95℃以上，加入纯净的硫化钠溶液，搅拌后生成大颗粒氢氧化铬Cr(OH)3沉淀。氢氧化铬在回转窑中于1300℃煅烧分解为三氧化二铬Cr2O3。此法工序少，产品成本低，纯度高，但颗粒细，易损失。
铝热还原要求原料含 Cr2O3大于99%，含硫低于0.02%,含铅、砷、锡、锑各低于0.001%。铝粒粒度应小于0.5毫米，铝量应不大于理论量的98%。用硝石、镁屑和铝粒作引火剂。
反应焓ΔH圏=-65.0千卡/摩尔(铝)。为了保持自热反应过程并使金属粒与渣顺利分离，ΔH圏至少应为-72千卡/摩尔（铝），要添加硝酸钠、氯酸钾、铬酸酐或碱金属重铬酸盐等供氧剂补充热量；也可将混合料预热到350～400℃再行入炉。还原反应在内砌镁砖的圆锥形炉筒内进行。先在炉内加入部分混合炉料，在料面中心加引火剂，点燃后在炉料开始反应时，用流槽连续送入其余炉料。反应终止，冷却至室温，拆开炉筒取出金属锭，喷砂清除表面夹渣和氧化膜。生产大金属锭，能提高铬的回收率，渣的流动性也好。铝热法可获得纯度大于98.5%的金属铬,其中含铝不大于0.5%。渣中含Al2O3高达90%，可作研磨材料。
电解法生产一般用碳素铬铁作原料，采用铬铵矾法电解流程（图2）。把碳素铬铁粉碎，溶于电解阳极返回液、结晶母液和硫酸的混合溶液中，过滤除去硅酸盐等残渣,滤液用硫酸铵处理并除铁。纯铬铵矾溶液经陈化(保持30～35℃，放置15日)后,结晶出纯铬铵矾Cr2(SO4)3·(NH4)2SO4·24H2O。纯铬铵矾溶于热水送入隔膜电解槽电解。用不锈钢作阴极，铅银合金(1%Ag)作阳极，电流密度753安/米2，槽电压 4.2伏，电解液温度52～54℃。应控制通过电解液进入阳极室的流速，并准确地控制溶液的pH为2.1～2.4。平均电流效率 45%，电耗约18.5千瓦·时/公斤。产品纯度为99.2～99.4%的片状金属铬，含氧0.3～0.5%,呈脆性。为了提高金属铬的纯度，可通过真空处理或氢还原降低含氧量。用+6价铬溶液电解（电流密度 9500安/米2，温度84～87℃），可得高纯度金属铬（含氧0.01～0.02%），但电流效率很低(6～7%)。 |
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