氧化铬绿解毒研究

蒋清平，张国庆，雍全武，陈 艳，杜建波

［四川省安县银河建化集团（有限）公司，四川绵阳 622650］

氧化铬绿又名三氧化二铬，主要用于冶炼金属铬和碳化铬、搪瓷、陶瓷、玻璃、人造革、耐火材料、建筑材料的着色、有机合成的催化剂、制造耐晒材料和印刷纸币的专用油墨、金属抛光研磨材料、金属表面渗铬、磁性材料等，还可用于涂料、陶瓷、橡胶、美术颜料、以及伪装涂料等。铬酸酐热分解法是中国制备氧化铬绿最主要的方法，虽工艺简单，但要使铬酸酐完全分解，温度必须高于800℃。由于原料铬酸酐含有少量钠盐，强碱性的钠盐在高温空气中能使少量三价铬氧化成铬酸钠，故热分解温度即使高于1000℃，仍将残留约5×10-4（质量分数）的水溶铬。氧化铬绿中的水溶铬不仅增大水溶物含量，而且使成品发黄，并对使用产生影响，因此亟需开发低水溶铬氧化铬绿产品。

氧化铬绿解毒处理方法主要为干法解毒和湿法解毒。干法解毒主要通过2种途径实现：1）在原材料里均匀混入少量还原剂，高温煅烧后直接生成低水溶铬氧化铬绿；2）将煅烧好的氧化铬绿在特定环境下，通过加入还原剂（如尿素、酒精等）热处理实现解毒功能。干法解毒的优点主要体现在工艺简单，无须投入大量的解毒设备，处理成本低廉等方面。湿法解毒主要将煅烧好的氧化铬绿直接加入清水或配有还原剂的溶液中，通过反复过滤洗涤将铬绿中的水溶铬或水溶盐降低至指定要求，再低温烘干。湿法解毒原理简单，解毒较彻底，但解毒过程中需要大量的清水，容易浪费资源，且工艺复杂，成本较高。因此，笔者选择干法和高温煅烧进行氧化铬绿的解毒研究。

1 实验

1.1 原料和设备

原料：工业用铬酸酐（质量分数≥99.5%）；铬绿解毒专用还原剂AJ03。

设备：铬绿高温煅烧炉（Ф2.3 m×4 m）。

1.2 实验步骤

将800 kg铬酸酐中均匀混入适量AJ03，投入铬绿高温煅烧炉中，于900～1300℃下煅烧2～6 h，出料冷却，粉碎即得成品。样品按照HG/T 2775—2010《工业三氧化二铬》对相关指标进行检测。

2 结果与讨论

2.1 AJ03加入量对氧化铬绿解毒的影响

将800 kg铬酸酐中均匀混入不同质量（4、8、12、16、20）的 AJ03，分别投进 5 个铬绿高温煅烧炉中于1100℃下高温煅烧4 h，出料冷却，粉碎后检测铬绿中的水溶铬含量。实验结果如图1。

图1 AJ03加入量对水溶铬的影响

由图1可以看出，随着AJ03加入量的增加，铬绿中的水溶铬呈下降趋势，当AJ03加入量为4 kg时，六价铬质量分数为1.20×10-4，当AJ03加入量为12 kg时，六价铬质量分数为4.9×10-5，低于HG/T 2775—2010优等品指标（0.005%）。因此，选择适宜的AJ03加入量为4 kg（占铬酸酐质量的0.05%），生产过程中可根据实际需要适当增减AJ03的加入量。

2.2 反应温度对氧化铬绿解毒的影响

控制AJ03的加入量为4 kg，分别投入5个铬绿高温煅烧炉中，在不同温度下（900、1000、1100、1200、1300℃）高温煅烧 4 h，出料冷却，粉碎后检测铬绿中的水溶铬含量。实验结果如图2。

图2 反应温度对水溶铬的影响

由图2可以看出，随着反应温度的升高，氧化铬绿的水溶铬降低，在900～1000℃时变化较大，当反应温度为900℃时，水溶铬的质量分数为7.32×10-4，此时铬酸酐分解并不完全；在1000℃时，水溶铬质量分数为2.35×10-4，此时铬酸酐在该温度下分解较完全；当温度高于1100℃时，水溶铬质量分数无明显变化。因此，选择适宜的煅烧温度为≥1100℃由于温度还对氧化铬绿的呈色有所影响，对颜色有要求的企业可适当选择合适的反应温度加以调整。

2.3 反应时间对氧化铬绿解毒的影响

控制AJ03的加入量为4kg，反应温度为1100℃，分别投入5个铬绿高温煅烧炉中，控制反应时间分别为 2、3、4、5、6 h，出料冷却，粉碎后检测铬绿中的水溶铬含量。实验结果如图3。

图3 反应时间对水溶铬的影响

由图3可以看出，当反应时间为2 h时，水溶铬质量分数为1.34×10-3，当反应时间为3 h时，水溶铬质量分数为7.29×10-4，当反应时间≥4 h时，水溶铬质量分数均低于1.50×10-4，说明氧化铬绿在高温下分解比较缓慢，只有当反应时间≥4 h时才能充分分解成氧化铬绿。

3 结论及建议

将AJ03作为氧化铬绿干法解毒的还原剂，考察了3个因素对解毒效果的影响。综合上述实验结果，可以得出以下结论：AJ03解毒氧化铬绿用量少、解毒效果好、反应条件比较容易控制、没有副产物。根据本次实验研究结果，四川省安县银河建化集团有限公司投入实际运用，连续生产5个批次，每批次氧化铬绿产量为5 t，按HG/T 2775—2010对产品进行分析检测，结果如表1所示。将表1数据与HG/T 2775—2010标准对比可知，5个批次氧化铬绿产品均达到该标准要求。

表1 氧化铬绿产品分析数据