一種氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法
【專利摘要】一種氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法，該方法包括以下步驟：鉻酸鈉浸出液pH值為2-14，將氫氧化鐵加入至鉻酸鈉浸出液中進(jìn)行脫附反應(yīng)，氫氧化鐵與溶液中釩(以V2O5計(jì))的質(zhì)量比為2：1到15：1，反應(yīng)溫度30-100℃，反應(yīng)時(shí)間5-120min；將得到的混合漿料在30-100℃進(jìn)行過濾分離，得到含釩渣和脫釩后液，脫釩后液中釩含量(以V2O5計(jì))低于0.08g/L；含釩渣經(jīng)稀堿液處理后即可實(shí)現(xiàn)解吸脫附，解吸脫附后氫氧化鐵返回除釩階段循環(huán)使用，含釩液可采用鈣化、銨沉或中和等傳統(tǒng)方法提釩并獲得釩產(chǎn)品；該方法只需在常壓下就可以操作，易于進(jìn)行且安全性好，釩的脫除率高，且氫氧化鐵可循環(huán)使用。
【專利說明】一種氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于鉻化工生產(chǎn)【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種氫氧化鐵高效吸附脫除鉻鹽生產(chǎn) 工藝鉻酸鈉浸出液中釩的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 鉻鹽是重要的無機(jī)化工原料，產(chǎn)品主要應(yīng)用于冶金、顏料、制革、染料、金屬表面處 理、催化劑、醫(yī)藥等工業(yè)，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)15%的商品品種相關(guān)。我國(guó)鉻鹽行業(yè)長(zhǎng)期采用的傳統(tǒng) 有鈣焙燒法資源能源利用率低，且排放大量的含高毒性鉻酸鈣的鉻渣，嚴(yán)重污染環(huán)境，被列 為我國(guó)污染行業(yè)之首。國(guó)家高度重視有鈣焙燒工藝產(chǎn)生的嚴(yán)重環(huán)境污染問題，工業(yè)和信息 化部發(fā)布的《鉻鹽行業(yè)清潔生產(chǎn)實(shí)施計(jì)劃》要求2013年底前，我國(guó)全面淘汰有鈣焙燒落后 生產(chǎn)工藝，在全行業(yè)推廣無鈣焙燒、鉀系亞熔鹽液相氧化法、鉻鐵堿溶氧化制鉻酸鈉等清潔 生產(chǎn)技術(shù)。
[0003] 鉻鐵礦是鉻鹽生產(chǎn)的主要原料，無鈣焙燒、鉀系亞熔鹽液相氧化法等技術(shù)均使用 鉻鐵礦作為原料，鉻鐵堿溶氧化技術(shù)使用鉻鐵原料，鉻鐵也是由鉻鐵礦經(jīng)高溫碳熱還原方 法制得。由于釩、鉻性質(zhì)相近，所有鉻鐵礦中均伴生有釩元素，一般鉻鐵礦中釩的含量（以 V 2〇5計(jì)，下同）不高于〇. 1 %。南非鉻鐵礦是含釩較高的礦種，釩含量約為0.3%?0.5%之 間。在有鈣焙燒工藝中，鉻鐵礦中的釩會(huì)與鈣質(zhì)填料生成不溶于水的釩酸鈣，鉻酸鈉浸出液 中的釩含量極低，不存在浸出液脫釩問題。而在無鈣焙燒和鉻鐵堿溶工藝中，鉻鐵礦或鉻鐵 中的釩會(huì)生成釩酸鈉，在熟料浸出時(shí)隨鉻酸鈉一起進(jìn)入溶液，造成鉻酸鈉浸出液中釩濃度 達(dá)到1?2g/L，而鉻鹽工業(yè)一般要求含釩量不高于0. 08g/L，甚至更低。若不對(duì)鉻酸鈉浸出 液中釩進(jìn)行脫除，將導(dǎo)致鉻鹽產(chǎn)品使用性能（如電鍍、催化劑等）明顯惡化，因此除釩已成 為無鈣焙燒工藝的必需工序之一。
[0004] 鈣鹽沉釩法是指通過添加氧化鈣生成釩酸鈣實(shí)現(xiàn)鉻酸鈉浸出液中釩的脫除，是目 前鉻鹽無鈣焙燒工藝中的常規(guī)除釩方法。但鉻酸鈉浸出液中鉻的濃度高達(dá)150-250g/L (以 Na2Cr207 ·2Η20計(jì)）、且溶液含有C032_、S04 2_、Cr042_、V043_等多種組分，由于釩酸鈣溶度積相對(duì) 較大，加入氧化鈣會(huì)生成碳酸鈣、硫酸鈣、鉻酸鈣、釩酸鈣等多種物質(zhì)的混合物，不能實(shí)現(xiàn)釩 的選擇性脫除，致使鈣鹽加入量需要理論量的十倍以上。此外，釩酸鈣沉淀中以焦釩酸鈣的 溶度積最小，因此需調(diào)整體系的pH值為9-12才能有最好的除釩效果。更為嚴(yán)重的是，鉻酸 鈉浸出液中加鈣鹽沉釩不僅會(huì)有致癌物鉻酸鈣生成，而且沉淀物中Cr 6+(以Na2Cr207 · 2H20 計(jì)）含量高達(dá)20%。新產(chǎn)生的含釩及六價(jià)鉻的含鈣尾渣不僅會(huì)造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，而且 因釩價(jià)值較高，也會(huì)造成有價(jià)資源的浪費(fèi)。因此，探索高效、無污染并能合理回收利用釩的 非鈣沉釩法已成為鉻鹽生產(chǎn)工藝技術(shù)升級(jí)的必然趨勢(shì)。
[0005] 中國(guó)專利CN01128837.X提出了一種酸性沉釩廢水的處理工藝，調(diào)整pH值使釩鉻 形成沉淀析出；CN200410061233. 9、CN01124096. 2提出了離子交換吸附除釩的方法。
[0006] 已有專利文獻(xiàn)基本上都是針對(duì)無鉻溶液的除釩研究，未見使用氫氧化鐵吸附鉻酸 鈉浸出液中釩，且吸附附氫氧化鐵可實(shí)現(xiàn)回用的專利或報(bào)道。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種氫氧化鐵吸附鉻酸鈉浸出液中釩 的方法。該方法只需在常壓下就可以操作，易于進(jìn)行且安全性好；操作溫度低；除釩操作的 pH值范圍寬；釩的脫除率高，且含釩渣中不含鉻，含釩渣經(jīng)簡(jiǎn)單處理后即可實(shí)現(xiàn)吸附劑氫 氧化鐵的循環(huán)回用。脫釩后液中釩含量（以V 205計(jì)）低于0. 08g/L，且甚至檢測(cè)不出釩，完 全滿足后續(xù)工藝要求。該發(fā)明還解決了傳統(tǒng)加鈣沉釩法有致癌物鉻酸鈣生成以及含釩鈣渣 難以利用的難題。
[0008] 本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0009] 本發(fā)明提供的一種氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法，包括以下步驟： [0010] 1)浸出液中釩的吸附：將鉻酸鈉浸出液pH值調(diào)整至2-14區(qū)間，將氫氧化鐵或步 驟4)返回的氫氧化鐵加入至含釩鉻酸鈉浸出液中進(jìn)行脫附反應(yīng)，其中氫氧化鐵與釩（以 V 2〇5計(jì)）質(zhì)量比為2 :1到15 :1，反應(yīng)溫度30-KKTC，反應(yīng)時(shí)間5-120min。
[0011] 2)過濾分離：將步驟1)得到的混合漿料在30-100°C進(jìn)行過濾分離，得到含釩渣和 脫鑰;后液。
[0012] 3)含釩渣中釩的脫除：將步驟2)得到的含釩渣在稀堿液中進(jìn)行釩的脫除，稀堿液 為1-20%的似0!1、1(0!1或氨水溶液。脫釩條件為溫度30-1001：，反應(yīng)時(shí)間10-601^11，稀堿 液與含釩渣的體積質(zhì)量比為2:1-10:1 (m3/t)。
[0013] 4)氫氧化鐵分離與循環(huán)回用：將步驟3)得到的混合漿料在30-100°C進(jìn)行過濾分 離，得到固相和含釩液。固相為氫氧化鐵吸附劑，可返回步驟1)繼續(xù)用于鉻酸鈉浸出液中 釩的吸附，含釩液可采用鈣化、銨沉或中和等傳統(tǒng)方法提釩并獲得釩產(chǎn)品。
[0014] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：
[0015] 1)本發(fā)明提供的氫氧化鐵吸附鉻酸鈉浸出液中釩的方法，反應(yīng)溫度為30-KKTC， 反應(yīng)溫度范圍廣；
[0016] 2)本發(fā)明釩的脫除率高，鉻酸鈉浸出液經(jīng)過脫附反應(yīng)后，終液釩濃度低于0. 08g/ L，甚至可檢測(cè)不出，可實(shí)現(xiàn)釩的完全脫除，完全滿足后續(xù)工藝要求；
[0017] 3)本發(fā)明脫附過程只需在常壓下就可以進(jìn)行，設(shè)備簡(jiǎn)單、易于操作且安全性好；
[0018] 4)本發(fā)明脫附過程可在pH2-14進(jìn)行，操作的pH范圍寬，堿性或中性的鉻酸鈉浸出 液進(jìn)行脫釩時(shí)，基本不用調(diào)整pH ;
[0019] 5)本發(fā)明的含釩吸附劑經(jīng)脫附后，可實(shí)現(xiàn)吸附劑氫氧化鐵回用，不產(chǎn)生新的固體 廢物；
[0020] 6)本發(fā)明中，進(jìn)入稀堿液的釩經(jīng)鈣化、銨沉或中和等傳統(tǒng)方法簡(jiǎn)單處理后即可獲 得釩產(chǎn)品，也可直接與現(xiàn)有釩氧化物生產(chǎn)流程銜接生產(chǎn)釩產(chǎn)品。

【具體實(shí)施方式】
[0021] 為便于理解本發(fā)明，本發(fā)明列舉實(shí)施例如下。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明了，所述實(shí)施 例僅僅是幫助理解本發(fā)明，不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的具體限制。
[0022] 實(shí)施例1 :
[0023] 本氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法工藝步驟如下所述。
[0024] 1)浸出液中釩的吸附：將鉻酸鈉浸出液pH值調(diào)整至7,溶液中釩質(zhì)量濃度（以V20 5 計(jì)）為l.〇g/L,將氫氧化鐵加入至含fL鉻酸鈉浸出液中進(jìn)行脫附反應(yīng)，其中氫氧化鐵與鑰； (以V20 5計(jì)）質(zhì)量比為15 :1，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時(shí)間lOmin。
[0025] 2)過濾分離：將步驟1)得到的混合漿料在80°C進(jìn)行過濾分離，得到含釩渣和脫釩 后液，脫釩后液中釩濃度為〇. 〇5g/L (以V205計(jì)）。
[0026] 3)含釩渣中釩的脫除：將步驟2)得到的含釩渣在質(zhì)量濃度為5%的NaOH溶液 中進(jìn)行釩的脫除，脫釩條件為溫度80°C，反應(yīng)時(shí)間60min，稀堿液與含釩渣的體積質(zhì)量比為 10:1 (m3/t)。
[0027] 4)氫氧化鐵分離與循環(huán)回用：將步驟3)得到的混合漿料在80°C進(jìn)行過濾分離，得 到固相和含釩液。固相為氫氧化鐵吸附劑，可返回步驟1)繼續(xù)用于鉻酸鈉浸出液中釩的吸 附，含釩液可采用鈣化、銨沉或中和等傳統(tǒng)方法提釩并獲得釩產(chǎn)品。
[0028] 實(shí)施例2 :
[0029] 本氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法工藝步驟如下所述。
[0030] 1)浸出液中釩的吸附：將鉻酸鈉浸出液pH值調(diào)整至5,溶液中釩質(zhì)量濃度（以V20 5 計(jì)）為0.6g/L，將步驟4)返回的氫氧化鐵加入至含釩鉻酸鈉浸出液中進(jìn)行脫附反應(yīng)，其中 氫氧化鐵與釩（以V20 5計(jì)）質(zhì)量比為8 :1，反應(yīng)溫度60°C，反應(yīng)時(shí)間30min。
[0031] 2)過濾分離：將步驟1)得到的混合漿料在60°C進(jìn)行過濾分離，得到含釩渣和脫釩 后液，脫釩后液中釩濃度為〇. 〇3g/L (以V205計(jì)）。
[0032] 3)含釩渣中釩的脫除：將步驟2)得到的含釩渣在質(zhì)量濃度為6%的K0H溶液中 進(jìn)行釩的脫除，脫釩條件為溫度70°C，反應(yīng)時(shí)間30min，反應(yīng)液與含釩渣的體積質(zhì)量比為 6:1 (m3/t)。
[0033] 4)氫氧化鐵分離與循環(huán)回用：將步驟3)得到的混合漿料在70°C進(jìn)行過濾分離，得 到固相和含釩液。固相為氫氧化鐵吸附劑，可返回步驟1)繼續(xù)用于鉻酸鈉浸出液中釩的吸 附，含釩液可采用鈣化、銨沉或中和等傳統(tǒng)方法提釩并獲得釩產(chǎn)品。
[0034] 實(shí)施例3 :
[0035] 本氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法工藝步驟如下所述。
[0036] 1)浸出液中釩的吸附：將鉻酸鈉浸出液pH值調(diào)整至5,溶液中釩質(zhì)量濃度（以V20 5 計(jì)）為0. 5g/L,將氫氧化鐵加入至含fL鉻酸鈉浸出液中進(jìn)行脫附反應(yīng)，其中氫氧化鐵與鑰； (以V205計(jì)）質(zhì)量比為2 :1，反應(yīng)溫度80°C，反應(yīng)時(shí)間60min。
[0037] 2)過濾分離：將步驟1)得到的混合漿料在80°C進(jìn)行過濾分離，得到含釩渣和脫釩 后液，脫釩后液中釩濃度為〇. 〇6g/L (以V205計(jì)）。
[0038] 3)含釩渣中釩的脫除：將步驟2)得到的含釩渣在質(zhì)量濃度為10 %的ΝΗ3 · H20溶 液中進(jìn)行釩的脫除，脫釩條件為溫度60°C，反應(yīng)時(shí)間40min，反應(yīng)液與含釩渣的體積質(zhì)量比 為 6:1 (m3/t)。
[0039] 4)氫氧化鐵分離與循環(huán)回用：將步驟3)得到的混合漿料在60°C進(jìn)行過濾分離，得 到固相和含釩液。固相為氫氧化鐵吸附劑，可返回步驟1)繼續(xù)用于鉻酸鈉浸出液中釩的吸 附，含釩液可采用鈣化、銨沉或中和等傳統(tǒng)方法提釩并獲得釩產(chǎn)品。
[0040] 實(shí)施例4 :
[0041] 本氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法工藝步驟如下所述。
【權(quán)利要求】
1. 一種氫氧化鐵吸附脫除鉻酸鈉浸出液中釩的方法，其特征在于，將氫氧化鐵加入到 含釩鉻酸鈉浸出液中進(jìn)行吸附除釩反應(yīng)，過濾分離后得到含釩渣和脫釩后液，含釩渣在稀 堿液中進(jìn)行解吸脫附后返回除釩階段循環(huán)使用。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述鉻酸鈉浸出液指的是鉻鹽無鈣焙燒 工藝和鉻鐵堿溶工藝中所得鉻酸鈉浸出液。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，鉻酸鈉溶液的pH值在2-14之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述加入溶液中起吸附作用的氫氧化 鐵與釩（以V205計(jì)）質(zhì)量比為2 :1到15 :1。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的反應(yīng)溫度為30-100°C，反應(yīng)時(shí) 間為 5-120min。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述液固分離的溫度為30-KKTC。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的解吸脫附為含釩固渣在質(zhì)量濃 度為1-20%的NaOH、ΚΟΗ、ΝΗ3 · H20溶液中反應(yīng)后實(shí)現(xiàn)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的解吸脫附反應(yīng)條件為反應(yīng)溫度 30-100°C，反應(yīng)時(shí)間10_60min，反應(yīng)液與含釩固渣的體積質(zhì)量比為2:1-10:1 (m3/t)，解吸脫 附后得到固相和含釩液，固相為氫氧化鐵吸附劑，可返回除釩階段繼續(xù)用于鉻酸鈉浸出液 中釩的吸附，含釩液可采用鈣化、銨沉或中和等傳統(tǒng)方法提釩并獲得釩產(chǎn)品。
【文檔編號(hào)】C02F1/28GK104085949SQ201410287528
【公開日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年6月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月24日
【發(fā)明者】王少娜, 鄭詩(shī)禮, 杜浩, 楊得軍 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院過程工程研究所