关于铬酸钾的应用

【背景及概述】^[1][2][3]

铬盐工业是无机盐工业的重要分支，铬酸钾广泛应用于搪瓷、电镀、鞣革、染料、分析 试剂和防腐蚀等领域，铬酸钾还可作为铬酐和氧化铬系列化工产品的原料。铬酸钾化学式K₂CrO₄，其中铬的氧化数为+Ⅵ。俗名铬钾石，为黄色晶体。相对密度为2.732，熔点为968℃，有毒。易溶于水，溶解后铬酸根离子水解溶液呈碱性。向黄色的铬酸钾溶液中加入酸，溶液变为橙色，这是重铬酸根的颜色。向铬酸钾溶液中加酸时，平衡向生成重铬酸钾的方向移动，向重铬酸钾溶液中加碱时，平衡向生成铬酸钾的方向移动。

铬酸钾具有氧化性，在碱性介质中它与还原剂反应本身被还原为四羟基合铬 (Ⅲ) 离子Cr(OH)^-₄ (即亚铬酸根离子CrO^-₂)。向铬酸钾溶液中分别加入含有钡离子、铅离子及银离子的溶液，可生成相应的难溶铬酸盐： 铬酸钡BaCrO₄ (黄色)，铬酸铅pbCrO₄(黄色)，铬酸银Ag₂CrO₄(砖红色)。可通过这些难溶铬酸盐的特征颜色，证明铬酸根离子的存在。铬酸钾可用做分析试剂、氧化剂、媒染剂、金属防锈剂，还可用于鞣革、医药等方面。用铬铁矿Fe(CrO₂)₂粉为原料，与氢氧化钾、石灰石 (白云石) 一起在空气中煅烧，再用硫酸钾溶液萃取，便可制得铬酸钾。

【应用】^[2][3]

铬酸钾广泛应用于搪瓷、电镀、鞣革、染料、分析 试剂和防腐蚀等领域，铬酸钾还可作为铬酐和氧化铬系列化工产品的原料。其应用举例如下：

1. 由铬酸钾制备铬酸酐。铬酸酐是铬盐系列的主要产品之一，是重要的无机化工原料，是制造氧化铬绿、锌铬黄的原料；是生产高低温变换催化剂以及高压甲醇合成催化剂的原料；在化工、印染等行业作氧化剂使用；可用于木材防腐、电解抛光、电解制造金属铬，在国民经济中起着重要的作用。所述的方法包括以下步骤：

1) 将铬酸钾溶解并进行酸化，得到饱和重铬酸钾溶液；

2) 将浓硫酸加入到步骤1)中的重铬酸钾溶液，使重铬酸钾和浓硫酸的摩尔比为1∶1～7，搅拌，在温度20～150℃下反应0.5～2h，析出铬酸酐晶体，过滤，得到铬酸酐粗晶和母液；

3) 将步骤2)中的母液部分40％～60％返回到步骤1)中用于铬酸钾的酸化，剩余部分通过结晶、还原制备氧化铬；

4) 将步骤2)中铬酸酐粗晶用铬酸酐饱和溶液进行漂洗、过滤，得到铬酸酐晶体和滤液，将滤液循环用于铬酸酐粗晶的漂洗，将得到的铬酸酐晶体干燥，包装得到铬酸酐。

2.制备氧化铬。氧化铬又称为三氧化二铬或氧化铬绿，是铬盐工业的主导产品之一， 其广泛地用作绿色颜料、冶炼金属铬的原料及有机合成中的催化剂，其 生产的目的也主要是围绕这两方面用途而进行的。做为颜料，对氧化铬的粒度与晶型有较高的要求，而对纯度的要求要差一点，有时为了改善其颜料性能如着色力还需引入其他物质；而做为冶金原料用的氧化铬，则对其纯度有较高的要求，其中尤以硫的含量要求最严。在冶金工业中氧化铬用作冶炼金属铬的原料，金属铬用于生产超耐热合金，而硫的存在对合金性能有严重的危害，因此，商家对氧化铬中硫含量的要求是越低越好，甚至不含硫。采用预碳酸化湿法还原铬酸钾或铬酸钠制备氧化铬的方法，该方法的步骤为：

(1) 配制铬酸钾或铬酸钠的水溶液，其浓度分别为20-45wt％；

(2) 将铬酸钾或铬酸钠水溶液与还原剂置于热压反应釜中，通入 CO₂气体进行碳酸化，其中，按化学计量比，还原剂用量是铬酸钾或铬酸 钠的100-150摩尔％；

(3) 将碳酸化后得到的混合溶液的温度加热至180-220℃进行反 应，得到氧化铬水合物料浆；

(4) 将氧化铬水合物料浆过滤分离得到氧化铬水合物的滤饼；

(5) 氧化铬水合物的滤饼于110-150℃进行干燥，得到氧化铬水合物；

(6) 在惰性气体保护下进行氧化铬水合物高温煅烧，煅烧温度为 700-1100℃；

(7) 将步骤(6)得到的煅烧后物料，经逆流水洗后干燥至恒重， 即得到三氧化二铬产品。

【制备】^[4]

一种铬铁矿加压浸出制备铬酸钾的新工艺，原理是在高压釜中一定浓度的KOH溶液中铬铁矿与氧化性气体反应，在 200℃～400℃下使铬铁矿中铬从尖晶石中溶出氧化成六价铬酸钾，其中涉及的化学反应有：

包括以下几个步骤：

1）、铬铁矿在KOH溶液中与氧化性气体进行氧化性反应，反应后得到含K₂CrO₄、KOH及富铁尾渣的混合反应产物；

2）、用清水或后续工序返回的富铁尾渣洗渣液或两者混合液对步骤1）得到的混合反应产物进行稀释溶解，使反应生成的铬酸钾全部进入液相，得到含K₂CrO₄、KOH及富铁尾渣的稀释料浆；

3）、将步骤2）得到的稀释料浆进行固液分离，分别得到富铁尾渣和含K₂CrO4、KOH及水溶性杂质组分的稀释溶液；

4）、向步骤3）得到的稀释溶液中加入氧化钙除杂，并经固液分离后得到含铬酸钾的净化液和含钙废渣；

5）、将步骤4）得到的含铬酸钾的净化液蒸发结晶，得到铬酸钾晶体与结晶母液，固液分离后铬酸钾晶体用饱和铬酸钾溶液淋洗，经干燥后即可得合格的铬酸钾产品。

【主要参考资料】

[1] 中国中学教学百科全书·化学卷

[2] 徐红彬；张懿；李慧慧；李平；肖清贵；尤海侠；徐诚；王世君；郭庆华.一种由铬酸钾制备铬酸酐的方法.CN201010622887.X，申请日2010-12-29

[3] 姚芝茂；张懿；李佐虎.采用预碳酸化湿法还原铬酸钾或铬酸钠制备氧化铬的方法. CN01136315.0，申请日2001-10-09

[4] 郑诗礼；陈刚；王晓辉；杜浩；王少娜；张懿.一种铬铁矿加压浸出制备铬酸钾的新工艺. CN201310316632.4