氧化鉻綠解毒研究

蔣清平，張國慶，雍全武，陳 艷，杜建波

［四川省安縣銀河建化集團(tuán)（有限）公司，四川綿陽 622650］

氧化鉻綠又名三氧化二鉻，主要用于冶煉金屬鉻和碳化鉻、搪瓷、陶瓷、玻璃、人造革、耐火材料、建筑材料的著色、有機合成的催化劑、制造耐曬材料和印刷紙幣的專用油墨、金屬拋光研磨材料、金屬表面滲鉻、磁性材料等，還可用于涂料、陶瓷、橡膠、美術(shù)顏料、以及偽裝涂料等。鉻酸酐熱分解法是中國制備氧化鉻綠最主要的方法，雖工藝簡單，但要使鉻酸酐完全分解，溫度必須高于800℃。由于原料鉻酸酐含有少量鈉鹽，強堿性的鈉鹽在高溫空氣中能使少量三價鉻氧化成鉻酸鈉，故熱分解溫度即使高于1000℃，仍將殘留約5×10-4（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）的水溶鉻。氧化鉻綠中的水溶鉻不僅增大水溶物含量，而且使成品發(fā)黃，并對使用產(chǎn)生影響，因此亟需開發(fā)低水溶鉻氧化鉻綠產(chǎn)品。

氧化鉻綠解毒處理方法主要為干法解毒和濕法解毒。干法解毒主要通過2種途徑實現(xiàn)：1）在原材料里均勻混入少量還原劑，高溫煅燒后直接生成低水溶鉻氧化鉻綠；2）將煅燒好的氧化鉻綠在特定環(huán)境下，通過加入還原劑（如尿素、酒精等）熱處理實現(xiàn)解毒功能。干法解毒的優(yōu)點主要體現(xiàn)在工藝簡單，無須投入大量的解毒設(shè)備，處理成本低廉等方面。濕法解毒主要將煅燒好的氧化鉻綠直接加入清水或配有還原劑的溶液中，通過反復(fù)過濾洗滌將鉻綠中的水溶鉻或水溶鹽降低至指定要求，再低溫烘干。濕法解毒原理簡單，解毒較徹底，但解毒過程中需要大量的清水，容易浪費資源，且工藝復(fù)雜，成本較高。因此，筆者選擇干法和高溫煅燒進(jìn)行氧化鉻綠的解毒研究。

1 實驗

1.1 原料和設(shè)備

原料：工業(yè)用鉻酸酐（質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥99.5%）；鉻綠解毒專用還原劑AJ03。

設(shè)備：鉻綠高溫煅燒爐（Ф2.3 m×4 m）。

1.2 實驗步驟

將800 kg鉻酸酐中均勻混入適量AJ03，投入鉻綠高溫煅燒爐中，于900～1300℃下煅燒2～6 h，出料冷卻，粉碎即得成品。樣品按照HG/T 2775—2010《工業(yè)三氧化二鉻》對相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行檢測。

2 結(jié)果與討論

2.1 AJ03加入量對氧化鉻綠解毒的影響

將800 kg鉻酸酐中均勻混入不同質(zhì)量（4、8、12、16、20）的 AJ03，分別投進(jìn) 5 個鉻綠高溫煅燒爐中于1100℃下高溫煅燒4 h，出料冷卻，粉碎后檢測鉻綠中的水溶鉻含量。實驗結(jié)果如圖1。

圖1 AJ03加入量對水溶鉻的影響

由圖1可以看出，隨著AJ03加入量的增加，鉻綠中的水溶鉻呈下降趨勢，當(dāng)AJ03加入量為4 kg時，六價鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.20×10-4，當(dāng)AJ03加入量為12 kg時，六價鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.9×10-5，低于HG/T 2775—2010優(yōu)等品指標(biāo)（0.005%）。因此，選擇適宜的AJ03加入量為4 kg（占鉻酸酐質(zhì)量的0.05%），生產(chǎn)過程中可根據(jù)實際需要適當(dāng)增減AJ03的加入量。

2.2 反應(yīng)溫度對氧化鉻綠解毒的影響

控制AJ03的加入量為4 kg，分別投入5個鉻綠高溫煅燒爐中，在不同溫度下（900、1000、1100、1200、1300℃）高溫煅燒 4 h，出料冷卻，粉碎后檢測鉻綠中的水溶鉻含量。實驗結(jié)果如圖2。

圖2 反應(yīng)溫度對水溶鉻的影響

由圖2可以看出，隨著反應(yīng)溫度的升高，氧化鉻綠的水溶鉻降低，在900～1000℃時變化較大，當(dāng)反應(yīng)溫度為900℃時，水溶鉻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.32×10-4，此時鉻酸酐分解并不完全；在1000℃時，水溶鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.35×10-4，此時鉻酸酐在該溫度下分解較完全；當(dāng)溫度高于1100℃時，水溶鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)無明顯變化。因此，選擇適宜的煅燒溫度為≥1100℃由于溫度還對氧化鉻綠的呈色有所影響，對顏色有要求的企業(yè)可適當(dāng)選擇合適的反應(yīng)溫度加以調(diào)整。

2.3 反應(yīng)時間對氧化鉻綠解毒的影響

控制AJ03的加入量為4kg，反應(yīng)溫度為1100℃，分別投入5個鉻綠高溫煅燒爐中，控制反應(yīng)時間分別為 2、3、4、5、6 h，出料冷卻，粉碎后檢測鉻綠中的水溶鉻含量。實驗結(jié)果如圖3。

圖3 反應(yīng)時間對水溶鉻的影響

由圖3可以看出，當(dāng)反應(yīng)時間為2 h時，水溶鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.34×10-3，當(dāng)反應(yīng)時間為3 h時，水溶鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.29×10-4，當(dāng)反應(yīng)時間≥4 h時，水溶鉻質(zhì)量分?jǐn)?shù)均低于1.50×10-4，說明氧化鉻綠在高溫下分解比較緩慢，只有當(dāng)反應(yīng)時間≥4 h時才能充分分解成氧化鉻綠。

3 結(jié)論及建議

將AJ03作為氧化鉻綠干法解毒的還原劑，考察了3個因素對解毒效果的影響。綜合上述實驗結(jié)果，可以得出以下結(jié)論：AJ03解毒氧化鉻綠用量少、解毒效果好、反應(yīng)條件比較容易控制、沒有副產(chǎn)物。根據(jù)本次實驗研究結(jié)果，四川省安縣銀河建化集團(tuán)有限公司投入實際運用，連續(xù)生產(chǎn)5個批次，每批次氧化鉻綠產(chǎn)量為5 t，按HG/T 2775—2010對產(chǎn)品進(jìn)行分析檢測，結(jié)果如表1所示。將表1數(shù)據(jù)與HG/T 2775—2010標(biāo)準(zhǔn)對比可知，5個批次氧化鉻綠產(chǎn)品均達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)要求。

表1 氧化鉻綠產(chǎn)品分析數(shù)據(jù)