Теоретичні основи одержання оксиду хрому
Виконав:
Ашихміна М.А.
1. Процес отримання оксиду хрому, призначеного для полірувальних паст і для малярних цілей
Оксид хрому, призначений для полірувальних паст і для малярних цілей, отримують дегідратацією гідратів оксиду хрому або прожарювання суміші біхромату калію або натрію з сіркою або вугіллям (тирсою) при 700-800 °. Відновлення протікає по сумарним реакціям (1) і (2):
K2Сг2O7 + S=K2SO4 + Н2O (1)
K2Сг2O7 + 2С=К2СО3 + СО + Сг2О3 (2)
Процес здійснюється при первісному нагріванні суміші і потім протікає бурхливо без підведення тепла. Прокаленную масу після охолодження подрібнюють і обробляють водою, або відразу гасять водою, яка відмиває від окису хрому розчинні солі. Відмиту окис хрому висушують і іноді прожарюють при 700-800 ° для випалювання органічних домішок, а потім, після охолодження, знову промивають водою при 50-60-ті. При отриманні окису хрому з біхромату натрію, сірки й тирси (з зольністю 7,4%) або деревного вугілля (з зольністю 5.5%) найбільший вихід Сг2О3 рівний 96.6%, виходить при шихті складу Nа2Сг2О7: S: вугілля=15: 2: 3. У продукті міститься - 82% Сг2О3. У відсутність сірки вихід Сг2Oз не перевищує 87%.
Прожарювання біхромату калію з 9-11% деревного вугілля від ваги біхромату здійснюють у футерованих камерах, а також на безперервно рухомій стрічці, укладеної в сталевому кожусі. Частина кожуха футерована всередині вогнетривкою цеглою, розжарюються зовні топковим газами. При русі через розпечену футерованную частина шихта запалюється і в ній йде реакція утворення окису хрому. Виділяється окис вуглецю згоряє в цій частині печі за рахунок засмоктуваного повітря. Настає окис хрому вивантажується у кінця стрічки через спеціальний люк; її відмивають від поташу і висушують
Відновлення біхромату калію вугіллям може бути поєднане з отриманням біхромату калію Поташня способом з використанням получающегося поташу для приготування хромітової шихти. Витрата поташу в цьому випадку визначається лише величиною виробничих втрат.
Аналогічним чином процес можна здійснювати, застосовуючи замість біхромату хромат натрію. У цьому випадку освіта окису хрому йде через метахроміт натрію NаСгО2, зміст якого в Спекс досягає 10-15%. При вилуговуванні спека метахроміт натрію гідревізуется з утворенням їдкого натру і гідроокису хрому. Це призводить до необхідності повторної прокалки вилуженої маси з подальшою відмиванням продукту від утворився монохроматов натрію.
Вміст вільного і карбонатного вуглецю в окису хрому, отриманої відновленням K2Сг2O7 деревним вугіллям, становить 0,3-0,5%. Для отримання металургійної оксиду хрому, що містить не більше 0.15% вуглецю, виробляють його випалювання при 650-700 ° у електричних обертових печах. Цей процес протікає вкрай повільно через погану теплопровідності матеріалу, і малого змісту випалюваного вуглецю. Процес можливо здійснити при більш низькій температурі із застосуванням окислювача, наприклад NH4NO3 або СгО3. У присутності 10% NH4NO3 (від ваги Сг2О3) вигоряння вуглецю за I ч при 350 ° протікає на 86-90%. Видалення вуглецю відбувається в результаті наступних реакцій (3) і (4):
NH4NO3 + С=СО2 + 2N2 + 4Н2O (3)
NH4NO3 + К2СО3=2NH3 + СО2 + Н2О + 2КNO3 (4)
Утворився нітрат калію реагує з оксидом хрому, даючи хромат (і можливо, бнхромат) (5):
Сг2О3 + 4 КNO3=2 K2СгO4 + N2О3 + 2NО2 (5)
Непрореагіровавшій нітрат амонію розкладається. Оксид хрому може бути отримана відновленням твердого біхромату або хромату газоподібними відновниками - воднем, оксидом вуглецю та іншими, наприклад в печі зі зваженим шаром. Запатентовані методи відновлення хроматів газами (Н2, СО) в розчинах під тиском 150- 200. Окис хрому виходить також обробкою хлорного хрому при 500 киснем повітря, або водяною парою.
Чистий оксид хрому можна отримувати прожарюванням гідроксиду хрому, обложеної з солей тривалентного хрому аміаком або їдкими лугами, а також при нагріванні біхромату амонії або суміші біхромату калію або натрію з хлоридом або сульфатом амонію. В основі останніх процесів лежить реакція (6):
(NH4) 2Сг2O7=Сг2О3 + N2 + 4Н2O + 123 ккал (6)
Освіта окису хрому відбувається, очевидно, за рахунок відновлення Сг6 + до Сг3 + аміаком, що входять до складу біхромату амонію. Безпосереднє відновлення біхромату натрію аміаком йде при 300 ° до хром-хром...
