铬酸盐低压碳化法制备重铬酸盐新工艺的应用基础研究

铬为国家重要的战略资源，铬盐工业是重要的化工和冶金交叉的基础原料工业，其产品应用广泛，但铬盐工业也是一个高能耗、高污染的传统产业，生产排放的高毒性铬渣是世界性环保难题，长期被列为我国化学工业严重污染行业之首。项目组成功研发的亚熔盐铬盐清洁生产集成技术在国内外首次实现铬渣零排放，建成万吨级示范工程，构建了生态工业新模式，是国家重大原创性成果。.本项目是铬盐清洁生产集成技术的拓展和产业链延伸，提出了铬酸盐溶液多种金属离子预碳化精制-多级碳化生成重铬酸盐-蒸发结晶精制-介质循环再生的铬酸盐碳化生成重铬酸盐清洁新工艺，取代传统的硫酸酸化工艺，大幅提高资源利用率，减少温室气体排放，在温和条件下实现目标反应的原子经济性和含铬硫酸氢钠的零排放。

铬为国家重要的战略资源，铬盐工业是重要的化工和冶金交叉的基础原料工业，其产品应用广泛，但铬盐工业也是一个高能耗、高污染的传统产业，生产排放的高毒性铬渣是世界性环保难题，长期被列为我国化学工业严重污染行业之首。.本项目是铬盐清洁生产集成技术的拓展和产业链延伸，提出了铬酸盐溶液多种金属离子预碳化精制-多级碳化生成重铬酸盐-蒸发结晶精制-介质循环再生的铬酸盐碳化生成重铬酸盐清洁新工艺，取代传统的硫酸酸化工艺，大幅提高资源利用率，减少温室气体排放，在温和条件下实现目标反应的原子经济性和含铬硫酸氢钠的零排放。研究工作主要取得了以下进展：   .（1）分别测定了不同温度，压力、浓度条件下，CO2在纯水、碳酸氢钠、铬酸钠、重铬酸钠中的溶解度，结果表明，CO2压力和溶液体系性质对碳化程度影响较大，控制合适条件，能够使碳化率达到95%以上。在此基础上建立了相应的二氧化碳吸收热力学模型，拟合结果与实验数据相比误差较小，预测模型对指导实际生产具有重要意义。.（2）得到了不同条件下的Na2CrO4-Na2CO3-NaHCO3-H2O、NaHCO3-Na2CrO4-Na2Cr2O7-H2O多元水盐体系相平衡，并绘制了各个对应温度的干盐图和水图。相图分析表明，Na2CrO4对NaHCO3和Na2CO3有很强的盐析作用、NaHCO3应在碳化过程中适时去除。.（3）针对铬酸钠碱性液中存在的微量铝、硅杂质，首先通过加入脱硅剂进行脱硅，再通入二氧化碳进行脱铝，在优化工艺条件下可完全将铬酸钠溶液中杂质铝硅脱除，得到合格的铬酸钠溶液。.（4）在得到合格碳化液的基础上，研究反应温度、反应时间、碳化压力等影响因素对碳化效果的影响，得到一级碳化和二级碳化最优碳化工艺条件，并对铬酸钠碳化反应的动力学进行了研究，研究结果揭示了反应过程的宏观机理并建立了相应的动力学方程。.（5）对碳化工艺全流程进行了模拟，包括一次碳化、二次碳化工艺、同离子效应的影响、碳酸氢钠分解、产品蒸发、蒸浓等过程，详细探讨了上述各个操作的最优条件，为碳化工艺提供了可靠的理论依据。