專利名稱：一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，涉及一種含鉻鐵資源濕法冶金提取分離過程，特別是含鉻鐵電鍍污泥鹽酸浸出液中鉻、鐵的分離方法。
背景技術(shù)：
在濕法冶金過程中，鹽酸是一種常用的濕法冶金浸出溶劑，其浸出效率高，金屬浸出效果好，因而使用廣泛。因?yàn)辂}酸具有弱還原 性，鉻、鐵成分經(jīng)鹽酸浸出后，一般鉻、鐵離子保持在Cr3+和Fe2+狀態(tài)。由于鉻、鐵元素化學(xué)性質(zhì)相近，以及吸附-共沉淀效應(yīng)，在鉻鐵溶液提取金屬中存在鉻、鐵分離難題。目前已有的鹽酸介質(zhì)中鉻、鐵分離方法主要有
(1)溶劑萃取法，其具有設(shè)備簡單、過程易于控制以及試劑可循環(huán)使用等特點(diǎn)，經(jīng)萃取劑TBP萃取鉻或P204萃取鐵，萃取分離效果較好。但鹽酸濃度和鉻濃度增加，容易使萃取劑TBP氧化，共萃取率較高，分離效果降低，鉻損失明顯；
(2)草酸亞鐵沉淀法，是基于草酸亞鐵溶度積低(2.1X 10_7)的原理，通過草酸亞鐵沉淀以達(dá)到分離鉻、鐵的目的。雖然草酸亞鐵沉淀法在室溫條件下即可實(shí)現(xiàn)98%左右的除鐵率，但除鐵率對(duì)草酸加入量及溫度因素敏感，對(duì)操作要求嚴(yán)格，而且較佳的反應(yīng)pH約4.0，初始溶液中和負(fù)荷大。(3)氧化中和除鐵法，鹽酸介質(zhì)中以雙氧水、軟錳礦作氧化劑將浸出的Fe2+氧化成Fe3+，然后水解中和除鐵，這種方法存在膠體Fe (OH) 3沉降速度慢、鐵渣過濾較困難的問題，而且容易吸附其它有價(jià)金屬造成損失。(4)離子交換樹脂除鐵法，在濃鹽酸中，金屬離子主要以配合陰離子的形式存在，陰離子交換樹脂可以有效地除去濃鹽酸中的鐵離子，但同時(shí)還可以不同程度地除去其它金屬離子，選擇性分離效果不好，而且還要嚴(yán)格控制交換前鹽酸中游離氯的含量，游離氯含量高時(shí)會(huì)降低樹脂的使用壽命，影響產(chǎn)品質(zhì)量。針對(duì)鉻鐵分離技術(shù)的研究基本處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，還缺乏支撐產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)適用技術(shù)，目前沒有大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的報(bào)道。這也是一直困擾含鉻電鍍污泥等二次資源循環(huán)利用的技術(shù)難題之一，不利于鉻的無害化處置和有價(jià)成分金屬鉻的高效回收與資源化利用。在公開的溶液中分離鉻和鐵離子方法的專利文獻(xiàn)中，專利號(hào)為201010510631X的中國專利公開的是一種由多組分溶液中分離鉻離子和鐵離子的方法，以硫酸浸出鉻鐵礦后的硫酸絡(luò)和硫酸鐵混合溶液為原料，加入萃取劑進(jìn)行萃取，萃取劑選用十八燒基~■甲基叔胺、十八烷基叔胺或雙十八烷基叔胺，萃取劑加入量為硫酸鉻和硫酸鐵混合溶液體積的10% 50%,萃取后得到非有機(jī)相為硫酸鉻溶液，得到有機(jī)相為萃取劑和硫酸鐵，而后用氫氧化鈉溶液對(duì)有機(jī)相進(jìn)行反萃取，調(diào)節(jié)PH值為9 10，得到氫氧化鐵、硫酸鈉溶液和萃取齊IJ，萃取劑循環(huán)使用，利用萃取得到的硫酸鉻溶液，采用直接結(jié)晶的方法制備硫酸鉻，利用氫氧化鐵為原料以高溫結(jié)晶的方法制備氧化鐵紅顏料。工業(yè)中采用萃取分離方法的成本較高，而且在電鍍污泥萃取分離鉻、鐵過程中可能會(huì)有第三相產(chǎn)生，會(huì)嚴(yán)重影響萃取分離過程。申請(qǐng)?zhí)枮镃N200710041574. 3的 中國專利是一種電鍍污泥的磷酸鹽穩(wěn)定化處理方法，其主要步驟如下(1)將電鍍污泥經(jīng)102°C烘干，然后研磨成粉，備用；(2)在30-70°C溫度范圍下，將分析純的可溶性磷酸鹽與上述電鍍污泥按1: 70-1 90的重量比例混合，并在攪拌機(jī)中強(qiáng)力攪拌4小時(shí)，使其充分反應(yīng)；反應(yīng)過程中控制其pH值在8-11范圍內(nèi)；(3)反應(yīng)結(jié)束后，自然冷卻，得到含有重金屬復(fù)合磷酸鹽的污泥固體樣品。然后將該樣品作EPA毒性浸出試驗(yàn)，測(cè)定樣品中重金屬的浸出毒性；試驗(yàn)表明該污泥能達(dá)到國家規(guī)定的危險(xiǎn)廢物填埋標(biāo)準(zhǔn)。這種方法只是電鍍污泥穩(wěn)定化處理，沒有實(shí)現(xiàn)有價(jià)金屬資源化利用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)上述已有技術(shù)中存在的不足，提供一種工藝簡單、流程短、環(huán)境友好、能有效分離鉻鐵的鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于其工藝過程的步驟依次包括
(1)在含鉻、鐵的鹽酸體系混合溶液中加入堿液調(diào)整溶液pH值；
(2)加入可溶性磷酸鹽，進(jìn)行磷酸沉鉻反應(yīng)，使磷酸鉻與氫氧化鉻形成復(fù)合共沉淀物；
(3)進(jìn)行過濾分離，得到含鉻沉淀物和含F(xiàn)eCl2濾液，實(shí)現(xiàn)鉻鐵選擇性分離。本發(fā)明的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的含鉻、鐵的鹽酸體系混合溶液中鉻離子含量為O. l-20g/L,鐵離子含量為O. l-20g/L。本發(fā)明的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的加入堿液調(diào)整溶液PH值過程調(diào)整溶液pH值為O. 5 2. 5。本發(fā)明的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的加入可溶性磷酸鹽的添加量以磷酸根計(jì)，磷酸根與鉻離子摩爾比為O. 2 O. 8。本發(fā)明的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的進(jìn)行磷酸沉鉻反應(yīng)過程的溫度為60 90°C，反應(yīng)時(shí)間為60 120min。本發(fā)明的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的進(jìn)行磷酸沉鉻反應(yīng)過程進(jìn)行攪拌，攪拌的線速度為100 400 m/min。本發(fā)明的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的過濾分離后，鉻形成磷酸鉻與氫氧化鉻復(fù)合沉淀物留著濾餅中，鐵保持在溶液中。本發(fā)明的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其基理是由于鹽酸具有一定的弱還原性，鉻和鐵成分浸出后基本保持在Cr3+、Fe2+狀態(tài)，利用Cr3+、Fe2+的磷酸鹽溶解度差異，能實(shí)現(xiàn)鉻和鐵的選擇性沉淀分離，CrPO4 ·2Η20的溶度積Ksp為2. 4Χ 10_23，Cr (OH) 3的溶度積Ksp為6. 3 X 10_31，而Fe3 (PO4) 2微溶于水，易溶于酸，磷酸鉻能與氫氧化鉻結(jié)合生成膠體狀復(fù)合沉淀物，通過調(diào)整溶液PH值、化學(xué)沉淀反應(yīng)、過濾分離等工藝步驟，最終得到磷酸鉻氫氧化鉻復(fù)合沉淀物和含F(xiàn)eCl2濾液，鉻和鐵的回收率在98%以上，實(shí)現(xiàn)鉻鐵選擇性分離提取，所得到的復(fù)合沉淀物可在后續(xù)進(jìn)一步延伸加工成氯化鉻或氫氧化鉻產(chǎn)品，同時(shí)磷酸根可得到回收循環(huán)利用。本發(fā)明本發(fā)明的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，具有以下優(yōu)點(diǎn)
(I)工藝操作簡單、流程短、成本低；(2)磷酸沉鉻方法在較寬的離子濃度范圍內(nèi)具有強(qiáng)選擇性，而且鉻、鐵分離效果理想，受氯離子影響很??；(3)可高效回收金屬鉻、鐵，回收率均大于98%，經(jīng)濟(jì)效益顯著；(4)過程中使用的磷酸鹽沉淀劑可循環(huán)利用，生產(chǎn)過程無環(huán)境二次污染。
具體實(shí)施例方式一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其工藝過程的步驟依次包括
(I)在含鉻、鐵的鹽酸體系混合溶液為含氯化鉻、氯化亞鐵溶液，其中鉻離子含量O. l-20g/L,亞鐵離子含量O. l_20g/L，在混合溶液加入堿液調(diào)整溶液pH值為O. 5 2. 5 ; (2)加入可溶性磷酸鹽，進(jìn)行磷酸沉鉻反應(yīng)，可溶性磷酸鹽可為磷酸鈉，選擇性沉淀分離鉻和鐵離子的反應(yīng)添加的磷酸根與鉻離子摩爾比為O. 2 O. 8，選擇性鉻鐵沉淀分離反應(yīng)過程是在60 90°C區(qū)間保溫60 120min,過程中攪拌線速度控制為100 400 m/min,使磷酸鉻與氫氧化鉻形成復(fù)合共沉淀物；(3)進(jìn)行過濾分離，得到含鉻沉淀物和含F(xiàn)eCl2濾液，實(shí)現(xiàn)鉻鐵選擇性分離；選擇性鉻鐵過濾分離后，鉻基本形成磷酸鉻氫氧化鉻復(fù)合沉淀物，鐵基本以氯化亞鐵保持在溶液中，達(dá)到鉻、鐵選擇性分離效果。實(shí)施例1
鹽酸體系鉻、鐵混合溶液中Cr含量為6. O g/L, Fe含量為3. O g/L, Cl含量為5. O g/L,滴加適量NaOH溶液調(diào)整溶液pH至2. 0，按磷酸根與鉻離子摩爾比O. 4的量加入磷酸鈉，在90 °C條件下保溫60 min，過程中攪拌線速度控制在200 m/min，過濾得到磷酸鉻氫氧化鉻復(fù)合沉淀物，濾液中鉻、鐵濃度分別為O. 12 g/L和2. 97 g/L，鉻回收率為98. 02%，鐵回收率為98. 98%，鉻鐵分離系數(shù)49. 5。實(shí)施例2
鹽酸體系鉻、鐵混合溶液的中Cr含量為20. O 8/^6含量為20.0 g/L，Cl含量為15. Og/L,滴加適量NaOH溶液調(diào)整溶液pH至1. 5，按磷酸根與鉻離子摩爾比O. 5的量加入磷酸鈉，在80 °C條件下保溫90 min，過程中攪拌線速度控制在300 m/min，過濾得到磷酸鉻氫氧化鉻復(fù)合沉淀物，濾液中鉻、鐵濃度分別為O. 22 g/L和19. 73 g/L,鉻回收率為98. 85%，鐵回收率為98. 71%，鉻鐵分離系數(shù)89. 7。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施案例，但可以有許多改進(jìn)和改變，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭示的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于其工藝過程的步驟依次包括 (1)在含鉻、鐵的鹽酸體系混合溶液中加入堿液調(diào)整溶液PH值； (2)加入可溶性磷酸鹽，進(jìn)行磷酸沉鉻反應(yīng)，使磷酸鉻與氫氧化鉻形成復(fù)合共沉淀物； (3)進(jìn)行過濾分離，得到含鉻沉淀物和含F(xiàn)eCl2濾液，實(shí)現(xiàn)鉻鐵選擇性分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的含鉻、鐵的鹽酸體系混合溶液中鉻離子含量為0. l-20g/L,鐵離子含量為0. l-20g/L0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的加入堿液調(diào)整溶液PH值過程調(diào)整溶液pH值為0. 5 2. 5。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的加入可溶性磷酸鹽的添加量以磷酸根計(jì)，磷酸根與鉻離子摩爾比為0. 2 0. 8。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的進(jìn)行磷酸沉鉻反應(yīng)過程的溫度為60 90°C，反應(yīng)時(shí)間為60 120min。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的進(jìn)行磷酸沉鉻反應(yīng)過程進(jìn)行攪拌，攪拌的線速度為100 400 m/min。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，其特征在于所述的加入可溶性磷酸鹽為磷酸鈉。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種鹽酸體系溶液中鉻和鐵的選擇性分離方法，其特征在于所述的含鉻和鐵的鹽酸體系溶液為電鍍污泥鹽酸浸出液。
全文摘要
一種鹽酸體系溶液中的鉻和鐵選擇性分離方法，涉及一種含鉻鐵資源濕法冶金提取分離過程，特別是含鉻電鍍污泥鹽酸浸出液中鉻、鐵的分離方法。其特征在于其工藝過程的步驟依次包括(1)在含鉻、鐵的鹽酸體系混合溶液中加入堿液調(diào)整溶液pH值；(2)加入可溶性磷酸鹽，進(jìn)行磷酸沉鉻反應(yīng)，使磷酸鉻與氫氧化鉻形成復(fù)合共沉淀物；(3)進(jìn)行過濾分離，得到含鉻沉淀物和含F(xiàn)eCl2濾液，實(shí)現(xiàn)鉻鐵選擇性分離。本發(fā)明的方法工藝簡單、流程短、環(huán)境友好，尤其適合應(yīng)用于含鉻鐵電鍍污泥資源化利用領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C22B3/44GK103014341SQ20131000821
公開日2013年4月3日 申請(qǐng)日期2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月10日
發(fā)明者王成彥, 徐志峰, 袁文輝, 月日輝, 揭曉武, 楊卜 申請(qǐng)人:北京礦冶研究總院, 江西理工大學(xué)