[發明專利]硫酸體系選擇性絡合?優先水解沉鐵的鉻鐵分離方法

有效

• 申請號: 201610606801.1
• 申請日: 2016-07-29
• 公開（公告）號: CN106148706B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 徐志峰;李金輝;羅天貴;劇智華;陳志峰
• 申請（專利權）人: 江西理工大學;江西省廣德環保科技股份有限公司
• 主分類號: C22B7/00
• 分類號: C22B7/00;C22B34/32
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技術領域

本發明涉及有色金屬濕法冶金領域，特別涉及一種硫酸水溶液中高效分離鉻、鐵的方法。

背景技術

鉻及其化合物在工業生產中有著廣泛的應用，是冶金工業、金屬加工、電鍍、皮革制造、油漆、印染甚至國防科技及某些尖端技術領域必不可少的原料。就金屬鉻而言，我國鉻礦儲量僅占世界的0.1%，鉻對外依存度高，資源缺口很大。資源循環是彌補鉻資源緊缺的有效途徑和必然選擇。由含鉻二次資源（如電鍍污泥等）采用酸浸的濕法冶金方法回收鉻時，經常面臨鉻、鐵分離難題。鉻、鐵性質相似，難以分離，而工業鉻產品對鐵含量有嚴格要求，如工業堿式硫酸鉻產品含鐵量應小于0.1%。

為實現硫酸水溶液中鉻、鐵有效分離以便后續鉻的精制，常用的方法有溶劑萃取法、針鐵礦沉鐵法、草酸亞鐵沉淀法、莫爾鹽結晶法和選擇性磷酸沉淀法等。其中，以P204作萃取劑，在水相料液pH值1.5條件下，鐵萃取率可達99%以上，但鉻會發生明顯共萃，鉻損失率較大；針鐵礦法對水溶液中鉻、鐵的初始濃度有要求，對原料適應性差；草酸亞鐵沉淀法需嚴格控制草酸加入量，工藝條件不易控制，而且工藝成本較高；莫爾鹽結晶法雖然對溶液中和的負荷輕，但蒸發耗時長、冷卻操作不易；選擇性磷酸沉淀法是在對溶液中鉻、鐵還原成低價態的前提下，經選擇性磷酸沉鉻達到高效分離鉻、鐵的目的，但該法消耗大量還原劑，工藝成本較高。

本發明采用“選擇性絡合-優先水解沉淀鐵”的方法分離硫酸水溶液中的鉻、鐵。采用絡合劑與含鉻、鐵的混合溶液進行絡合反應，控制反應溫度、時間和pH值等條件以選擇性地絡合鐵，防止鐵在后續沉淀環節快速大量水解沉淀并夾帶鉻而致鉻明顯損失。在選擇性絡合鐵之后，采用堿性物質調整溶液pH值，使鐵優先于鉻發生水解沉淀，達到高效分離鉻、鐵的目的。本技術工藝簡單、成本低、鉻損失率低、過程環保。

發明內容

本發明可以用于硫酸水溶液中鉻、鐵分離，為鉻、鐵分離提供了一種新的方法。本發明通過在絡合階段選擇性絡合水溶液中的鐵離子，使其不再以簡單離子形態存在，在沉淀階段既避免鐵快速大量水解，又能優先鉻離子進行水解沉淀，從而實現與鉻的高效分離。

本發明通過下列技術方案實現。

A、將含鉻、鐵的硫酸混合溶液與絡合劑混合，所述的絡合劑為甲酸鈉、甲酸、乙酸鈉、乙酸、丙酸、酒石酸的至少一種。

B、往絡合反應后的溶液中加入堿性物質，控制溶液pH值為2.2～3，反應15～90min，經固液分離，即得鐵渣和含鉻溶液。

進一步地，步驟A中所述含鉻、鐵的硫酸混合溶液中鉻離子濃度范圍為1～6g/L，鐵離子濃度范圍為1～10g/L。

進一步地，步驟A中所述絡合劑的加入量按溶液中鐵的物質的量1～4倍計。

進一步地，步驟A中控制溶液pH值為1～2。

進一步地，步驟A中反應溫度為60～90℃，時間控制在2～10h。

進一步地，步驟B中反應溫度為60～90℃。

進一步地，步驟B中所述堿性物質為氧化鎂、氫氧化鎂、碳酸鎂中的至少一種。

本發明采用甲酸鈉等作絡合劑，氧化鎂等堿性物質作沉淀劑處理含鉻、鐵的硫酸混合溶液，絡合過程中控制溶液pH值、絡合劑加入量及反應溫度和時間，實現鐵離子的選擇性絡合，既避免鐵快速大量水解沉淀，又能先于鉻離子進行水解沉淀。該工藝方法可以保證鐵沉淀率達到95%以上，沉淀后液中鐵的濃度降低至0.2g/L以下，鉻的共沉淀損失降至10%以下，實現了鉻、鐵高效分離。

本方法用絡合劑選擇性絡合鐵，改變溶液中鐵離子賦存形態，通過鐵優先水解沉淀，實現與鉻的分離。鉻在精制沉淀后溶液可以返回前端處理鉻鐵混合溶液，實現絡合劑的循環使用。與現有其他技術相比，操作工藝簡單，經濟環保，工藝技術具有明顯創新性。本發明為鉻、鐵分離提供了一種經濟有效的新途徑。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將結合實施例來詳細說明本申請。

由于鉻與鐵性質非常相似，難以實現有效分離，針對該技術問題，本發明提供了一種選擇性絡合-優先水解沉淀鐵的分離方法，具體步驟如下。

A、將含鉻、鐵的硫酸混合溶液與絡合劑混合，所述的絡合劑為甲酸鈉、甲酸、乙酸鈉、乙酸、丙酸、酒石酸的至少一種。

B、往絡合反應后的溶液中加入堿性物質，控制溶液pH值為2.2～3，攪拌反應30～60min，經固液分離后得到鐵渣和含鉻溶液。

在上述步驟A中，絡合劑選擇性地與溶液中的鐵離子進行絡合反應，所述的絡合劑加入量為溶液中鐵離子的物質的量的1～4倍。