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【背景及概況】[1][2][3]
氧化鉻是一種基本無機化工原料，化學名三氧化二鉻，Cr2O3，屬三方晶系，若取六方晶胞，則其晶胞參數為4.960x 4.960×13.584，軸比為4.473。Cr2O3具有γ-Al2O3結構，這種剛 型晶體是由氧離子密堆積而M3+離子填充這些密堆積所形成的八面體空隙構成的。已知Cr3+和O2-的離子半徑分別為0.069nm和0.1 32nm，正負離子半徑比為0.52，在0.414～0.732范圍內，故Cr3+的配位數為6，所以處于八面體間隙中，一個鉻離子被6個氧離子所包圍在Cr2O3的晶體結構中，氧離子占據密排六方晶體各點陣的位置，鉻離子則位于密排六方結構的八面體空隙，密排六方和面心立方晶體一樣，平均每一陣點可擁有一個八面體間隙和兩個四面體間隙，故密排六方結構總共含有6個八面體間隙，為了保持電中性，只有2個Cr3+對3個O2-，因而，八面體間隙只有2/3的八面體空隙被填滿。氧化鉻綠作為一種重要的化工原材料被廣泛地應用在冶金、陶瓷顏料、皮革的研磨拋光等許多工業(yè)生產方面。特別是在陶瓷色料行業(yè)，氧化鉻作為一種主要的發(fā)色和助色添加劑被廣泛地應用于大部分的陶瓷顏料中。氧化鉻綠的市場價格也在2008年之后一直處在上升階段，從之前的2萬元/噸左右漲至目前的4萬元/噸左右。
【理化性質】[1][3]
氧化鉻綠為綠色粉末。其分子量為151.99，密度為5.21g/cm3；莫氏硬度為8.5～9，接近剛玉，而超過石英和黃玉；折射率為2.5，比熱容為0.17J/(g·K)；不溶于水、酸及有機溶劑，稍溶于濃氫氧化鈉溶液，溶于熱的溴酸鈉溶液、熱的濃高氯酸溶液或沸騰的硫磷混酸。對光、大氣及腐蝕性氣體極穩(wěn)定，耐候性優(yōu)良；氧化鉻綠遇熱穩(wěn)定，熔點2265℃，沸點3000℃。
【制備】[2][3]
氧化鉻用作顏料稱為氧化鉻綠，其制備工藝有很多，但常用的主要有3種：由氧氧化鉻制備氧化鉻法，硫酸銨一紅礬鈉熱分解法，鉻酐直接熱分解法。
1. 硫酸銨噸一紅礬鈉熱分解
此方法是美、英、德等國生產氧化鉻的基本方法，已成為國外制取氧化鉻產量最大、質量最好、品種最多的生產方法。其優(yōu)點是生產工藝比液相還原法簡單，成本低于鉻酐分解法，適應性廣（可制顏料、研磨劑、耐火材料及冶金級氧化鉻），適于回轉窯大規(guī)模生 ，生產過程巾基本不產生有害氣體。因而取代早期的紅礬鈉一氯化銨熱分解法。商品氧化鉻兒乎均由紅礬鈉直接或間接制得，其產量大約占紅礬鈉消費量的20％ 世界各國氧化鉻總生產能力大約10萬噸/年。
2. 鉻酐直接熱分解
鉻酐熱分解法：在900℃以高溫條件下對鉻酐進行熱分解，稍冷后進行粉碎得成品。近年我國用此法所制氧化鉻發(fā)展極怏，1999年用鉻酐所制氧化鉻產量約為1.3萬噸，是鐵臺金廠由鉻酸鈉還原制得的冶金級氧化鉻的兩倍鉻酐的熱分解過程比較復雜，隨溫度升高，鉻酐將分解為4種鉻氧化物由于鉻酐約200℃熔融并開始分解，析出氧及氧化鉻，所以隨著溫度升高，氧化鉻晶體得以在鉻酐熔液中逐漸形成和長大。這種方法長成的晶體缺陷較少，能保持氧化鉻單晶的許多優(yōu)異性能，而且產品質量高，所以廣為采用。研究表明，當溫度升高到470℃時已有Cr2O3產生，至550V時已完全轉化為Cr2O3。但在試驗過程中發(fā)現，實際分解的溫度高于該溫度。原因在于Cr2O3分解過程中，生成Cr2O3薄膜包覆于未轉化的鉻氧化物表面，而Cr2O3的熔點很高(2266±25)℃，且傳熱性差，阻礙了鉻氧化物的進一步分解。為此可采用添加少量水的工藝來降低反應溫度。一方面Cr2O3極易溶于水，另一方面可使添加劑與Cr2O3原料混合均勻。樣品分析結果表明，Cr2O3的質量分數已達到99％ 以上。反應溫度和時間對鉻酐的分解也有很大影響。
3. 由氧氧化鉻制三氧化二鉻
迄今盡管已有多種由硫酸鉻溶液經中和、分離制氫氧化鉻的方法，但因生成的氫氧化鉻是微細的膠狀物，不僅難以處理，而且純度低，長期存放后，在酸堿中均不溶解；另外，若中和劑采用堿士金屬的氫氧化物或碳酸鹽，將形成難溶或不溶性的副產物，致使中和劑的使用有局限性而使此法的推廣受到限制。為了解決此問題，德國專利418050提出了下式反應制氫氧化鉻的方法：
但該方法也有缺陷：操作復雜，鐵易混入氫氧化鉻巾。因此，改用較為容易的氯化鉻水溶液中和后制備氫氧化鉻。
此外，還有由水溶性三價鉻鹽經氫氧化鉻或羥氧化鉻(CrOOH)制氧化鉻；利用含鉻廢料制氧化鉻；由非顏料級氧化鉻制顏料級氧化鉻；用鋁熱法或硅熱法直接制熔噴氧化鉻等。
【應用】[2][3]
氧化鉻綠在工業(yè)成產中的應用非常廣泛，不但可以用于制作各種各樣的涂料。另外，它還可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。
1. 氧化鉻綠在高溫耐火黑色涂料生產中的實際應用
氧化鉻綠在涂料的原料配置中使用非常廣泛，在不同種類不同顏色的涂料中，它制法和應用是各不相同的.現在高溫耐火涂料的業(yè)中比較受人歡迎，使用的也比較多。耐高溫黑色涂料的重量組成為氧化鐵20~40％，氧化鉻綠20~35％，氧化高鎳10~23％，二氧化錳8~20％，氧化高鈷5～I2％，氧化鋯2～10％ ，氧化鋁5～l0％，石墨0～5％，二氧化硅5～l0％ 。
2. 氧化鉻綠在陶瓷行業(yè)中的應用
陶瓷墻地磚生產企業(yè)一般很少直接使用到氧化鉻綠，通常都是使用的陶瓷顏料中含有氧化鉻綠成分。常見含氧化鉻綠的陶瓷色料品種有：孔雀藍、孔雀綠、海軍藍、海軍綠、草綠、黑色、咖啡色、桔黃、米黃、紅棕和金黃等，基本上大部分的陶瓷顏料都含有氧化鉻綠成分，當然鋯系產品例外。
1）氧化鉻綠在黑色顏料中的應用：陶瓷色料中的黑色系列產品可以劃分為坯用和釉用兩大部分。黑色尖晶石類型色料的結構非常緊密，在釉中的溶解度很小，因而能抵抗高溫而且色澤鮮艷。通常認為，在氧化氣氛燒成條件下，1000℃時形成的NiO-Cr2O3發(fā)青綠色、NiO-Fe2O3發(fā)帶紅調黑色及Co- Fe2O3發(fā)藍黑色，通過復合著色而呈現較純正的黑色。同時CuO- Fe2O3在釉中也能呈現出藍黑色。因而，當配方中含有少量氧化銅時，可以起到助色和調節(jié)色調的作用。
2）氧化鉻綠在草綠顏料中的應用：草綠顏料的應用范圍比較廣，在墻地磚和瓷片中都可以呈現出鮮艷的草綠色調，對釉料和坯體粉料的要低。而且高溫穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性都比較好 特別是東南亞國家中的越南、俄羅斯等國家都比較喜歡色調較深和飽滿的顏色。因此，草綠顏料在出口方面比國內市場消費量和接受程度都較好。氧化鉻綠在草綠色料中作為主要的發(fā)色劑成分，草綠色料的飽和度和色調都與鉻綠的晶型和純度有很大關系。
3）氧化鉻綠在孔雀藍顏料中的應用：孔雀藍和孔雀綠等藍綠色料都添加氧化鉻綠作為色調調配劑，氧化鈷作為發(fā)色劑，發(fā)色強度非常好，而且色調也偏向于藍紫色調?？兹杆{等色料目前來說主要應用在瓷片中，部分琉璃瓦廠家都十分喜歡這種色調的顏料。當然，在坯體中孔雀藍或者孔雀綠的發(fā)色強度還行，高溫穩(wěn)定性和發(fā)色都是非常穩(wěn)定的。
3. 其他
氧化鉻綠主要應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、金屬表面滲鉻和磁性材料等，還可以用于涂料、橡膠、美術顏料以及偽裝涂料等。
【參考文獻】
[1] 劉茜. 氧化鉻綠的生產工藝及研究進展[J]. 化工文摘, 2006 (2): 57-58.
[2] 佟小宇. 論氧化鉻綠在涂料生產中的應用[J]. 化學工程與裝備, 2010 (2): 51-52.
[3] 秦威. 淺談氧化鉻綠在陶瓷行業(yè)中的應用[J]. 佛山陶瓷, 2012 (11): 19-21.