[发明专利]一种利用金属镁还原无水氯化铬生产高纯金属铬的方法

说明书

技术领域

本发明属于金属铬生产领域，具体地，本发明涉及一种利用金属镁还原无水氯化铬生产高纯金属铬的方法。

背景技术

铬是脆性金属不能单独作为金属材料，但与铁、镍、钴、钛、铝、铜等组成合金后，则成为具有耐热性、耐磨性及特殊性能的工程材料。这些材料广泛用于航空航天，核反应堆，汽车，造船，喷气飞机制造、燃汽轮机制造等行业。但是这些材料对金属铬的纯度要求都比较高，一般要达到99.7以上。GB/T28908—2012《高纯金属铬》中对氢还原高纯金属铬(GHCr系列)和碳还原高纯金属铬(GCCr系列)组成进行了规定，详见表1.

表1高纯铬化学组成

金属铬的工业生产方法主要有两种：铝热法和电解法。此外还有炉外铝热法、电铝热法、硅热法和三氧化二铬真空炭还原法。铝热法生产金属铬工艺简单，成本低，但是金属铬的纯度受到限制，一般只能达到99％～99.7％，要得到高纯金属铬需要进一步提纯，提纯工艺复杂，且成本较高。而电解法得到的金属铬纯度相对较高，但是仍需要进一步氢还原才能得到符合要求的高纯金属铬。目前，市场的高纯金属铬主要是由电解法制备的。电解制备金属铬的主要问题是电流效率低，成本较高。

专利申请号为CN200710180044.7的技术方案提出将酸酐和硫酸按一定比例溶于水制成的电解液，六价铬离子在电解液中依靠电能转化成金属铬沉积在阴极板上制得，由于没有使用火法冶金，也不用铝热还原，使得产品中有害杂质含量极低，得到了99.99％的高纯金属铬，但是存在电解工艺规模小，电流效率低，成本高等问题。

专利申请号为CN201210467603.3的技术方案为将三氧化二铬与碳粉研磨混合，搅拌均匀，压制成型，在真空条件下使三氧化二铬被碳黑还原，得到粗铬；然后，先后通入一氧化碳气体、二氧化碳气体和氢气，分别进一步去除粗铬中残余的三氧化二铬、碳黑和氧、硫。虽然真空碳还原工艺能够得到金属铬，但是工艺对氧化铬与碳的比例要求很高，碳用量不足时会残余氧化铬，碳过量时会生成碳化铬。另外，真空碳还原工艺反对氧化铬纯度要求较高，氧化铬中的Al和Si等杂质难以去除，最终会残留到金属铬中。此发明虽然解决氧化铬残余的问题，并没有考虑碳化铬的生成以及氧化铬中Si和Al的去除问题。

专利申请号为CN201210426676.8的技术法案采用三氧化二铬、铝粉和氯酸钠混合，把混合料按照前期料和后期料分两批投料，采用炉外法进行冶炼，制备低氧高纯金属铬。虽然这种工艺得到了相对低氧的高纯金属铬，但是金属铬的纯度很难达到99.7以上。

综上所述，虽然关于高纯金属铬的制备工艺主要有电解-氢还原法和真空碳还原法，但普遍存在成本高，工艺复杂，金属铬纯度不够等问题。所以，开发一种工艺简单，反应条件温和，产品纯度高的金属铬生产方法有着十分重要的现实意义。

发明内容

本发明针对现有电解技术电流效率低，成本高，生产规模小；真空碳还原工艺复杂，产品质量难以保证等不足，提供一种工艺简单、反应条件温和，生产效率高，产品纯度高的高纯铬制备方法，为高纯金属铬的制备提供了一条有效的途径。

本发明的利用金属镁还原无水氯化铬生产高纯金属铬的方法是以无水氯化铬为原料，金属镁为还原剂，在熔盐介质中进行还原反应，反应产物经水洗、酸洗、干燥后得到高纯金属铬产品。

本发明的利用金属镁还原无水氯化铬生产高纯金属铬的方法该方法包括以下步骤：

(1)对无水氯化铬进行升华冷凝后，得到纯化的无水氯化铬；

(2)把步骤(1)得到的纯化的无水氯化铬熔入熔盐，加入金属镁进行还原反应；或者不采用熔盐介质，直接把金属镁与无水氯化铬进行还原反应；

(3)将步骤(2)得到的还原产物进行水洗过滤，得到水洗金属铬滤饼；

(4)将步骤(3)得到的水洗金属铬滤饼进行酸洗过滤，所述酸洗pH在2～4之间，酸洗时间10～120分钟，得到酸洗金属铬滤饼；

(5)将步骤(4)得到的酸洗金属铬滤饼水洗至中性，干燥后得到高纯金属铬产品。

根据本发明所述的方法，步骤(1)在干燥氯气或惰性气体流条件下进行升华。

根据本发明所述的方法，步骤(2)所述的熔盐包括LiCl熔盐、NaCl熔盐、KCl熔盐、MgCl熔盐中的一种或多种。

根据本发明所述的方法，步骤(2)采用熔盐介质，所述的无水氯化铬占熔盐质量的5％～30％；所述的还原反应反应温度为400～850℃，反应时间为0.5～4小时。