專利名稱：分離并回收溶液中的釩和鉻的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及釩、鉻元素的分離及回收利用技術領域，更具體地講，涉及一種用離子交換樹脂直接從溶液中選擇性吸附釩以分離并回收溶液中的釩和鉻的方法。
背景技術：
在以含鉻釩鈦磁鐵礦為原料綜合回收鐵、釩、鈦的過程中，鉻由于性質與釩相近， 與釩一起經高爐冶煉、轉爐提釩工序處理后進入釩渣。國內、外釩渣提釩生產廠主要采用鈉化焙燒、水浸提釩工藝，在浸出液沉釩過程中，釩酸根與銨根離子結合形成多釩酸銨或者偏釩酸銨沉淀，鉻酸根或者重鉻酸根因不沉淀而留在溶液中，與沉淀不徹底的釩酸根一起進入沉釩上層液，形成含釩、鉻溶液。此外，有些釩鈦磁鐵礦屬于高鉻型礦，在鈉化焙燒、水浸提釩時鉻就進入溶液，形成含釩、鉻溶液，這種鉻濃度高的溶液直接沉釩影響釩收率和釩制品質量。因此，如何有效分離溶液中的釩、鉻是該領域的重要研究方向?，F(xiàn)有技術中存在多種從沉釩廢水中回收釩和鉻的工藝。例如，吳慎初在名稱為“從沉釩上層液中回收釩和鉻”的文獻中介紹了釩鉻渣經焙燒、浸出、沉釩的方法分離釩和鉻， 以獲得的釩產品和Cr203。聞詩祖等在名稱為“從還原釩鉻渣中提取釩”的文獻中介紹了將釩鉻渣在有氧化劑的條件下用氫氧化鈉浸出獲得浸出液，經除磷處理后進行酸性沉釩，最終得到的產品V2O5含量大于94%的方法。上述方法均是從沉釩廢水經處理后先得到釩鉻渣，然后再進一步回收釩鉻，存在工藝流程長，且釩產品未達到國家標準的缺點。于1993年6月23日公開的公開號為CN1073414的專利申請公開了一種從含釩鉻混合廢水中分離釩和鉻的方法。該方法的原理是在酸性沉釩廢水中加入三氯化鐵并用氫氧化鈉調節(jié)PH值生成釩酸鐵沉淀，過濾回收釩；濾液經還原、中和后生成氫氧化鉻。該方法存在沉淀釩酸鐵的溶液處理量大，僅對釩鉻濃度較低的溶液有意義，對鉻含量高的溶液達不到分離的效果的缺點。于2008年2月13日公開的公開號為CN101121962的專利申請公開了一種從含釩和鉻溶液中分離回收釩和鉻的方法。該方法的原理是采用伯仲復合胺萃取劑逆流接觸的方式與含有釩鉻水溶液接觸萃取，將水中的絕大部分釩和少量鉻萃取到有機相中，大部分鉻留在水相；含釩有機相反萃后沉釩獲得釩產品，鉻還原、中和后得到氫氧化鉻，從而實現(xiàn)釩和鉻的回收分離。該方法實際操作控制過程復雜，易出現(xiàn)乳化相，對鉻高釩低的沉釩廢水和硅含量較高的沉釩廢水不適用。

發(fā)明內容
針對現(xiàn)有技術存在的上述不足，本發(fā)明的目的之一在于提供一種分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，該方法通過使用離子交換樹脂直接從溶液中選擇性吸附釩，并使用含釩溶液來洗滌吸收含釩、鉻樹脂中的鉻，以實現(xiàn)分離并最終回收溶液中的釩和鉻的效果。本發(fā)明提供了一種分離并回收溶液中的釩和鉻的方法。所述方法包括步驟:A、調節(jié)溶液的PH值為5 9，用SO/—型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂選擇性吸附溶液中的大部分釩和少量鉻，獲得含釩、鉻樹脂和含鉻溶液；B、用堿性含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，獲得含釩樹脂和含釩、鉻溶液；C、解吸含釩樹脂獲得含釩解吸液，對含釩解吸液進行沉釩處理以獲得釩酸鹽；D、處理釩酸鹽制取五氧化二釩；含鉻溶液經調節(jié)pH值后進行還原、中和處理， 得到鉻渣然后回收利用。根據本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其中，所述步驟B中的堿性含釩溶液中的釩元素濃度可以為10 30g/L。根據本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其中，所述步驟B中的堿性含釩溶液的PH值可以為7 9。根據本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其中，所述步驟B還可包括使用所述含釩、鉻溶液對含釩、鉻樹脂進行一次或兩次以上洗滌。根據本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其中，當所述含釩、鉻溶液中的鉻元素濃度富集到15g/L以上時，將所述含釩、鉻溶液加入所述步驟A的溶液中。根據本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其中，所述步驟A中可以使用硫酸或者氫氧化鈉來調節(jié)所述溶液的PH值。根據本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其中，所述步驟C中可以使用氫氧化鈉溶液來解吸含釩樹脂。根據本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其中，所述釩酸鹽可以為偏釩酸銨或多釩酸銨。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法的有益效果包括 ⑴通過利用溶液中釩酸根和鉻酸根的不同性質，用離子交換樹脂選擇性吸附溶液銀，減少了離子交換樹脂的吸附量，提高了離子交換樹脂的處理能力；( 利用含釩溶液洗滌含釩、 鉻樹脂，加強了釩、鉻的分離程度，可以一次沉釩獲得合格的釩產品；C3)釩、鉻回收率高， 產業(yè)化設備簡單。
具體實施例方式在下文中，將結合實施例來詳細描述本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法。本發(fā)明的原理是在不同pH值的溶液中，釩酸根和鉻酸根均有不同的存在形式， 當溶液的PH值>5的情況下，鉻主要以Cr042_形式存在，其與強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂的親和力比S042_低，而釩酸根在該條件下與強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂的親和力比 so42-高。因此，本發(fā)明采用SO/—型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂來選擇性吸附釩，以達到分離溶液中的釩和鉻的目的。然而，由于溶液中離子濃度差異會有部分鉻酸根被樹脂吸附， 因此，本發(fā)明采用堿性含釩溶液(優(yōu)選地，該堿性含釩溶液的PH值為7 9)來洗滌樹脂上的鉻酸根，從而確保被釩酸根從樹脂上交換下來的鉻酸根以Cr042_形式存在，且該Cr042_不會被樹脂再次吸附，從而達到進一步分離釩、鉻的目的。根據本發(fā)明實施例的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法包括步驟:A、調節(jié)溶液的 PH值為5 9，用SO/—型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂選擇性吸附溶液中的絕大部分釩和少量鉻，獲得含釩、鉻樹脂和含鉻溶液；B、用堿性含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，獲得含釩樹脂和含釩、鉻溶液；C、解吸含釩樹脂獲得含釩解吸液，對含釩解吸液進行沉釩處理以獲得釩
4酸鹽(例如，偏釩酸銨或多釩酸銨等)；D、處理釩酸鹽制取五氧化二釩；含鉻溶液經調節(jié)pH 值后進行還原、中和處理，得到鉻渣然后回收利用。在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟B中的堿性含釩溶液中的釩元素濃度可以為 10 30g/L。此外，所述步驟B中的堿性含釩溶液的pH值優(yōu)選為7 9，以使釩以V2074_的形式存在并且容易被樹脂吸附，而且能夠將含釩、鉻樹脂上的因以Cr042_形式存在而不易被樹脂再次吸附的鉻元素洗滌下來。在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟B還可包括使用所述含釩、鉻溶液對含釩、鉻樹脂進行一次或兩次以上洗滌。此外，優(yōu)選地，當所述含釩、鉻溶液中的鉻元素濃度富集到 15g/L以上時，將所述含釩、鉻溶液加入所述步驟A的溶液中，以提高處理效率并進一步回收鉻元素。在本發(fā)明的一個實施例中，所述步驟A中可以使用硫酸或者氫氧化鈉來調節(jié)所述溶液的PH值。此外，所述步驟C中可以使用氫氧化鈉溶液來解吸含釩樹脂。此外，本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法也可以通過如下技術方案來實現(xiàn)(1)調節(jié)溶液pH值=5 9，用SO/—型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂選擇性吸附溶液中的絕大部分釩和少量鉻，獲得含釩、鉻樹脂和含鉻溶液；(2)用含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，獲得含釩樹脂和含釩、鉻溶液；含釩、鉻溶液重復用于洗滌含釩、鉻樹脂，當鉻濃度富集到一定程度時返回溶液進行選擇性吸附釩；(3)含釩樹脂用氫氧化鈉解吸獲得含釩解吸液，往含釩解吸液中加入銨鹽沉淀偏釩酸銨；(4)偏釩酸銨脫氨氧化制取五氧化二釩；含鉻廢水調節(jié)PH值后進行還原、中和處理，得到鉻渣進一步回收利用。以下結合示例來對本發(fā)明的方法作進一步闡述。示例僅用于說明本發(fā)明，而不是以任何方式來限制本發(fā)明。示例 1將5L含V5+O. 32g/L、Cr6+0. 35g/L的溶液用氫氧化鈉調節(jié)pH值=5。用20gS042_型強堿性苯乙烯系(例如，S042_型D201)陰離子交換樹脂吸附，獲得含釩、鉻樹脂和含鉻溶液。用50ml釩濃度10g/L、pH值=9的含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，獲得含釩樹脂和含釩、 鉻洗液(也可稱為含釩、鉻溶液)，含釩、鉻洗液重復使用以洗滌多次含釩、鉻樹脂，從而去除含釩、鉻樹脂中的鉻。用70ml濃度為8%的氫氧化鈉解吸含釩樹脂，獲得80ml釩濃度為 23. 78g/L的解吸液(含洗水)。向解吸液中加入7. 6g氯化銨攪拌60min沉淀偏釩酸銨。偏釩酸銨在馬弗爐內于500°C煅燒池脫氨，獲得五氧化二釩3. 34g，其V2O5含量為98. 84%, Cr2O3含量為0. 12%。含鉻溶液加入IOg焦亞硫酸鈉，攪拌aiiin后用氫氧化鈉調節(jié)溶液pH 值=7 8后過濾，得到鉻渣進一步回收鉻。示例 2將IL含V5+L 60g/L、Cr6+l. 75g/L的溶液用硫酸調節(jié)pH值=9。用25g S042-型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂吸附，獲得含釩、鉻樹脂和含鉻溶液。用50ml釩濃度20g/L、 PH值=7的含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，獲得含釩樹脂和含釩、鉻洗液，含釩、鉻洗液重復使用以洗滌多次含釩、鉻樹脂，從而去除含釩、鉻樹脂中的鉻。用70ml濃度為8%的氫氧化鈉解吸含釩樹脂，獲得80ml釩濃度為21. 28g/L的解吸液(含洗水)。向解吸液中加入7. Og 氯化銨攪拌60min沉淀偏釩酸銨。偏釩酸銨在馬弗爐內于500°C煅燒池脫氨，獲得五氧化二釩2. 98g，其V2O5含量為98. 92%, Cr2O3含量為0. 09%。含鉻溶液加入IOg焦亞硫酸鈉， 攪拌aiiin后用氫氧化鈉調節(jié)溶液pH值=7 8后過濾，得到鉻渣進一步回收鉻。示例 3將IL含V5+2. 10g/L、Cr6+L 02g/L的溶液用硫酸調節(jié)pH值=7。用35gS042_型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂吸附，獲得含釩、鉻樹脂和含鉻溶液。用50ml釩濃度30g/L、 PH值=9的含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，獲得含釩樹脂和含釩、鉻洗液，含釩、鉻洗液重復使用以洗滌多次含釩、鉻樹脂，從而去除含釩、鉻樹脂中的鉻。用85ml濃度為8%的氫氧化鈉解吸含釩樹脂，獲得IOOml釩濃度為21. 57g/L的解吸液(含洗水)。向解吸液中加入8. 7g 氯化銨攪拌60min沉淀偏釩酸銨。偏釩酸銨在馬弗爐內于500°C煅燒池脫氨，獲得五氧化二釩3. 78g，其V2O5含量為98. 90%，Cr2O3含量為0. 12 %。含鉻溶液加入8g焦亞硫酸鈉， 攪拌aiiin后用氫氧化鈉調節(jié)溶液pH值=7 8后過濾，得到鉻渣進一步回收鉻。綜上所述，本發(fā)明的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法針對現(xiàn)有工藝釩收率低、 釩產品中鉻含量高的問題，通過利用溶液中釩元素和鉻元素的不同性質，采用樹脂直接從溶液中選擇性吸附釩，并通過使用含釩溶液洗去了已吸附在樹脂上的鉻，獲得合格的釩產品，而且具有流程短、釩收率高、產業(yè)化設備簡單等特點。盡管已經結合示例性實施例詳細描述了本發(fā)明的方法，但是本領域技術人員應該清楚，在不脫離權利要求所限定的精神和范圍的情況下，可以對實施例進行修改。
權利要求
1.一種分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其特征在于，所述方法包括步驟A、調節(jié)溶液的pH值為5 9，用SO/—型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂選擇性吸附溶液中的大部分釩和少量鉻，獲得含釩、鉻樹脂和含鉻溶液；B、用堿性含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，獲得含釩樹脂和含釩、鉻溶液；C、解吸含釩樹脂獲得含釩解吸液，對含釩解吸液進行沉釩處理以獲得釩酸鹽；D、處理釩酸鹽制取五氧化二釩；含鉻溶液經調節(jié)pH值后進行還原、中和處理，得到鉻渣然后回收利用。
2.根據權利要求1所述的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其特征在于，所述步驟B 中的堿性含釩溶液中的釩元素濃度為10 30g/L。
3.根據權利要求1所述的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其特征在于，所述步驟B 中的堿性含釩溶液的pH值為7 9。
4.根據權利要求1所述的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其特征在于，所述步驟B 還包括使用所述含釩、鉻溶液對含釩、鉻樹脂進行一次或兩次以上洗滌。
5.根據權利要求4所述的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其特征在于，當所述含釩、鉻溶液中的鉻元素濃度富集到15g/L以上時，將所述含釩、鉻溶液加入所述步驟A的溶液中。
6.根據權利要求1所述的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其特征在于，所述步驟A 中使用硫酸或者氫氧化鈉來調節(jié)所述溶液的PH值。
7.根據權利要求1所述的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其特征在于，所述步驟C 中使用氫氧化鈉溶液來解吸含釩樹脂。
8.根據權利要求1所述的分離并回收溶液中的釩和鉻的方法，其特征在于，所述釩酸鹽為偏釩酸銨或多釩酸銨。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種分離并回收溶液中的釩和鉻的方法。所述方法包括步驟A、調節(jié)溶液的pH值為5～9，用SO42-型強堿性苯乙烯系陰離子交換樹脂選擇性吸附溶液中的大部分釩和少量鉻，獲得含釩、鉻樹脂和含鉻溶液；B、用堿性含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，獲得含釩樹脂和含釩、鉻溶液；C、解吸含釩樹脂獲得含釩解吸液，對含釩解吸液進行沉釩處理以獲得釩酸鹽；D、處理釩酸鹽制取五氧化二釩；含鉻溶液經調節(jié)pH后進行還原、中和處理，得到鉻渣然后回收利用。本發(fā)明的方法能夠減少離子交換樹脂的吸附量、提高離子交換樹脂的處理能力，并且利用含釩溶液洗滌含釩、鉻樹脂，加強了釩、鉻的分離程度；而且釩、鉻回收率高，產業(yè)化設備簡單。
文檔編號C22B3/24GK102345020SQ20111031806
公開日2012年2月8日 申請日期2011年10月19日 優(yōu)先權日2011年10月19日
發(fā)明者付自碧, 何文藝, 尹丹鳳, 李千文, 申彪, 高官金 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼釩有限公司, 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司