一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩和鉻性質(zhì)相似，在自然界它們通常以共生的方式賦存于礦物中。我國(guó)攀枝花、西昌、承德等地區(qū)開采的釩鈦磁鐵礦就是這類礦物的典型代表。釩鈦磁鐵礦冶煉過(guò)程產(chǎn)生的釩渣是五氧化二釩生產(chǎn)的主要原料。釩渣經(jīng)鈉化焙燒?水浸，釩鉻分別以釩酸鹽和鉻酸鹽的形式進(jìn)入溶液。此外，化工冶金工藝過(guò)程產(chǎn)生的含釩鉻物料，例如含釩鉻廢液還原沉淀渣鈉化焙燒-水浸也可得到含釩鉻酸鹽的溶液。
[0003]釩鉻的溶液化學(xué)性質(zhì)相似，分離回收溶液中的釩和鉻是世界性的難題。國(guó)內(nèi)外對(duì)其進(jìn)行了大量的研究，開發(fā)了多種從含釩鉻的溶液中分離回收釩和鉻的方法，其中包括溶劑萃取法、離子交換法和化學(xué)還原沉淀法。采用伯胺、季胺或伯仲?gòu)?fù)合胺萃取能實(shí)現(xiàn)溶液中釩和鉻的分離，但萃取分離釩和鉻成本高，工藝條件難以控制。利用弱堿和強(qiáng)堿陰離子交換樹脂對(duì)六價(jià)鉻和五價(jià)釩在水溶液中形成的陰離子交換勢(shì)的差異，通過(guò)飽和吸附實(shí)現(xiàn)釩和鉻的分離，直接獲得釩和鉻的產(chǎn)品，但離子交換法只適合低濃度溶液的處理，對(duì)高鉻的釩酸鹽溶液而言，離子交換樹脂的容量太小，嚴(yán)重影響生產(chǎn)效率?；瘜W(xué)還原沉淀法包括硫酸亞鐵或鐵肩還原法、二氧化硫和亞硫酸鈉法、鐵陽(yáng)極電解法等，這些方法都能凈化溶液中的釩和鉻，但得到的都是含釩和鉻的工業(yè)廢渣(綠泥)，需要進(jìn)一步從綠泥中分離回收釩和鉻。中國(guó)專利CN103602819A采用先加還原劑將溶液中的五價(jià)釩和六價(jià)鉻在合適的pH條件下，分別還原成四價(jià)釩和三價(jià)鉻，然后沉淀四價(jià)釩和三價(jià)鉻，再分別采用堿浸出和酸浸出的方式分離回收釩和鉻;該方法分離效果好，操作簡(jiǎn)單，但是也存在流程長(zhǎng)，成本高的問(wèn)題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種工藝流程短，操作簡(jiǎn)單，釩鉻分離效果好，處理成本低，環(huán)境友好的含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法。
[0005]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，包括以下步驟:
[0006]第一步:選擇性還原鉻
[0007]調(diào)含釩鉻溶液PH值至0.1?3.5，然后按含釩鉻溶液中的鉻由C r (VI)還原成C r
(III)理論量的I?1.5倍加入還原劑，選擇性還原其中的鉻，得還原后液；
[0008]第二步:沉淀分離釩
[0009]調(diào)第一步所得還原后液pH值至1.5?3.5，直接沉淀析出多釩酸，或調(diào)還原后液pH值至1.5?3.5的同時(shí)加入銨鹽，沉淀析出多釩酸銨，過(guò)濾得多釩酸或多釩酸銨及沉釩后液，多釩酸或多釩酸銨煅燒得五氧化二釩；
[0010]第三步:沉淀分離鉻
[0011 ]調(diào)第二步所得的沉釩后液pH值至3.5?4.0凈化除雜后再調(diào)pH值至4.5?9.5，沉淀水合氧化鉻，或向沉釩后液中加入氨或銨鹽，再在-15?45 0C的溫度下，結(jié)晶析出NH4Cr(SO4)2晶體，NH4Cr (SO4)2晶體轉(zhuǎn)型得水合氧化鉻，水合氧化鉻煅燒得三氧化二鉻;氨或銨鹽的加入量按Cr3+/NH4+摩爾比1:1?3確定。
[0012]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，第一步中，所述還原劑選自V( IV)或/和V( III)的化合物或溶液。
[0013]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，所述V(IV)Sz^PV(III)的化合物選自 V02、V203、Na2V03、Na2V205、NaV02、(順4)20.2V2O4、VCUCl3、VOCl2、VOCl、V0S04、V2(S04)3中的一種或幾種；所述V(IV)或/和V(III)的溶液選自V(IV)Sz^PV
(III)的化合物的酸性溶液、堿性溶液、水溶液中的一種或通過(guò)還原含有五價(jià)釩的溶液獲得。
[0014]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，第一步中，選擇性還原的工藝條件為:反應(yīng)溫度為5?115°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5?6小時(shí)。
[0015]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，第二步中，沉淀析出多釩酸的工藝條件為:反應(yīng)溫度60-110°C，時(shí)間I?6小時(shí)；沉淀析出多釩酸銨的工藝條件為:反應(yīng)溫度50-110 °C，時(shí)間I?6小時(shí)。
[0016]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，第二步中，多釩酸或多釩酸銨在450?600 °C煅燒0.5-5小時(shí)，得五氧化二釩。
[0017]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，第三步中，NH4Cr(SO4)2晶體轉(zhuǎn)型得水合氧化鉻工藝過(guò)程為:NH4Cr (SO4)2晶體先按固液比1:2-10加水?dāng)嚢?，加入氨水或氨氣調(diào)pH至4.5-8.5，25?115°C攪拌0.5-3.5小時(shí)，過(guò)濾得水合氧化鉻和轉(zhuǎn)型后液，轉(zhuǎn)型后液返回NH4Cr(SO4)2結(jié)晶工序循環(huán)使用，或蒸發(fā)濃縮結(jié)晶得硫酸銨產(chǎn)品。
[0018]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，第三步中，水合氧化鉻在700-900 °C煅燒0.5-6小時(shí)得三氧化二鉻。
[0019]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，第一步、第二步、第三步中，采用酸或堿對(duì)體系PH值進(jìn)行調(diào)整，酸選自鹽酸、硝酸、硫酸、碳酸中的一種或幾種;堿選自 CaO、CaOH、CaCO3、NaOH、NaHCO3、Na2CO3、KOH、KHCO3、K2CO3、氨水中的一種或幾種。
[0020]本發(fā)明一種含釩鉻溶液選擇性還原分離回收釩和鉻的方法，第二步、第三步中，加入的銨鹽選自硫酸銨、氯化銨、硝酸銨中的至少一種。
[0021]本發(fā)明與已有的技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)及效果:
[0022]本發(fā)明巧妙的利用在酸性條件下EVan)/cr(vi)與EtVavvvW電位存在的差異，以V
(IV)或/和V(111)的化合物及其溶液作為還原劑，將溶液中的Cr (VI)選擇性還原成Cr(III)，然后沉淀析出多釩酸或多釩酸銨，從中分離回收釩，所得多釩酸或多釩酸銨煅燒后得五氧化二釩產(chǎn)品；沉釩后液經(jīng)凈化除雜后，再通過(guò)水解沉淀水合氧化鉻或沉釩后液直接在銨鹽的作用下沉淀析出NH4Cr(SO4)2,分離回收其中的鉻，所得NH4Cr(SO4)2經(jīng)轉(zhuǎn)型后得水合氧化鉻，水合氧化鉻煅燒后得三氧化二鉻產(chǎn)品。
[0023]本發(fā)明具有釩鉻分離效果好，工藝流程短，處理成本低，操作簡(jiǎn)單、環(huán)境友好，適合于工業(yè)化應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例旨在說(shuō)明本發(fā)明而不是對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步限定。
[0025]實(shí)施例1
[0026]取1L釩渣經(jīng)鈉化焙燒?水浸后得到的含V 35.1g/L，Cr 5.6g/L的溶液，加入硫酸調(diào)節(jié)溶液PH至1.8，加熱將溶液保持沸騰2.5小時(shí)，過(guò)濾，得到多釩酸和沉釩后液，多釩酸脫鈉后煅燒得純度為98.3%的五氧化二釩產(chǎn)品，沉釩后液結(jié)晶芒硝后返回焙砂浸出工序循環(huán)使用。
[0027]實(shí)施例2
[0028]取5L含V 34.8g/L，Cr 11.lg/L的溶液，該溶液是用實(shí)施例1得到的芒硝結(jié)晶母液浸出釩渣焙砂