quá trình rang và lọc crom
Cái nhìn sâu sắc về quy trình rang và lọc để chiết xuất crom
Việc khai thác crom từ quặng chính của nó, crômit (FeCr2ồ4), là một quá trình luyện kim có tầm quan trọng hàng đầu, vai trò quan trọng của crom trong sản xuất thép không gỉ, hợp kim, và các loại hóa chất. Không giống như một số kim loại có thể bị khử trực tiếp, crom đòi hỏi một loạt các bước chuẩn bị để làm cho nó hòa tan và tách khỏi sắt và các tạp chất khác trong quặng. Phương pháp công nghiệp chiếm ưu thế để đạt được điều này bao gồm sự kết hợp của rang kiềm sau đó lọc bằng nước. Quá trình hai giai đoạn này biến đổi hiệu quả Spinel crômit chịu lửa thành Cromat hòa tan trong nước..
Hóa học của quá trình rang kiềm
Mục tiêu cốt lõi của giai đoạn rang là oxy hóa crom hóa trị ba [Cr(III)] có trong crômit đến crom hóa trị sáu [Cr(VI)], sau đó phản ứng với chất kiềm tạo thành chất cromat hòa tan. Điều này thường được thực hiện trong lò quay hoặc lò nung nhiều lò ở nhiệt độ từ 800°C đến 1150°C. Thuốc thử phổ biến nhất được sử dụng là natri cacbonat (Na2CO3), mặc dù natri hydroxit hoặc canxi oxit cũng có thể được sử dụng trong những điều kiện cụ thể..jpg)
Phản ứng hóa học với natri cacbonat, được thực hiện trong môi trường oxy hóa (thường là không khí), có thể được biểu diễn bằng một phương trình đơn giản:
4(FeO·Cr2ồ3) + 8Na2CO3 + 7ồ2 → 8na2CrO4 + 2Fe2ồ/ O3 + 8CO2 .jpg)
Nhìn chi tiết hơn sẽ thấy rằng đây không phải là một phản ứng đơn lẻ mà là một chuỗi phức tạp các phản ứng ở trạng thái rắn.. Quá trình bắt đầu bằng quá trình oxy hóa Cr(III) đến Cr(VI) trên bề mặt của các hạt crômit. Cr mới thành lập này(VI) sau đó phản ứng với natri cacbonat để tạo ra natri cromat (Na 2 CrO 4 ). Đồng thời, thành phần sắt bị oxy hóa thành hematit (Fe 2 ồ 3 ), tồn tại dưới dạng cặn rắn không hòa tan. Sự thành công của món rang này phụ thuộc rất nhiều vào nhiều yếu tố:
- Được tôi luyện từ: quá thấp, và động học phản ứng diễn ra chậm chạp; quá cao, và sự thiêu kết hoặc sự hợp nhất của điện tích xảy ra, có thể bẫy cromat và làm giảm hiệu suất thu hồi.
- chất kiềm - ĐẾN - Tỷ lệ quặng: Lượng kiềm dư thừa thường được yêu cầu để đảm bảo chuyển hóa hoàn toàn, nhưng số lượng quá mức sẽ làm tăng chi phí và có thể dẫn đến các vấn đề xử lý.
- & nó; mạnh & gt; Khí quyển oxy hóa & nó; / mạnh & gt; : Việc cung cấp không khí ổn định là rất quan trọng để thúc đẩy phản ứng oxy hóa tiến triển..
- & nó; mạnh & gt; Thời gian lưu giữ & nó; / mạnh & gt; : Phải có đủ thời gian để các phản ứng tiến tới gần - hoàn thiện trong lò.
& nó ; / ul & gt ;
& nó ; H3 & gt ; Quá trình lọc: Tách cromat hòa tan & nó ; / H3 & gt ;
& nó ; P & gt ; Theo bước rang, canxi thu được là hỗn hợp rắn chứa nước - natri cromat hòa tan và các hợp chất không hòa tan như hematit, gangue không phản ứng, và có thể dư thừa kiềm. Mục đích của quá trình lọc là hòa tan natri cromat có giá trị vào dung dịch nước, từ đó tách nó ra khỏi chất thải rắn. Điều này thường được thực hiện như một bộ đếm - quy trình hiện tại trong một loạt các chất làm đặc hoặc bể rửa để tối đa hóa hiệu quả.& nó ; / P & gt ;
& nó ; P & gt ; Calo nghiền được trộn với nước, thường nóng, để tăng cường động học hòa tan. Natri cromat dễ dàng hòa tan, trong khi hematit và các chất không hòa tan khác vẫn ở dạng bùn. Bùn thu được sau đó sẽ được xử lý rắn - kỹ thuật tách chất lỏng như lọc hoặc lắng. Pha lỏng, bây giờ là màu vàng - dung dịch có màu gọi là "rượu ngâm," chứa natri cromat hòa tan. Loại rượu này cũng có thể chứa các tạp chất như ion aluminate và silicat từ các khoáng chất gangue cũng phản ứng trong quá trình rang.& nó ; / P & gt ;
& nó ; P & gt ; Một bước quan trọng thường được tích hợp với quá trình lọc là kiểm soát độ pH. Việc axit hóa dung dịch lọc có thể được sử dụng để kết tủa các tạp chất hòa tan này trước khi xử lý tiếp. Ví dụ:, việc giảm độ pH có thể khiến nhôm hydroxit kết tủa. Các bước tinh chế tiếp theo có thể bao gồm kết tinh hoặc trao đổi ion để thu được dung dịch natri cromat tinh khiết. Dung dịch tinh khiết này đóng vai trò là chất trung gian chính để sản xuất hầu hết các hóa chất crom.& nó ; / P & gt ;
& nó ; H3 & gt ; Từ rượu lọc đến sản phẩm cuối cùng & nó ; / H3 & gt ;
& nó ; P & gt ; Bản thân dung dịch lọc natri cromat có khả năng sử dụng trực tiếp hạn chế. Hầu hết nó được chuyển đổi thành các hợp chất crom khác. Sản phẩm quan trọng nhất là natri dicromat (Na 2 Cr 2 ồ 7 ), hoạt động như một cửa ngõ cho gần như tất cả các sản phẩm crom khác. Sự chuyển đổi này đạt được bằng cách axit hóa dung dịch natri cromat bằng axit sulfuric:& nó ; anh / >
2Na 2 CrO 4
+ H
&
# x2082;
VÌ THẾ
&
# x2084;
→ cái đó
&
# x2082;
Cr
&
# x2082;
ồ
&
# x2087;
+ Na
&
# x2082;
VÌ THẾ
&
# x2084;
+ H
&
# x2082;
ồ
Natri sunfat kết tinh,
để lại dung dịch natri dicromat đậm đặc có thể bay hơi để tạo thành tinh thể.
Để sản xuất crom kim loại,
dicromat này có thể được khử bằng cacbon ( thu được ferrocrom ) hoặc thông qua quá trình nhiệt nhôm.
Ngoài ra,
nó có thể được chuyển đổi thành crom trioxide ( CrO
&
# x2083;
) hoặc muối thuộc da crom cho ngành da.
