[發(fā)明專利]一種回收和制備金屬鉻的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410363103.4
• 申請(qǐng)日: 2014-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN104099478A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 李平
• 主分類號(hào): C22B7/00
• 分類號(hào): C22B7/00;C22B34/32;C22B3/44;C22B3/26
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種回收和制備金屬鉻的方法。

背景技術(shù)

金屬鉻是一種常見的工業(yè)污染物，多見于電鍍、制革、冶煉、印染、顏料以及紡織等行業(yè)廢水中，常以六價(jià)和三價(jià)形式存在。Cr(VI)具有很強(qiáng)的毒性，它的攝入可影響細(xì)胞的氧化還原，能與核酸結(jié)合，對(duì)消化道、呼吸道有刺激，有致癌、誘變作用，對(duì)人體健康產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。我國(guó)規(guī)定工業(yè)廢水中六價(jià)鉻及其化合物最高容許排放標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/L。鑒于Cr(III)的毒性較Cr(VI)大大減弱，目前普遍的方法是將鉻廢水中的六價(jià)鉻還原成三價(jià)鉻。對(duì)六價(jià)鉻進(jìn)行還原處理主要有化學(xué)還原法和生物還原法。化學(xué)還原法根據(jù)投加還原劑的不同，又可分為硫酸亞鐵法、亞硫酸氫鈉法、鐵屑法和二氧化硫法等。這些方法存在能耗高、處理費(fèi)用大、工藝流程復(fù)雜、設(shè)備投資大等缺點(diǎn)。生物還原法是通過細(xì)菌的生長(zhǎng)繁殖，將含鉻廢水中的Cr(VI)還原為Cr(III)，此法須保證功能菌的生長(zhǎng)狀態(tài)良好，對(duì)功能菌-廢水的配比也有嚴(yán)格要求。另外，這兩種方法得到三價(jià)鉻后往往是再將溶液中和，使三價(jià)鉻沉淀成為污泥而廢棄。因此，致使污泥產(chǎn)生量大，易引起二次污染。而且鉻作為一種有價(jià)元素也沒有得到回收利用。如何合理而有效地處理含鉻廢水、廢料是環(huán)境保護(hù)及綜合利用的重要研究課題。

同時(shí)，鉻是一種重要的合金元素，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用非常廣泛，如生產(chǎn)高溫合金、電熱合金、電工合金、精密合金、電阻合金、濺射靶材、鋁合金添加劑、焊材等產(chǎn)品時(shí)需進(jìn)行添加，而且鉻還應(yīng)用于零部件鍍鉻，特種鋼材添加等。隨著我國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)品的不斷發(fā)展，鉻也已經(jīng)向高純化、性能要求差異化的方向發(fā)展。如在濺射靶材行業(yè)使用的鉻，就要求原材料純度高、氧含量低、碳含量低等。

因此，從排放的廢水、廢料中回收鉻元素，防止對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)利用回收的鉻元素來制備金屬鉻，實(shí)現(xiàn)其資源化的應(yīng)用，在當(dāng)今社會(huì)中就顯得尤為重要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供一種回收和制備金屬鉻的方法。該方法既從排放的廢液、廢料中回收鉻元素，防止對(duì)環(huán)境造成污染，同時(shí)又利用回收的鉻元素來制備金屬鉻，實(shí)現(xiàn)其資源化的應(yīng)用。該制備方法工藝簡(jiǎn)單、成本低，獲得的金屬鉻產(chǎn)品符合使用要求。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來完成的，一種回收和制備金屬鉻的方法，包括以下步驟：

(1)在待處理的含鉻溶液中加入適量的硫酸鈉或磷酸二氫鈉，調(diào)節(jié)溶液的pH至2～4，在40～50℃下加熱攪拌6～7h，使含鉻的溶液中的鉻(VI)還原為鉻(III)；

(2)在步驟(1)處理完的溶液中加入有機(jī)溶劑，充分混合，靜置或離心分相得到液-液相體系，上層為有機(jī)溶劑相，且鉻(III)全部轉(zhuǎn)移到有機(jī)溶劑相中；

(3)利用pH低于2.0的酸溶液將有機(jī)溶劑相負(fù)載的鉻(III)反萃回收；

(4)調(diào)節(jié)第(3)步反萃回收所得的鉻溶液pH調(diào)至8.3～8.6，鉻以水合物沉淀Cr(OH)3·nH₂O的形式析出，利用微波加熱在1050～1100℃下煅燒2～3h即得到Cr₂O₃粉末；

(5)將Cr₂O₃粉末和碳黑粉按照質(zhì)量比1∶0.25混合均勻，得混合粉料，加入酒精作為成形劑，形成混合濕料，所述混合粉料與酒精的質(zhì)量比為1∶0.25～1∶0.3；將混合濕料壓制成混合濕料塊，所述混合濕料塊的質(zhì)量為80g～150g，壓制混合濕料塊的壓力為0.2MPa～0.5Mpa；在150℃～250℃下烘干，得混合料塊；利用帶循環(huán)水冷裝置的液壓粗碎機(jī)對(duì)混合料塊進(jìn)行機(jī)械破碎，使其破碎成3mm以下的顆粒；

(6)將破碎后的混合顆粒放入微波高溫還原爐內(nèi)的氧化鋁坩堝中，至加入的混合顆粒表面距離坩堝上邊沿12～15mm時(shí)停止加料，關(guān)閉爐門，將真空爐真空度控制在20Pa～40Pa，利用微波加熱以180～200℃/h的升溫速率將爐內(nèi)環(huán)境溫度提升至1350℃～1500℃，保溫1～2小時(shí)；將真空度提升至2000Pa～5000Pa，在1350℃～1500℃下保溫15h～25h，使Cr₂O₃破碳黑還原，得到金屬鉻顆粒，留存；

(7)利用鉻的低溫脆性，將金屬鉻顆粒浸泡在液氮里，同時(shí)進(jìn)行低溫振動(dòng)研磨，時(shí)間為2～3小時(shí)；將低溫液氮研磨后的金屬鉻粉在真空烘箱中，在100℃、真空度為2000Pa～5000Pa下進(jìn)行低溫干燥5小時(shí)，最后進(jìn)行篩分，選出-150～-200目的金屬鉻粉；