[發明專利]一種含釩鉻還原渣選擇性氧化堿浸分離釩鉻的方法

有效

• 申請號: 201611235225.0
• 申請日: 2016-12-28
• 公開（公告）號: CN106591587B
• 公開（公告）日: 2018-04-13
• 發明（設計）人: 王明玉;陳邊防;黃勝;王學文;劉彪;高大雄;孟鈺麒
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22B7/04
• 分類號: C22B7/04;C22B34/22;C22B34/32
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明涉及釩鉻還原渣金屬分離技術領域，具體涉及一種含釩鉻還原渣選擇性氧化堿浸分離釩鉻的方法。

背景技術

釩和鉻性質相似，在自然界它們通常以共生的方式賦存于礦物中，其中釩鈦磁鐵礦就是這類礦物的典型代表。釩鈦磁鐵礦冶煉過程產生的含鉻釩渣是五氧化二釩生產的主要原料。這種含鉻釩渣提釩后會產生大量含低濃度V(V)和Cr(VI)的沉釩母液，目前沉釩母液處理采用的是還原-中和的方式，經過處理后得到大量含釩鉻還原渣，其中釩主要以V₂O₄形式存在，其余的以V₂O₃的形式存在，鉻主要以Cr(OH)₃的形式存在；還原渣中除了釩鉻外還有硅、磷等。磷化工企業和特種鋼冶煉添加劑企業在生產過程也會產生大量含釩鉻還原渣。

目前含釩鉻還原渣的分解主要采用酸浸出的方式，但由于釩鉻還原渣中硅的存在使得酸浸出液過濾困難，且從浸出液中分離回收V(IV)、V(III)和Cr(III)過程復雜，流程長，成本高。雙氧水為氧化劑采用氫氧化鈉溶液可以將低價釩氧化為五價釩并實現釩的浸出，但浸出過程Cr(III)也能被氧化，釩鉻分離效果差，且雙氧水消耗量大、成本高，無經濟應用性。含釩鉻還原渣的其它礦物分解方法有鈉化焙燒法、鈣化焙燒法、亞熔鹽法等，這些方法的共同點都是先將釩和鉻同時氧化為V(V)和Cr(VI)，然后再從水溶液中分離提取五價釩和六價鉻。但由于V(V)和Cr(VI)的溶液化學性質相似，分離回收溶液中的釩和鉻是世界性的難題。目前溶液中V(V)和Cr(VI)的分離回收方法有多種，其中包括溶劑萃取法、離子交換法和化學還原沉淀法等，但無論哪種方法都存在成本高、流程長的問題。

發明內容

針對上述現有技術中對含釩鉻還原渣的各種處理技術存在的缺陷，本發明的目的在于提供一種基于選擇性氧化結合堿浸出對釩鉻還原渣進行高溫高壓處理，能實現釩高效選擇性浸出的方法，該方法釩浸出率高，釩鉻分離效果好，操作簡單，成本低，能夠滿足工業化生產要求；浸出釩之后的渣酸浸后通過沉淀析出法可以回收三價鉻。

一種含釩鉻還原渣選擇性氧化堿浸分離釩鉻的方法，將含釩鉻還原渣、堿和五價釩源的溶液置于密閉容器內并在110～250℃下堿浸，控制堿浸反應終點pH為8～14；隨后經固液分離得到含釩浸出液及鉻渣。

本發明中，采用五價釩源作為氧化劑，再配合本發明所述的密閉條件下、溫度及反應終點pH的調控，可協同實現釩鉻還原渣中的釩以四價的形式直接與鉻分離，相比于現有先氧化后堿浸工藝，本發明方法的選擇性更高，釩浸出率超過98.7％。

本發明中，控制堿浸終點pH在8～14；有利于提高釩浸出率和釩鉻分離效果。本發明中，所述堿浸終點pH的調控，可認為控制堿浸反應終點體系的OH^-濃度為10^-6～1moL/L。

為良好地調控堿浸終點的pH在所述范圍內，本發明還提供了一種優選的實施方案，將含釩鉻還原渣與pH為8～14的堿溶液按固液比為1∶1.5～10g/mL混合后；再投加五價釩源，并按釩鉻還原渣中總釩轉化成所需理論摩爾量的1～5倍補加堿；隨后再在密閉條件下進行堿浸。

本發明人發現，通過所述優選的實施方案，可有效控制堿浸終點的pH在所述的范圍內，從而可進一步提升釩鉻還原渣中釩的浸出率，降低鉻的浸出。

作為優選，堿浸終點的pH為10～14。也即是，控制堿浸反應終點的OH^-濃度為10^-4～1moL/L。

本發明中，所述的五價釩源至少包含五價釩的氧化物和/或鹽。

例如，五價釩源可以為五價釩的氧化物；和/或五價釩的水溶性的鹽；和/或五價釩的可在堿性水溶液中溶解的氧化物或鹽；和/或五價釩的可在酸性溶液中溶解的氧化物或鹽。

作為優選，所述的五價釩源為V₂O₅、偏釩酸鹽、正釩酸鹽、焦釩酸鹽中的至少一種。

所述的偏釩酸鹽(MVO₃)、正釩酸鹽(MVO₄)、焦釩酸鹽(MV₂O₇)優選為各自酸根離子的堿金屬鹽、銨鹽。

例如，所述的偏釩酸鹽優選為偏釩酸根的鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽或銨鹽中的至少一種。所述的正釩酸鹽優選為正釩酸根的鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽或銨鹽中的至少一種。所述的焦釩酸鹽優選為焦釩酸根的鈉鹽、鉀鹽、鋰鹽或銨鹽中的至少一種。