本文研究了可以用于生产三氧化二铬的绿色无污染新工艺。以高碳铬铁合金粉为原料,成功制备了三氧化二铬。获得的主要结论如下:研究表明120ml浓硫酸浸出100g高碳铬铁合金粉,酸欠量浸出,其实验终点pH值为1.0左右,浸出率达到75%左右;而滤渣中的未反应的铬铁合金粉可与下批铬铁合金粉混合浸出,这样既可以充分利用硫酸,同时也可以节约后面调节pH值时碳酸钠的用量。本文研究了两种浸出液除铁方法:针铁矿法和草酸法。针铁矿法考察了溶液中铬离子浓度、温度、pH值对除铁率及铬损失率的影响。结果表明,针铁矿法除铁的最佳条件为反应温度94℃,溶液pH=2.5,溶液中铬质量浓度为7.0g/L,搅拌强度200r/min,在此条件下,铁的去除率高达99%,铬的损失率为15%;草酸除铁的最佳实验条件为:pH值2.5,草酸为理论值的150%,反应温度30℃,在此条件下,铁的去除率可达99%,且Cr3+损失微量。通过实验进行对比研究针铁矿法与草酸除铁法,针铁矿法成本较低,但是在除铁过程中会有15%的铬损失并进入除铁渣中;而草酸除铁法,成本虽高,但是铬铁分离效果良好,不会造成铬的损失,且生成的草酸亚铁是制备磷酸铁锂正极材料的主要原材料。针铁矿法考察了溶液中铬离子浓度、温度、pH值对除铁率及铬损失率的影响。草酸除铁后溶液中还会含有其它金属杂质离子,通过研究加入二硫代氨基甲酸钠可将其除去。最佳除杂实验条件为:二硫代氨基甲酸钠加入量为杂质离子和的理论值,pH控制在2.5左右,搅拌强度为200r/min。以实验中得到的草酸亚铁为原料制备LiFePO4/C正极材料,LiFePO4/C材料充放电平台较好,1C放电容量为140mAh·g-1,粒度分布均匀,可以作为制备磷酸铁锂正极材料的原材料。针对氢氧化铬难以过滤、洗涤,不利于工业化生产的问题。本文研究了溶液中Cr3+浓度、温度、pH值以及添加剂聚丙烯酰胺（PAM）对Cr3+的沉淀回收率及Cr（OH）3沉淀过滤性的影响。实验结果表明,溶液中铬离子回收的最佳实验条件为反应温度≥85℃,溶液中Cr3+浓度≤10g/L,溶液pH值7.0,搅拌强度200r/min,在此条件下,铬的回收率可达99%,并且Cr（OH）3沉淀具有较好的过滤性,有利于工业化生产。最后采用热重-差热法研究了Cr（OH）3的分解过程,并成功地制备了三氧化二铬。研究发现Cr（OH）3的分解分为三步:首先在50～150℃温度范围内脱掉水分子;其次在200～500℃度范围Cr（OH）3进一步分解,在400～500℃完成最终脱水形成Cr2O3,在此温度范围内样品失重率为26.63%,与Cr（OH）3分解时的理论失重26.21%几乎相同。因此本实验采取了500℃的保温温度并制备了三氧化二铬样品,此样品满足冶金级三氧化二铬产品标准。
第一章 文献综述 12-25
    1.1 金属铬及铬化合物的性质 12-13
        1.1.1 金属铬的性质 12-13
        1.1.2 铬化合物的性质 13
    1.2 铬的矿物原料和资源 13-14
    1.3 三氧化二铬及草酸亚铁的用途 14
        1.3.1 三氧化二铬用途 14
        1.3.2 草酸亚铁用途 14
    1.4 现行冶炼三氧化二铬工艺 14-24
        1.4.1 重铬酸钠与硫酸铵热分解法 15-18
            1.4.1.1 重铬酸钠与硫酸铵热分解法反应原理 15-16
            1.4.1.2 工艺流程 16-18
        1.4.2 铬酸酐热分解法 18-20
        1.4.3 铬酸钠碱性溶液硫磺还原法 20
        1.4.4 重铬酸钾硫磺还原法 20
        1.4.5 熔喷三氧化二铬 20-22
            1.4.5.1 概述 20-21
            1.4.5.2 熔喷三氧化二铬的制法 21-22
        1.4.6 特殊品种三氧化二铬的其它制法 22-24
            1.4.6.1 重铬酸铵热分解法 22
            1.4.6.2 低吸水量三氧化二铬 22-23
            1.4.6.3 高纯三氧化二铬 23
            1.4.6.4 纳米三氧化二铬 23
            1.4.6.5 碳热还原法 23-24
    1.5 本文研究的意义、内容和目的 24-25
第二章 实验部分 25-34
    2.1 引言 25
    2.2 实验原料 25-26
    2.3 实验设备 26-27
    2.4 实验内容 27-29
        2.4.1 高碳铬铁合金粉的浸出 27
        2.4.2 铬铁合金浸出液除杂和磷酸铁锂的制备 27-29
            2.4.2.1 针铁矿法除铁 27-28
            2.4.2.2 草酸除铁 28
            2.4.2.3 其他金属离子去除 28-29
            2.4.2.4 草酸亚铁制备磷酸铁锂 29
        2.4.3 Cr(OH)_3制备 29
        2.4.4 Cr_2O_3制备 29
    2.5 以高碳铬铁合金粉为原料制备三氧化二铬实验流程 29-31
    2.6 材料表征 31-33
        2.6.1 X射线衍射分析(XRD) 31
        2.6.2 扫描电镜(SEM)分析 31
        2.6.3 激光衍射粒度分析 31
        2.6.4 粉末氧含量分析 31-32
        2.6.5 差热-热重分析(DSC-TGA) 32
        2.6.6 电池装备和容量检测 32-33
            2.6.6.1 正极片制备 32
            2.6.6.2 2025扣式电池装备和容量检测 32-33
    2.7 本章小结 33-34
第三章 高碳铬铁合金粉的浸出实验研究 34-40
    3.1 引言 34
    3.2 实验原理 34
    3.3 实验结果与讨论 34-37
        3.3.1 实验终点的确定 34-35
        3.3.2 不同质量高碳铬铁合金粉的浸出率 35-36
        3.3.3 硫酸体积浓度对浸出时间的影响 36
        3.3.4 高碳铬铁合金的颗粒大小对浸出时间的影响 36-37
    3.4 最佳浸出实验条件及结果 37-38
    3.5 浸出过程动力学分析 38-39
    3.6 本章小结 39-40
第四章 铬铁合金浸出液除杂和磷酸铁锂的制备 40-55
    4.1 引言 40
    4.2.工业上主要除铁方法 40-41
    4.3 针铁矿法除铁实验 41-45
        4.3.1 除铁反应原理 41-42
        4.3.2 针铁矿法试验结果与讨论 42-45
            4.3.2.1 pH值的影响 42-43
            4.3.2.2 温度的影响 43-44
            4.3.2.3 铬铁合金浸出液中Cr~(3+)浓度的影响 44-45
    4.4 草酸除铁实验 45-49
        4.4.1 草酸除铁原理 45
        4.4.2 草酸法除铁实验讨论 45-47
            4.4.2.1 草酸加入量对除铁率的影响 45-46
            4.4.2.2 pH值对铁的去除率的影响 46-47
            4.4.2.3 温度对铁的去除率的影响 47
        4.4.3 草酸法除铁结果 47-49
            4.4.3.1 草酸除铁法制备的草酸亚铁粒度分析 47-48
            4.4.3.2 草酸除铁法制备的草酸亚铁全分析 48-49
            4.4.3.3 草酸亚铁除铁后滤液结果 49
    4.5 二硫代氨基甲酸钠的深度除杂 49-52
        4.5.1 除杂原理 49
        4.5.2 实验结果与讨论 49-52
            4.5.2.1 DDTC-Na深度除铁 49-50
            4.5.2.2 pH对分离铁的影响 50
            4.5.2.3 DDTC-Na加入量对溶液中除锰的效果 50-51
            4.5.2.4 DDTC-Na加入量对溶液中去除其他金属杂质离子总和的效果 51-52
        4.5.3 除杂滤液全分析 52
    4.6 以制备的草酸亚铁为原料制备的磷酸铁锂实验结果与讨论 52-54
        4.6.1 LiFePO_4/C正极材料的电化学性能 52-53
        4.6.2 LiFePO_4/C的SEM表征和物理性能 53-54
    4.7 本章小结 54-55
第五章 三氧化二铬的制备 55-64
    5.1 引言 55
    5.2 氢氧化铬的沉淀 55-60
        5.2.1 Cr(OH)_3的制备原理 55
        5.2.2 Cr~(3+)的沉淀回收率的研究和讨论 55-56
            5.2.2.1 pH值的影响 55-56
            5.2.2.2 温度的影响 56
        5.2.3 Cr(OH)_3过滤性改善的研究和讨论 56-60
            5.2.3.1 Cr~(3+)浓度对氢氧化铬过滤性能的影响 58
            5.2.3.2 PAM对氢氧化铬过滤性能的改善和讨论 58-59
            5.2.3.3 PAM水溶液浓度对氢氧化铬过滤性能的影响 59-60
    5.3 三氧化二铬的制备 60-62
        5.3.1 反应原理 60
        5.3.2 温度对Cr_2O_3制备的影响 60-61
        5.3.3 Cr_2O_3粉体的XRD图 61
        5.3.4 Cr_2O_3粉体的SEM图 61-62
        5.3.5 电感耦合等离子体原子发射光谱Cr_2O_3(ICP—AES)分析 62
    5.4 所制备三氧化二铬与工业级对比 62-63
    5.5 本章小结 63-64
第六章 结论与展望 64-66
    6.1 结论 64
    6.2 展望 64-66